系统选用NI 9205作为按钮键值的采集模块，该模块拥有16路差分模拟信号输入，250KS/s的总采样率，16位A/D分辨率，可支持热插拔操作，通道隔离以及过压保护。由于现场按钮动作的执行机构每次***多只能操作20个按钮，因此本系统选用了2块采集模块即可。硬件上的模块化设计使得系统在扩展时极为方便，只需添加对应的模块即可，而不需要做其他电气或者机械上的改变。对于现场触发信号（高为24V，低为0V）的采集，选用NI 9221来完成，支持&plu***n;60V的电压输入，拥有8个模拟输入通道。为了***大限度利用模块资源，实际系统将9221的另外7个模拟输入通道也作为了按钮键值的采集，作为采集按钮通道的扩展。另外系统还选用了其他数字模块，用来做系统状态的显示等。

3.3 软件设计 
本系统图形化编程语言LabVIEW[4]作为开发平台，它内置信号采集、测量分析与数据显示功能，摒弃了传统开发工具的复杂性，在提供强大功能的同时还保证了系统灵活性。根据系统的硬件架构，软件部分也由三部分来组成。Windows PC的上位机软件部分、CompactRIO System的实时操作系统部分和FPGA部分。如图所示

图 4 a  测试系统软件框架设计

b  系统软件设计功能模块框图 
数据采集硬件模块将采集到按钮键值被采集模块转换成数字信号之后，进入机箱底板的FPGA芯片，在LabVIEW开发环境中对FPGA芯片进行设计和编程，通过编译器将labVIEW图形化的代码转换成FPGA的二进制比特流文件，并***固化到FPGA的RAM里，以便程序的自动加载。FPGA上I/O的数据与实时控制器上运行的LabVIEW Real-Time程序进行交互，实现数据分析、判断、存储等操作，同时还将测得数据通过TCP/IP传输到上位机的LabVIEW程序中实现在PC机端显示，在PC端可对数据进行查看、报表生成和打印。

软件系统设计包括底层FPGA程序设计、RT程序设计，Windows程序设计。以上位机的Windows程序为例，设计采用多线程的队列状态机架构，其中有主线程和UI检测线程。UI检测线程负责和用户的人机界面操作进行交互，将用户操作指令通过队列发送到主循环中，主循环执行主要的功能操作如初始化、数据读取、显示、刷新、存储、生成报表等操作。系统上位机分为参数获取和数据采集两大功能模块。下图为参数获取功能程序框图。

图 5 参数获取功能程序框图

考虑到现场按钮每次安装位置的微小差异、按钮动作执行机构的操作误差等实际因素，为了***大限度的提高系统采集的精度及稳定性，参数获取的软件功能可以在每次按钮、执行机构安装好之后进行一次触发信号和某一通道的数据采集，用来获取触发信号与按钮键值之间的***。这样的好处就是每次试验前可以预先获取一次***的参数，以保证系统采集的精度，从而进一步提高系统整体的可靠性。