在 LabVIEW 实验室测试领域，合理选择测试框架对提高开发效率、确保系统稳定性和可维护性至关重要。目前常用的架构包括单一循环架构、生产者 / 消费者架构、状态机架构、队列驱动消息处理器（QMH）以及 Actor Framework 等，每种架构都有其独特的优势和适用场景。同时，在状态机架构中，JKI State Machine 以其高效的实现方式和特色功能，成为复杂测试流程管理的有力工具，接下来将对这些内容进行详细介绍。
一、常用 LabVIEW 测试架构介绍及比较
（一）单一循环架构
单一循环架构易于实现，适合初学者或小型项目，常用于简单数据采集和基本测试应用，例如读取传感器数据并做基础处理。但面对复杂任务和大量数据处理时，由于缺乏并行处理能力，其效率较低。
（二）生产者 / 消费者架构
生产者 / 消费者架构将数据采集（生产者）和数据处理（消费者）分离到不同循环，在连续采集传感器数据并实时处理分析的实验室场景中，能显著提升效率。其优势在于解耦数据采集与处理，可分别优化两者性能，增强系统可靠性，即便一方出现延迟或错误，另一方也不受影响。同时，便于模块化设计，可增加多个消费者并行处理数据，扩展性良好，适合有灵活数据处理需求的实验室场景。
（三）状态机架构
状态机架构通过定义不同状态及其转移条件来工作，适用于实现复杂测试序列和步骤控制，如电池充放电多阶段测试，能精准控制每个步骤的执行。然而，在应对突发或动态变化的测试需求时，其灵活性相对不足。
（四）队列驱动消息处理器（QMH）
QMH 基于队列和消息处理机制，实现高度模块化设计，不同功能模块通过消息在队列中传递来交互，便于维护和扩展，在大型、复杂且需要频繁修改和更新功能的实验室测试系统中表现出色，但开发难度较高，需要开发者具备一定经验。
（五）Actor Framework
Actor Framework 与 QMH 类似，强调模块化和并行处理，提供了更高级的消息传递和并发控制机制，适合大型、复杂项目，但同样存在开发门槛高、调试复杂的问题。
二、JKI State Machine 详解
（一）原理
JKI State Machine 基于状态机基本概念，通过定义不同状态及状态间转移条件实现流程控制。在 LabVIEW 中，以图形化编程方式将每个状态封装为子 VI，状态转换通过消息传递触发。其核心逻辑是在主循环中，不断查询当前状态并执行对应子 VI 代码，执行完毕后依据设定条件判断是否转移到下一个状态，如此循环驱动整个测试流程。这种机制类似于现实工作流程，每个状态代表一个工作阶段，满足条件后进入下一阶段，确保任务有序进行。
（二）组成部分
- 状态机主 VI：作为整个框架的核心，包含主循环，负责读取当前状态、调用对应状态子 VI，并处理状态转换逻辑，是协调各状态运行的关键。
- 状态子 VI：每个状态子 VI 对应测试流程中的具体步骤，如设备初始化、数据采集、数据处理等。子 VI 内部编写实现该状态功能的代码，通过输入输出端子与主 VI 及其他子 VI 进行数据交互。
- 状态转移表：以表格形式明确各个状态在满足何种条件时转移到下一个状态，是整个状态机运行逻辑的重要依据。
- 消息队列：用于在不同状态之间传递消息，触发状态转换。例如数据采集完成后，通过消息队列发送 "采集完成" 消息，主 VI 接收后根据状态转移表切换到数据处理阶段。
（三）使用步骤
- 创建状态子 VI：根据测试流程，将每个步骤创建为独立的状态子 VI，并编写相应功能代码。如创建 "设备初始化.vi" 用于设置设备参数、建立连接；创建 "数据采集.vi" 进行采集卡配置和数据读取等操作。
- 设计状态转移表：依据测试流程逻辑顺序，确定每个状态的转移条件和目标状态，如设备初始化成功后转移到数据采集，数据采集完成后转移到数据处理等，并将规则填入状态转移表。
- 搭建状态机主 VI：在主 VI 中构建主循环，通过状态变量读取当前状态，利用条件结构根据不同状态调用对应状态子 VI。同时设置消息队列，接收和处理状态转换消息，实现状态有序切换。
- 运行与调试：完成搭建后运行状态机，检查各状态是否按预期执行、数据交互是否正确。若出现问题，借助 LabVIEW 调试工具，如断点、探针等，对状态子 VI 和主 VI 进行调试，直至系统运行正常。
（四）优势
- 逻辑清晰，易于维护：将复杂测试流程分解为多个独立状态子 VI，每个子 VI 功能单一明确，代码结构清晰。修改或扩展测试流程时，只需调整相应子 VI，不影响其他部分，降低维护难度。
- 流程可控，稳定性高：通过状态转移表严格定义测试流程执行顺序，避免逻辑错误，确保测试过程稳定可靠。出现异常情况时，可依据状态转移规则处理，使系统恢复正常运行。
- 可扩展性强：新增测试步骤时，创建新的状态子 VI，在状态转移表添加转移规则，并在主 VI 简单配置，即可融入现有系统，适应不同测试需求变化。
- 便于团队协作：每个状态子 VI 可由不同开发人员编写，开发人员只需关注自身负责的状态功能实现，通过明确的输入输出接口与其他部分交互，提高团队协作效率和质量。
（五）应用场景
JKI State Machine 适用于各种需严格按特定顺序执行操作的实验室测试场景。如电子元器件性能测试，需依次进行参数设置、信号输入、数据采集、性能分析和结果判定；化学实验自动化测试，要按照试剂添加、反应条件控制、数据监测、产物分析等流程操作。此外，在批量产品测试等需重复执行特定测试流程的场景中，也能高效管理测试过程，确保每个产品接受相同且准确的测试步骤。
（六）与数据显示和保存模块的结合使用
以常见实验室测试流程为例，设备初始化状态子 VI 完成设备连接和参数配置后，进入数据采集状态子 VI。数据采集过程中，采集到的数据通过局部变量或功能全局变量传递到数据显示模块，利用 LabVIEW 丰富的图形化控件，如波形图表、表格等，实时展示数据，方便实验人员观察数据变化。
数据采集完成后，发送消息触发状态转移到数据处理状态子 VI。数据处理完成后，将处理结果传递给数据保存模块，可根据需求将数据以文本文件、二进制文件或数据库等格式存储，例如保存为 CSV 格式文本文件，便于后续用其他软件处理分析。数据保存完成后，再次发送消息将状态转移到结果显示状态子 VI，在界面以图表、报表等形式展示最终测试结果，为实验人员提供清晰的测试结论。通过这种方式，JKI State Machine 将数据显示和保存模块融入测试流程，实现测试流程自动化管理以及数据高效处理和展示，满足实验室测试对数据处理灵活性和准确性的要求。