LabVIEW應(yīng)用環(huán)境下數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)性能測(cè)試

孟繁龍，裴志誠(chéng)，苗 暉，趙文俊，牛睿哲

(中國(guó)海洋大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院物理系，山東 青島 266100)

LabVIEW是一種虛擬儀器的主流開發(fā)平臺(tái)，它提供眾多輸入控件和顯示控件，使用戶方便地創(chuàng)建用戶界面。LabVIEW不僅可與數(shù)據(jù)采集、視覺、運(yùn)動(dòng)控制設(shè)備等硬件通信，還可以與PXI以及RS485等儀器通信。應(yīng)用LabVIEW開發(fā)的系統(tǒng)正越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。LabSQL工具包與數(shù)據(jù)庫(kù)連接工具包(Database Connectivity Tookit)都是基于MicrosoftADO和SQL的LabVIEW 數(shù)據(jù)庫(kù)訪問工具包，利用它們幾乎可以訪問任何類型的數(shù)據(jù)庫(kù)，執(zhí)行各種SQL查詢，對(duì)記錄進(jìn)行各種操作。TDMS(Technical Data Management Streaming)文件是NI主推的一種二進(jìn)制記錄文件，它兼顧了高速、易存取和方便等多種優(yōu)勢(shì)，能夠在NI的各種數(shù)據(jù)分析或挖掘軟件之間進(jìn)行無(wú)縫交互，并提供一系列API函數(shù)供其他應(yīng)用程序調(diào)用。

圖1 數(shù)據(jù)源程序框圖

1 測(cè)試方案設(shè)計(jì)

首先進(jìn)行數(shù)據(jù)源設(shè)計(jì)。設(shè)置數(shù)據(jù)源的具體方法是編輯一個(gè)數(shù)據(jù)源VI，建立一個(gè)DAQmx采樣任務(wù)，采樣設(shè)備可為一個(gè)仿真DAQmx設(shè)備 (在Measure&Automation Explorer工具設(shè)備和接口中創(chuàng)建仿真設(shè)備)。將采樣數(shù)據(jù)存入指定隊(duì)列[1]中。數(shù)據(jù)源程序[2]框圖如圖1所示。

其次進(jìn)行存儲(chǔ)字段的設(shè)計(jì)。在TDMS數(shù)據(jù)文件中，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)字段包括時(shí)間和對(duì)應(yīng)的值。為保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的一致性，本文對(duì)SQL Server 2000和Access 2003的存儲(chǔ)字段設(shè)計(jì)如表1所示。

表1 存儲(chǔ)字段設(shè)計(jì)

最后設(shè)計(jì)存儲(chǔ)程序。Access與SQL Server 2000存儲(chǔ)VI的程序框圖如圖1所示，這里對(duì)LabSQL工具包以及數(shù)據(jù)庫(kù)連接工具包分別進(jìn)行測(cè)試。圖2是使用LabSQL工具包進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的程序框圖 (對(duì)Access以及SQL Server2000均適用)。TDMS存儲(chǔ) VI設(shè)計(jì)與前者類似。

圖2 使用LabSQL工具包進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)程序框圖

存儲(chǔ)單元 (SaveUnit)內(nèi)部設(shè)計(jì)。圖3為使用Parameterized SQL Query方法編寫的存儲(chǔ)單元程序。而使用SQL Query方法以及LabSQL工具包的SQL Execute子VI使用方式相同，讀者可參考LabVIEW相關(guān)的示例程序。

程序運(yùn)行成功后，將存儲(chǔ)程序VI的執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)置為 “儀器 IO”配置，VI優(yōu)先級(jí)設(shè)置為 “標(biāo)準(zhǔn)”。重啟LabVIEW進(jìn)行在線測(cè)試，以保證存儲(chǔ)程序在單線程模式下運(yùn)行。

2 測(cè)試分析

在雙核臺(tái)式機(jī)上進(jìn)行的測(cè)試分析。CPU的主頻為2.0 GHz，測(cè)試的主要指標(biāo)有CPU使用率、磁盤讀速率以及磁盤寫速率。

圖4為在采樣率為 1 050 Hz時(shí)，Access、SQL Server 2000(使用LabSQL工具包中的前述存儲(chǔ)方法)以及TDMS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)的對(duì)比 (由于數(shù)據(jù)采集VI耗費(fèi)的CPU極少，不進(jìn)行磁盤讀寫，這里可認(rèn)為各項(xiàng)指標(biāo)均反映數(shù)據(jù)存儲(chǔ)VI的運(yùn)行情況)。這里通過(guò)增大數(shù)據(jù)源程序中DAQmx讀取VI的每通道采樣數(shù)，可使CPU使用率。

圖4 存儲(chǔ)指標(biāo)對(duì)比

表2為使用數(shù)據(jù)庫(kù)連接工具包中的Parameterized SQL Query和SQL Query以及LabSQL工具包中的SQL Execute子VI進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的各項(xiàng)性能統(tǒng)計(jì)。

圖3 使用Parameterized SQL Query編寫的存儲(chǔ)單元程序

表2 數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)性能統(tǒng)計(jì)

對(duì)每種方法進(jìn)行了反復(fù)測(cè)試，各種指標(biāo)相對(duì)穩(wěn)定，最大采樣率的誤差不超過(guò)100 Hz。

從本文的研究可以發(fā)現(xiàn)，使用不同的數(shù)據(jù)庫(kù)和存儲(chǔ)算法，存儲(chǔ)性能差異很大。希望本文的研究能為廣大應(yīng)用LabVIEW的研究人員提供參考，提高軟件各項(xiàng)性能指標(biāo)。

[1]阮奇楨.我和 LabVIEW[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2009：146-147.

[2]白云，高玉鵬，胡小江.基于 LabVIEW的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2009：59-64.