NI-TDMS-Dateiformat

1. Traditionelle Ansätze bei der Messdatenspeicherung
2. Überblick über die TDMS-Dateistruktur
3.  Schreiben und Lesen von TDMS-Dateien mit NI-Software
4. Schreiben und Lesen von TDMS-Dateien mit Programmiersoftware von Drittanbietern
5. Austausch von TDMS-Dateien mit Kollegen mithilfe von Microsoft Excel
6. Abbildung bestehender Datendateien auf das TDMS-Dateiformat
7. Der schnellste Weg, um Messdaten auf eine Festplatte zu übertragen
8. Im Vordergrund stehen die Daten, nicht das Format
9.  Nächste Schritte

Übersicht

Ein optimaler Austausch technischer Informationen trifft häufig auf verschiedene Hürden. Fast notorisch ist das Versäumnis, schon bei der Testvorbereitung und -durchführung Vorkehrungen für die effiziente Nutzung der erfassten Daten zu treffen. Allzu oft werden Messdaten und simulierte Daten ohne beschreibende Zusatzinformationen in diversen Dateiformaten verteilt auf Festplatten und Netzlaufwerken gespeichert. So entsteht schnell ein Datenfriedhof, aus dem sich nur mühsam die Informationen extrahieren lassen, die Ingenieure für ihre tägliche Arbeit benötigen. Lassen sich Datensätze nicht finden, dann müssen Tests oder Simulationen neu erstellt werden. Ein Rückgang an Effizienz und erheblich steigende Entwicklungskosten sind generell die Folge. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, hat National Instruments eine Lösung definiert: das TDM-Dateiformat (Technical Data Management). Darin sind drei Komponenten enthalten:

• Das offene NI-TDMS-Dateiformat zum Speichern umfassend dokumentierter Messdaten
• Den NI DataFinder zum schnellen Auffinden zuvor gespeicherter Datensätze
• NI DIAdem oder das LabVIEW DataFinder Toolkit zur Verarbeitung von Daten und zum Erstellen von Berichten

Der erste Schritt zu einer einheitlichen Lösung für das Datenmanagement besteht darin, sicherzustellen, dass die Daten so effizient, organisiert und skalierbar wie möglich gespeichert werden. In diesem Whitepaper wird der erste Aspekt der NI-TDM-Lösung – das NI-TDMS-Dateiformat – vorgestellt. Dabei handelt es sich um ein offenes Format, das für die Speicherung von Messdaten auf einer Festplatte optimiert wurde.

Sie können aus einer Reihe von Formatoptionen für das Speichern von Messdaten wählen. Jedoch steht ein genaues Abwägen der Möglichkeiten für die Datenspeicherung bei der Anwendungsplanung meist nicht im Vordergrund. Die Auswahl des Dateiformats wird oft zugunsten anderer, offensichtlicherer Entscheidungen wie Hardwaresystemdesign oder Softwarearchitektur vernachlässigt. Entscheidungen über die Datenspeicherung sind manchmal widersprüchlich oder werden je nach Bedarf getroffen, ohne weiter an Wiederverwendbarkeit und Erweiterbarkeit zu denken, so dass komplexe und kostenaufwändige Softwarearchitekturen entstehen. Da sich Anwendungen und Anforderungen mit der Zeit ändern, erfüllen selbst die gängigsten Speicherformate schon bald nicht mehr die Erfordernisse der Anwender, die zeitbasierte Messdaten speichern. Tabelle 1 zeigt die Vor- und Nachteile einiger der am häufigsten gewählten Speicheroptionen für Messdaten.

*Evtl. ist ein Toolkit oder Add-on-Modul erforderlich.

Tabelle 1: Das TDMS-Dateiformat verbindet die Vorteile etlicher Datenspeicheroptionen in einem Dateiformat.

National Instruments führt das TDMS-Dateiformat (Technical Data Management Streaming) ein, da andere Datenspeicheroptionen, die in Mess- und Prüfanwendungen eingesetzt werden, nicht ausreichten. Das binäre TDMS-Dateiformat ist ein leicht austauschbares, strukturiertes Dateiformat mit Hochgeschwindigkeits-Streaming-Fähigkeit, das in Verbindung mit anderen Technologien der NI-TDM-Lösung schnell durchsucht werden kann. Dazu ist keine komplizierte und kostenaufwändige Datenbankgestaltung, -architektur oder -pflege erforderlich.

Einen besseren Überblick über die verschiedenen Speichermöglichkeiten aus Tabelle 1 bietet das Tutorium Vergleich gängiger Datei-I/O und Ansätze zur Datenspeicherung.

Die wichtigste Eigenschaft des internen Formats der TDMS-Dateistruktur ist seine hierarchische Organisation. Das TDMS-Dateiformat ist anhand dreier Hierarchieebenen strukturiert (siehe Abbildung 1): Datei, Gruppe und Kanal. Die Dateiebene kann eine unbegrenzte Anzahl von Gruppen enthalten und jede Gruppe wiederum eine unbegrenzte Anzahl von Kanälen. Aufgrund dieser Kanalgruppierung können Sie entscheiden, wie Sie Ihre Daten verständlicher organisieren. Sie haben beispielsweise eine Gruppe für Ihre Rohdaten und eine weitere für die analysierten Daten in einer einzelnen Datei.¹ Alternativ können Sie mehrere Gruppen haben, die Sensortypen oder Orten entsprechen.

Abbildung 1: Jede TDMS-Datei umfasst Zusatzeigenschaften zu den Datei-, Gruppen- und Kanalebenen.

Auf jeder Ebene der Hierarchie können Sie eine unbegrenzte Anzahl benutzerdefinierter Zusatzeigenschaften speichern. Jede Ebene nimmt eine unbegrenzte Anzahl an anwenderdefinierten Attributen auf, um umfangreich dokumentierte und suchoptimierte Datendateien zu erhalten. Die Zusatzseigenschaften innerhalb der Datei – ein wichtiger Vorteil dieses Modells – bieten eine einfache Möglichkeit, Daten zu dokumentieren, ohne dass eine eigene Header-Struktur erstellt werden muss. Mit zunehmenden Dokumentationsanforderungen muss die Anwendung nicht neu entwickelt werden. Stattdessen wird einfach das Datenmodell erweitert, um spezifische Anforderungen zu erfüllen. Je mehr Zusatzeigenschaften Sie zur Dokumentation Ihrer Messdaten verwenden, desto einfacher können diese später mit dem NI DataFinder gefunden werden, so dass sich der Anwender nicht mit komplexer Datenbankkommunikation auseinandersetzen muss.

Nähere Informationen zur internen Struktur des offenen TDMS-Dateiformats finden Sie im Tutorium Interne Struktur des TDMS-Dateiformats.

¹TDMS-Dateien erzeugen automatisch eine komplementäre *.tdms_index file. Diese Datei enthält zusammengefasste Informationen zu allen Attributen und Pointern der Massendatendatei und beschleunigt somit den Zugriff auf die Daten größerer Datensätze. Die Indexdatei ist nicht für das Speichern oder Verteilen erforderlich und aktualisiert sich automatisch.

Das offene NI-TDMS-Dateiformat wird von den Plattformen von National Instruments unterstützt. Alle Softwareentwicklungsumgebungen von NI (mit Ausnahme von NI TestStand) bieten eine direkte Schnittstelle zu TDMS-Dateien als Teil ihrer Funktionspaletten oder -bibliotheken. Einfache vorgefertigte Funktionen ermöglichen es, beliebige Zusatzeigenschaften zusammen mit den eigentlichen Daten zu speichern.

Von der Softwareumgebung NI LabVIEW gibt es mehrere Schnittstellen zu NI-TDMS-Dateien. Am einfachsten ist der Einstieg zum Schreiben von TDMS-Dateien in LabVIEW über das VI "Messwerte in Datei schreiben". Dieses Express-VI bietet eine dialogbasierte Konfiguration, was jedoch auf Kosten der Leistung geht, und eignet sich nicht für Hochgeschwindigkeits-Streaming oder Echtzeitanwendungen.

Mehr Flexibilität und das beste Leistungsvermögen liefern die TMDS-Low-Level-VIs der Datei-I/O-Palette. Mit diesen VIs können Sie TDMS-Dateien und ihre Eigenschaften so effizient wie möglich schreiben und lesen. Diese Zugriffsmethode auf TDMS-Dateien ist unter Nutzung des LabVIEW Real-Time Module echtzeitfähig. Die TDM-Streaming-Palette wurde in LabVIEW 8.2 eingeführt.

Eine Installation von LabVIEW oder Treibern (ab August 2010) beinhaltet eine brandneue TDMS-Advanced-Palette für eine sehr hardwarenahe Steuerung des TDMS-Dateizugriffs, so dass Sie anspruchsvolle Techniken wie asynchrone Schreib- und Leseoperationen ausführen können.

Abbildung 2: Sie haben die Auswahl aus mehreren LabVIEW-Schnittstellen zum Lesen und Schreiben von TDMS-Dateien.

Abbildung 3: Die TDM-Streaming-Palette bietet den flexibelsten und effizientesten Ansatz beim Schreiben und Lesen von TDMS-Dateien mit LabVIEW.

Eine detaillierte Übersicht über das Lesen und Schreiben von TDMS-Dateien mit LabVIEW bietet Ihnen das Tutorium Einführung in LabVIEW-TDM-Streaming-VIs.

Sie können LabVIEW SignalExpress so konfigurieren, dass Messdaten automatisch in TDMS-Dateien protokolliert werden, ohne zusätzlich zu programmieren. LabVIEW SignalExpress kann zuvor erzeugte TDMS-Dateien importieren. Zudem ist das Erstellen und Aufzeichnen von TDMS-Dateien so einfach wie das Aktivieren der Datenprotokollierungsfunktion für Ihre Anwendung.

Abbildung 4: Mit LabVIEW SignalExpress können Sie Daten einfach durch Aktivieren der Datenprotokollierung in TDMS-Dateien schreiben.

Nähere Informationen zum Lesen oder Schreiben von TDMS-Dateien mit LabVIEW SignalExpress finden Sie unter Import und Export von Daten in LabVIEW SignalExpress.

Zugriff auf TDMS-Dateien in der Software NI LabWindows™/CVI erhalten Sie über eine von zwei Bibliotheken. Die erste Bibliothek – die LabWindows/CVI TDM Streaming Library – ist die bei weitem schnellste und universeller einsetzbare Variante. Mit dieser API erhalten Sie durch Einsatz des LabWindows/CVI Real-Time Module eine Schnittstelle zu TDMS-Dateien in Echtzeitanwendungen. Die TDM Streaming Library wurde in LabWindows/CVI 8.1 eingeführt.

Die Alternative dazu ist die DIAdem-Connectivity-API, die DIAdem als Zwischenmechanismus für das Schreiben oder Lesen von TDMS-Dateien verwendet.

Abbildung 5: LabWindows/CVI bietet zwei Schnittstellen zu TDMS-Dateien, aber die TDM Streaming Library ist die bei weitem effizienteste und flexibelste der beiden.

Anleitungen und Beispielcode für den Einsatz von TDMS in LabWindows/CVI finden Sie im Tutorium Einführung in die TDM-Streaming-Bibliothek von LabWindows/CVI.

Die TDM-Streaming-.NET-Klassenbibliothek von NI Measurement Studio (seit Measurement Studio 8.6) bietet eine schnelle und flexible Möglichkeit, eine direkte Schnittstelle zu TDMS-Dateien durch Nutzung von .NET-Sprachen herzustellen. Hinweis: Zugriff auf die TDM-Streaming-.NET-Klassenbibliothek ist auf die Versionen Professional und Enterprise von Measurement Studio beschränkt.

Abbildung 6: Measurement Studio umfasst eine integrierte TDM-Streaming-.NET-Klassenbibliothek.

Anleitungen und Beispielcode für den Einsatz von TDMS in Measurement Studio finden Sie im Tutorium Einführung in die TDM-Streaming-.NET-Klassenbibliothek von Measurement Studio.

Die Software NI DIAdem ist eine flexible Umgebung für die Datennachbearbeitung, Visualisierung und Berichterstellung. Durch Einsatz von DataPlugins kann sie auch mit jedem beliebigen benutzerspezifischen Dateiformat arbeiten. DIAdem ist speziell darauf ausgelegt, TMDS-Dateien standardmäßig schreiben und lesen zu können. Allerdings werden Daten, die ins Datenportal – eine visuelle Darstellung des internen DIAdem-Speichers – kopiert werden, auf das TDMS-Modell abgebildet. Mit DIAdem – einem Client zum NI DataFinder und somit die dritte Komponente der NI-TDM-Lösung – können Sie den NI-DataFinder-Index durchsuchen, um Daten so einfach wie Internetinformationen mit einer Suchmaschine wie Google zu finden.

Abbildung 7: Sie können DIAdem so konfigurieren, dass sich jedes benutzerspezifische Dateiformat auf dem TDMS-Modell abbilden lässt.

Mehr zu DIAdem für eine interaktive Visualisierung, Analyse und Berichterstellung finden Sie unter ni.com/diadem/d.

National Instruments stellt zahlreiche Werkzeuge zur Verfügung, um TDMS-Dateien mit Drittanbieteranwendungen zu schreiben und zu lesen.

NI bietet die TDM C DLL kostenlos zum Download an. Die DLL enthält alle benötigten Funktionen zum Lesen und Schreiben von TDMS-Dateien aus jeder Entwicklungsumgebung, die DLLs einbinden kann. Unter TDM C DLL können Sie die DLL und zugehörige Beispiele kostenlos herunterladen.

Abbildung 8: Die TDM-C-DLL ist eine kostenlose Schnittstelle zu TDMS-Dateien, die Sie in Umgebungen von Drittanbietern nutzen können.

Mithilfe des kostenlosen Add-in für OpenOffice.org Calc können Sie TDMS-Dateien einschließlich beschreibender Eigenschaften in OpenOffice.org Calc laden und verarbeiten. Sie müssen lediglich das Add-in herunterladen, installieren und die Funktionen von OpenOffice.org Calc mit einem zusätzlichen Menü verwenden, um TDMS-Dateien zu laden und das Add-in zu konfigurieren.

Abbildung 9: Das kostenlose Add-in für OpenOffice.org installiert einen neuen Menüeintrag in OpenOffice.org Calc zum Importieren von TDMS-Dateien.

Weitere Informationen und den Download-Link für das kostenlose Add-in liefert die Application Note Bedienanleitung zum TDM Add-In Tool für OpenOffice.org Calc.

National Instruments hat ein Beispiel entwickelt, das die Anpassung der TDM C DLL mit einer benutzerdefinierten Header-Datei zeigt, um eine Schnittstelle zu TDMS-Dateien aus der Software MATLAB® von The MathWorks, Inc. zu bieten.

Weitere Informationen sowie das Beispiel erhalten Sie in der Bedienungsanleitung für das MATLAB-TDM-Beispielprogramm.

Obwohl alle Entwicklungsumgebungen von National Instruments TDMS-Dateien schreiben und lesen können, ist es gelegentlich von Vorteil, Datendateien mit Kollegen auszutauschen, die nicht über NI-Software verfügen. Deshalb stellt NI ein kostenloses Add-in (verfügbar mittels NI-Softwareinstallation oder Web-Download) für eine gängige Softwareumgebung, nämlich Microsoft Excel, zur Verfügung, auf die viele Anwender Zugriff haben. Zwar ist Microsoft Excel kein ideales Werkzeug für die Nachbearbeitung von Messdaten, aber es eignet sich gut, um schnell kleine Datendateien zu sichten. Der Zugriff auf dieses kostenlose Add-in erfolgt aus der Excel-Umgebung.

Zu Softwareversionen von National Instruments nach August 2010 (außer NI TestStand) wird eine brandneue Technologie installiert, um direkt aus dem Windows Explorer eine Schnittstelle zu TDMS-Dateien zu erhalten. Dieses neue Dienstprogramm (Excel Importer) öffnet sich im Bereich "Öffnen mit" des Kontextmenüs nach einem Klick mit der rechten Maustaste im Windows Explorer und bietet Anwendern ohne Zugriff auf NI-Software die Möglichkeit, Microsoft Excel zum Standardprogramm für die Ansicht von TDMS-Dateien zu machen. Nachdem die Dateierweiterung mit dem Excel Importer verknüpft wurde (erfolgt automatisch, falls DIAdem nicht auf dem Rechner installiert ist), können diese Anwender einfach einen Doppelklick auf eine TDMS-Datei ausführen, um sie mit Excel zu öffnen.

Weitere Informationen und das kostenlose TDM-Excel-Add-in liefert die Application Note Anleitung zum TDM Excel Add-In Tool für Microsoft Excel.

Abbildung 10: Durch Nutzung eines kostenlosen Add-ins können Sie im Windows Explorer einen Doppelklick auf TDMS-Dateien ausführen und sie in Microsoft Excel öffnen, selbst ohne NI-Software.

Manchmal kann das TDMS-Dateiformat nicht verwendet werden. So schreiben etwa manche Anforderungen von Kunden oder Lieferanten vor, dass Sie ein bestimmtes Dateiformat für die Datenspeicherung verwenden müssen. Bestimmte herkömmliche Messgeräte stellen Datenausgangsdateien mithilfe eines benutzerdefinierten Formats automatisch zur Verfügung. Außerdem können ältere Messdaten, die bereits auf bestimmte Art und Weise erfasst wurden, nicht erneut erfasst werden, um sie im TDMS-Dateiformat zu speichern.

Zu diesem Zweck hat National Instruments eine Technologie erstellt, mit der Sie eine Beschreibung dazu bereitstellen können, wie ein beliebiges benutzerdefiniertes Dateiformat auf dem TDMS-Modell abgebildet wird. Sie können diese Technologie – so genannte DataPlugins – mithilfe eines DIAdem-Assistenten erstellen oder es mit VBScript, C++ oder LabVIEW programmieren. Sobald Sie beschrieben haben, wie Ihr spezifisches Dateiformat mithilfe des TDMS-Modells interpretiert werden soll, kann der NI DataFinder beschreibende Eigenschaften identifizieren und indizieren. Dadurch wird eine Suche aus einem NI-DataFinder-Client wie dem LabVIEW DataFinder Toolkit oder DIAdem möglich.

National Instruments bietet hunderte kostenlose DataPlugins zum Download an. Unter ni.com/dataplugins finden Sie die DataPlugin-Downloads für die gängigsten Dateiformate, um das TDMS-Modell zu nutzen, oder Sie können sich kostenlos ein DataPlugin für Ihr spezielles Dateiformat erstellen lassen.

Abbildung 11: Mit DataPlugins können Sie den Ort der Datei, der Kanalgruppe und der Kanalinformationen innerhalb jedes beliebigen Dateiformats – wie dem in dieser Abbildung – für die Verwendung mit dem TDMS-Modell beschreiben.

Ab der Treiberversion NI-DAQmx 9.0 ist es möglich, Daten in TDMS-Dateien direkt aus der DAQmx-API aufzuzeichnen. Indem das Aufzeichnen über das VI "DAQmx - Protokollierung konfigurieren" konfiguriert wird, können Sie die TDMS-Protokollierung ganz einfach in bestehende Anwendungen integrieren. Des Weiteren trägt diese Methode des Daten-Streamings dazu bei, die Messlatte beim Hochgeschwindigkeits-Messdaten-Streaming höher zu legen. Dazu werden mehrere Speichervorgänge optimiert und Windows-, LabVIEW- und TDMS-Puffer umgangen, um maximale Effizienz zu erzielen. Tests mit dem VI "DAQmx - Protokollierung konfigurieren" zeigten Daten-Streaming-Raten von mehr als 1,2 GB/s. Nähere Informationen, wie Sie die TDMS-Protokollierung in Ihre NI-DAQmx-Anwendung integrieren können, finden Sie unter Direkte Integration von TDMS in NI-DAQmx.

Abbildung 12: Mithilfe des VIs "DAQmx - Protokollierung konfigurieren" können Sie Daten mithilfe des TDMS-Dateiformats mit nur einem zusätzlichen Schritt auf Festplatte übertragen.

National Instruments entwickelte das offene TDMS-Dateiformat, um Anwender bei der richtigen Speicherung großer Datenmengen zu unterstützen, die sie während der Simulations- und Testphase generiert haben. Mithilfe einer bedienfreundlichen Schnittstelle für das Speichern umfassend organisierter und dokumentierter Dateien können Sie sich auf dringendere Bereiche Ihrer Anwendung konzentrieren. Der Datenspeicherungsaspekt Ihrer Anwendungsschnittstelle skaliert sich von selbst mit Ihrer Anwendung.

• Erfahren Sie mehr zu den drei Technologien der NI-Lösung für das technische Datenmanagement
• NI DIAdem kostenlos herunterladen und evaluieren

MATLAB^® ist ein eingetragenes Warenzeichen von The MathWorks, Inc.

Die Bezeichnung LabWindows ist lizenziert von der Microsoft Corporation. Windows ist ein in den USA und anderen Ländern eingetragenes Warenzeichen der Microsoft Corporation.

8 Ratings | 5.00 out of 5

Read in English German Japanese Korean | Print | PDF