利用LabVIEW Multisim連接工具包實現Multisim自動化

　　該文檔介紹了LabVIEW Multisim連接工具包（ß版）。該工具包可從ni.com/labs獲得，它是Multisim自動化API的一個封裝程序。利用這一組針對LabVIEW的工具包VI，您可以創建獲取電路仿真數據的應用。在該篇白皮書中，您將學習關于Multisim自動化的使用技巧和該工具包的有關知識。

引言

　　傳統的電路設計與測試領域，因為不同的工具和缺少一個便于傳輸設計和測試數據的通用接口，而繼續被分割。設計的初始分析和系統原型性能驗證之間的這一分割，長時間以來導致了錯誤和多次重復構造設計原型。

　　將仿真作為設計流程的一個環節，我們可以動態評估電路的性能并盡早發現錯誤。利用改進后的驗證，以及原型系統性能的基準評估，可以更為恰當地評判該設計的整體成功與否。

　　NI Multisim與NI LabVIEW，作為集成化平臺的一部分，在傳輸仿真和實測數據的能力方面具有獨特之處。通過這樣的集成，測試環境（LabVIEW）不僅能夠采集原型測量數據，還能夠采集仿真的輸出結果。這兩組數據通過一個接口，可以方便地進行比較和相關處理。利用一組擴展的分析函數，LabVIEW可以進一步分析該原型系統與期望結果（仿真結果）的偏差。

　　在該篇簡介性的白皮書中，您將學習如何利用LabVIEW Multisim連接工具包（ß版）采集LabVIEW環境中的仿真數據。利用這一組VI您可以進行可編程控制及實現Multisim仿真的自動化。Multisim 10.1支持與COM-aware編程語言連接的自動化功能特性。LabVIEW Multisim連接工具包是該自動化功能特性的一個封裝程序，從而支持與LabVIEW的連接及實現可視化的Multisim仿真測量。通過這一采集過程，您獲得了一種改進的驗證方法。

改進驗證的必要性

　　為了理解改進驗證的必要性，我們必須首先了解設計流程。傳統的電路設計流程由三個主要階段組成：

　　必須輸入設計拓撲，并通過仿真驗證設計決策

　　驗證后的設計必須通過布局和布線過程構造原型系統

　　必須驗證原型系統的性能

　　最后，當我們根據原型系統的驗證結果改善設計時，我們便進入到了重復循環的狀態。

　　然而，該設計流程在此階段的一個主要問題便是，沒有實現傳統的設計領域與測試驗證領域之間的集成。這兩個領域之間的連通性的缺乏，增加了工程師們傳輸數據和測量的難度。由于沒有對設計性能和設計規范（即仿真結果）比較的準確把握，準備的評估設計的性能變得愈加困難。這可能意味著錯誤在設計流程中重復發生并進入到制造階段。

　　這便是所謂的“磚墻鴻溝”。對于可預見的、統一的且不斷改進的從設計規范到原型系統驗證的設計流程的一個障礙。

　　為了克服這一磚墻鴻溝，我們需要一個同時集成了設計與驗證功能的平臺。現在，Multisim的圖形化設計與LabVIEW的驗證能夠無縫結合，以便克服這一障礙并幫助實現改進的驗證方案。

Multisim與LabVIEW

　　Multisim是一款針對模擬與數字電路的原理圖輸入和交互式仿真環境。通過將SPICE仿真的功能封裝在一個圖形化界面內，使得電路仿真更為方便和快捷。Multisim含有多個不同的分析功能，其范圍覆蓋從瞬態到AC的分析和從蒙特卡羅到最劣分析。Multisim與布局工具（如Ultiboard和Mentor Graphics）連接，以具體實現電路的原型系統。

　　

　　LabVIEW是一種專為快速開發應用而設計的圖形化編程語言。它可以使工程師們快速連接硬件并進行實際的測量。利用LabVIEW，工程師們可以以圖形化的方式確定算法，以分析與應用需求相關的測量數據。

　　正是通過整合這兩個環境才使得實際測量結果和仿真測量結果可以進行比較和分析，從而改善實際電路的驗證。該整合工作可以通過Multisim自動化API完成。

仿真的自動化

　　Multisim自動化API支持基于COM接口實現的Multisim仿真的自動化和數據采集。該API允許您編程控制Multisim仿真，而無須察看Multisim。利用COM-aware語言編寫的客戶端（如NI LabVIEW），可以通過這一接口訪問Multisim，并利用該仿真引擎采集仿真測量結果。

　　通過該API，您可以：

　　打開與關閉已有電路。

　　可選地接入一個信號以替代現有的電壓或電流源。

　　啟動、停止和暫停仿真。

　　從現有的靜態探針讀出仿真結果。

　　列舉原理圖中的組件。

　　利用數據庫中的組件替代在用組件。

　　獲取和設置電阻、電容和電感組件的標稱值。

　　枚舉變量。

　　獲取和設置仿真中的有源變量。

　　生成關于原理圖的報告，包括BOM表和netlist報告

　　生成該電路的圖像文件。

　　該API可以改變和替換設計中的頂層組件;子電路中的組件和層次結構中的組件不可以改變。

設置輸入

　　為了設置針對自動化的Multisim仿真，需要定義某些元素以供最終輪詢原理圖確定輸入與輸出數值。

　　利用該API，您能夠設置一個信號源的數值。在下面的原理圖中，輸入值是電流源與電壓源（如V2）。在Multisim原理圖中，在您將需要該自動化API能夠調整或設置輸入數值的任意位置，放置一個DC或AC電源。該DC或AC電源創建了Multisim仿真引擎與自動化程序之間的連接。

　　放置一個DC或AC電源的步驟包括：

　　選中放置>>組件。

　　在“選擇一個組件” 的對話框中選中主數據庫。

　　在“組”字段，選中“信號源”組。

　　在“族”字段，選中“電源”族。

　　這里，您可以選擇“交流電源”或“直流電源”作為信號源。

設置輸出

　　輸出用布置在需要進行分析處理的節點上的探針表示。這些探針及其所采用的名稱指定了相應的自動化應用——將從原理圖中采集仿真數據的節點。

　　放置和識別探針的步驟包括：

　　選擇仿真>>儀器>>測量探針。

　　將該探針與電路中感興趣的節點相連接（如下面的輸出所示）。

　　雙擊該探針。

　　選中顯示鍵。

　　在RefDes部分，鍵入該探針的名稱。對電路的輸出而言，output通常是一個合適的名稱。

自動化

　　完成電路設置后，就該開始實現該仿真的自動化了。自動化是基于Active-X實現的，而且，這些Active-X控件支持您與C、Visual Basic和LabVIEW等編程語言連接，并從Multisim原理圖或Multisim仿真采集數據。

　　下面我們看到的LabVIEW中的一小部分代碼是基于Active-X實現與Multisim的連接。

LabVIEW Multisim連接工具包

　　LabVIEW Multisim連接工具包（β版）是一組面向Multisim自動化API的封裝程序。各種函數，如打開、關閉和查看電路的函數，以及運行、暫停和停止仿真的函數，均已包含在VI中。這就意味著可以利用標準的LabVIEW編程實現自動化，而不是必須訪問Active-X控件（如上所示）。

　　如欲下載和安裝該連接工具包，敬請訪問ni.com/labs按照相關說明下載。

　　如果成功安裝，您可以在連接函數選板（如下所示）內看到LabVIEW Multisim連接工具包，并可以通過函數>>連接>>Multisim選中該工具包。

工具包函數

　　下表描述了工具包中所有的各種子選板、其相關的VI及其一般用途或功能特性。

多態函數

　　為了更為方便地設計，許多LabVIEW函數是多態函數，這意味著單個組塊根據“個性化”設置不同具有多項功能。例如，如果我們查看下面的記錄文件函數，它具有三種特性：

該工具包的應用

　　下面我們可以看到關于如何設置AC分析的一個小型范例。其代碼幾乎完全是基于上面提到的LabVIEW Multisim連接工具包VI。您將注意到LabVIEW實現編碼的方式是基于從一個函數到另一個函數的“數據流”的。通過僅選擇一些基本的連接VI，您就可以采集仿真數據。

　　該代碼的基本流圖從左至右，執行下列功能：

　　連接至Multisim自動化API（Multisim連接選板）

　　基于“文件路徑輸入”數據打開一個Multisim文件（文件管理選板）

　　枚舉電路內的各種輸入與輸出（I/O配置與控制選板）

　　執行AC分析（仿真控制選板）

　　等待AC分析的結束（仿真控制選板）

　　獲取分析的輸出數據（I/O配置與控制選板）

　　顯示仿真數據

　　關閉與Multisim自動化API的連接（Multisim連接選板）

　　

利用LabVIEW連接工具包的Multisim自動化的用例

　　現有三個主要的針對仿真自動化與LabVIEW Multisim連接工具包的用例：

　　單個環境中的仿真與驗證的自動化

　　執行復雜的多仿真分析

　　利用LabVIEW的網頁功能特性實現在線仿真

仿真與驗證

　　憑借LabVIEW所提供的與硬件的直接連接，可以方便地在單個環境中采集真實測量數據和仿真測量數據。兩組測量數據利用同一個接口，LabVIEW可以用于比較仿真測量數據和真實測量數據，以驗證一個物理原型系統相對于仿真結果的性能。

　　這體現了一種非常簡單卻很強大的基于最初設計規范來標定原型系統的性能的方式。這就是所謂的集成設計與測試。

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　　觀看一個關于利用Multisim自動化與LabVIEW改善電路設計的網絡播放。

　　學習企業如何利用集成設計與測試改進驗證

復雜的分析

　　自動化仿真意味著可以有效地設置復雜的分析。例如，如果希望觀察組件賦值的改變對電路設計產生的影響，可以通過LabVIEW自動運行Multisim，并不斷變換各種組件的賦值以繪制、觀察和分析其影響。

　　類似的，如果必須在不同電路上執行多項分析，而且其各種輸出必須可供管理者使用并可供其它工程團隊決策參考，LabVIEW也可以自動化實現仿真并顯示數據。
　　

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　　查閱關于自動化仿真（附有范例代碼和參考設計）的白皮書

在線仿真

　　對于組件在線評估等應用，SPICE仿真是一款旨在提供關于器件選擇的有力分析的強大工具。傳統意義上，SPICE并不能夠利用于網絡，但是，通過LabVIEW的連接特性，可以利用LabVIEW的網絡服務將仿真在網絡上實現。例如，模擬設備公司實現了在線的ADIOpAmpSim網絡應用，該應用利用Multisim仿真支持工程師們從300只不同的OpAmp中挑選其一并評估該OpAmp的性能。

　　在網絡上實現仿真這項功能是基于Multisim自動化API并以LabVIEW作為與仿真DLL連接的網絡服務工具而實現的。

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　　.使用Multisim自動化，在模擬設備公司的ADIOpAmpSim評估電路的性能。

　　http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/8513