NI TDMS 檔案格式 - 何謂 TDMS 檔案？

量測資料的儲存格式有許多選擇。可惜的是，在規劃應用初期，通常不太會謹慎考慮這些資料儲存選項。相較於其他顯而易見的決策，例如硬體系統設計或軟體架構等，檔案格式是很容易被忽略的部分。有些人會根據需求或應用類型，或甚至隨意做出資料儲存決策，完全不考慮擴充或重複使用效能，導致日後得花費鉅資並透過複雜的程序重新架構軟體。由於應用與需求會隨時間而變化，即使是最熱門的傳統儲存格式，也會在短時間內就不敷使用，不足以因應工程師與科學家對時效性量測資料的儲存需求。表 1 列出一些常見量測資料儲存選項的優缺點。

由於測試與量測應用程式常用的其他資料儲存選項已不敷使用，所以 NI 推出了 Technical Data Management Streaming (TDMS) 檔案格式。二進位制的 TDMS 檔案格式是一種可輕鬆互換、具固有架構且可高速串流的檔案格式，不需要昂貴又複雜的資料庫設計/架構/維護作業，只要搭配 NI TDM 解決方案內的其他技術，即可快速搜尋資料。 

如需進一步了解表 1 中的不同資料儲存選擇，請參閱比較常見檔案 I/O 與資料儲存方式。

TDMS 檔案結構內部格式的最重要特性，是其固有的階層式組織。如圖 1 所示，TDMS 檔案格式結構共可分為 3 個層級：檔案、群組與通道。檔案層級包含了不限數量的群組，而每個群組又可容納無限個通道。由於此通道可形成群組，因此您可選擇資料的組織方式以利了解。舉例來說，原始資料可歸類為 1 個群組，分析過的資料又為另一個群組，但均納入同一個檔案中。¹或者，您也可以針對不同感測器與位置，建構多個對應的群組。

圖 1.每個 TDMS 檔案皆包含檔案、群組，以及通道層級的相關說明資訊。

在階層結構的每個層級，您可以儲存數量無上限的客制純量屬性。每個層級均可容納無限的客制定義屬性，以達到完整記錄且可隨時搜尋的資料檔案目標。此模型的主要優點之一就是檔案中的說明資訊，不需另行設計表頭結構即可輕鬆記錄資料。即使記錄需求持續增加，只要擴充模型就可以滿足特殊需求，完全不必重新設計應用。用於記錄量測資料的客制屬性越多，稍後就越容易透過 NI DataFinder 用戶端，從使用者的複雜資料庫中擷取其通訊內容，找到這些資料。

有關開放式 TDMS 檔案格式的內部結構詳細技術說明，請參閱 TDMS 檔案格式內部結構。

¹TDMS 檔案還會自動產生一個附屬的 *.tdms_index 檔案。這個檔案可於大型資料檔案中，為所有屬性與指標提供整合式資訊，以大幅縮短較大型資料集上的資料讀取時間。儲存或散發時未必要使用這個索引檔，這個檔案會自動重新產生。

NI TDMS 檔案格式是 NI 平台支援的檔案格式。所有 NI 軟體開發環境都將 TDMS 檔案納入其原生的函式面板或函式庫，並提供支援。這些介面不但能簡化結構化資料的儲存流程，還可以針對所擷取到的量測或模擬資料，輕鬆新增說明資訊。

NI LabVIEW 軟體提供多個 NI TDMS 檔案介面。要在 LabVIEW 中開始寫入 TDMS 檔案，最簡單的方法是使用 Write to Measurement File Express VI。Express VI 提供了對話框式的簡易配置，但犧牲了效能，不適合高速串流或即時應用。

為達到更高彈性並獲得最佳效能，請使用檔案 I/O 面板中的 TDMS 原始 VI。有了這些 VI，您可以用最有效率的方式讀寫 TDMS 檔案及其屬性。這類 TDMS 檔案是透過 LabVIEW Real-Time Module 來實現即時存取能力。TDM Streaming 面板已在 LabVIEW 8.2 版正式推出。

安裝 2010 年 8 月或之後發布的 LabVIEW 或驅動程式時，必須存取全新的 TDMS Advanced 面板，以實現等級極低的 TDMS 檔案控制，以便您執行非同步寫入與讀取等進階技術。

圖 2.您可以從 LabVIEW 中的數個介面進行選擇，以讀取與寫入 TDMS 檔案。

圖 3.使用 LabVIEW 讀取與寫入 TDMS 檔案時，TDM Streaming 面板提供了最靈活、最高效率的方法。

有關使用 LabVIEW 讀取與寫入 TDMS 檔案的詳細概述，請參閱 LabVIEW TDM Streaming VI 簡介。

您可以從 2 個函式庫中選擇其一，用來存取 NI LabWindows™/CVI 軟體中的 TDMS 檔案。第一個函式庫是 LabWindows/CVI TDM Streaming 函式庫，這是目前速度最快也較通用的方式。有了這個 API，您便可使用 LabWindows/CVI Real-Time Module 來介接即時應用中的 TDMS 檔案。TDM Streaming 函式庫最先是透過 LabWindows/CVI 8.1 版發布。

LabWindows/CVI 中能用於 TDMS 檔案的另一個介面是 DIAdem Connectivity 介接函式庫，這個介面所用的 TDMS 檔案讀寫中間機制是 NI DIAdem 軟體。 

注意：LabWindows/CVI 2017 不再支援 DIAdem Connectivity 介接函式庫。NI 建議您使用 TDM Streaming 函式庫。

圖 5.LabWindows/CVI 提供兩個 TDMS 檔案介面，目前爲止，兩者當中以 TDM Streaming 函式庫的效率較高，也較靈活。

在 Measurement Studio 8.6 中新增的 NI Measurement Studio TDM Streaming .NET 類別函式庫，提供一個快速靈活的方式，能使用 .NET 語言直接介接 TDMS 檔案。請注意：對 TDM Streaming .NET 類別函式庫的存取，僅限於 Measurement Studio 的專業版與企業版。

圖 6.Measurement Studio 内建一個 TDM Streaming .NET 類別函式庫。

NI DIAdem 軟體是一個靈活的資料後處理、資料呈現與報表製作環境，可以運用 DataPlugins 輕鬆擴充，以搭配任何客制檔案格式使用。DIAdem 專門用於讀取與寫入開箱即用的 TDMS 檔案；然而，載入到資料入口網站 (內部 DIAdem 記憶體的視覺具體呈現) 的任何資料，都會直接對應到 TDMS 模型上。您可以使用 DIAdem (NI DataFinder 的用戶端與 NI TDM 解決方案的第 3 個部分)，搜尋 NI DataFinder 索引並輕鬆找到想要的資料，就像使用 Google 等搜尋引擎在網際網路上尋找資訊一樣。 

圖 7.您可以將 DIAdem 配置為將任何客制檔案格式對應到 TDMS 模型，以充分利用它提供的優勢。

若要深入了解 DIAdem 以利進行互動式資料呈現、分析與報表製作，請參閱 ni.com/diadem。

NI VeriStand

NI VeriStand 是一個適用於 Real-Time 測試的設定架構軟體環境，可方便您以多種方式將量測結果記錄到 TDMS 檔案。 您可以使用內建的激源設定檔編輯器工具建立自動測試指令碼，以便在將系統參數記錄到檔案時，為受測裝置產生即時激源。 您還可以使用 NI VeriStand 2013 中新增的工作空間資料記錄物件，直接從使用者介面配置量測與記錄資料。 另外，NI VeriStand 2013 也新增 DIAdem 直接整合功能，以便您自動執行後續處理與報表產生作業。 此舉可確保每次執行測試時所處理與顯示的資料檔案皆相同，以便更快做出決策並提高產品品質。

請觀看本影片介紹，了解如何使用 VeriStand 與 DIAdem 建立並管理 Real-Time 測試資料。 

使用者可以使用第三方應用程式讀寫 TDMS 檔案。

透過免費提供的 OpenOffice.org Calc 外掛程式，您可以載入與處理 TDMS 檔案，包括 OpenOffice.org Calc 中的說明資訊。只需下載並安裝增益集，然後使用 OpenOffice.org Calc 函式與附加功能表來載入 TDMS 檔案，並設定增益集。

圖 8.免費的 OpenOffice.org 增益集會將一個新的功能表項目安裝至 OpenOffice.org Calc 中，用於匯入 TDMS 檔案。

若要深入了解或下載免費的外掛程式，請參閱適用於 OpenOffice.org Calc 的 TDM 外掛程式工具使用者指南。

NI 提供一個範例，示範如何在 The MathWorks 軟體環境的 MATLAB® 中讀取 TDM 和 TDMS 檔案。

雖然所有的 NI 開發環境均可寫入/讀取 TDMS 檔案，但如果不時能與未安裝 NI 軟體的同事或主管分享資料檔案，會頗有助益。因此，NI 提供 TDM Excel Add-In，這是常見軟體環境 Microsoft Excel 適用的免費增益集，讓許多工程師都能存取使用這些 TDMS 檔案。這個增益集隨 NI 軟體一起安裝，也提供獨立下載，供想要檢視未安裝 NI 軟體的使用者使用。 雖然 Microsoft Excel 並非後續處理量測資料的理想工具，但卻是可迅速檢視小型資料檔案的實用環境。在 Excel 環境中可以使用這項免費增益集。

NI 軟體全數會安裝一項全新技術，用於直接在 Windows 檔案總管中介接 TDMS 檔案。在 Windows「檔案總管」中對 TDMS 按下滑鼠右鍵，點選功能表的「開啟」，就會顯示這項新的 Excel Importer 公用程式。同事不需要有 NI 軟體，就能將 Microsoft Excel 設為檢視 TDMS 檔案的預設程式。 一旦檔案的副檔名與 Excel Importer 產生關聯 (若該組電腦並未安裝 DIAdem，則將觸發此自動程序) 後，同事僅需對 TDMS 檔案按兩下滑鼠，就能以 Excel 開啟檔案。

圖 9.透過免費的增益集，只要在 Windows 檔案總管中的 TDMS 檔案上按兩下，就能在 Microsoft Excel 中開啟這些檔案，不需安裝任何 NI 軟體。

TDMS 檔案格式有時會無法使用。例如，客戶或供應商有時會要求您必須使用特定檔案格式來儲存資料。部分傳統儀器則使用客制格式，自動提供資料檔案。此外，已用特定方式收集的傳統量測資料，也無法直接儲存為 TDMS 檔案格式來重新收集。

因此，NI 開發出一項技術，能用於說明將任何一個任意客制檔案格式對應於 TDMS 模型的方式。您可以使用 DIAdem 精靈，或使用 VBScript、C++ 或 LabVIEW 進行程式設計，建立名為 DataPlugins 的技術。在您說明如何使用 TDMS 模型解譯客制檔案格式後，NI DataFinder 就可以識別說明資訊並建立索引，之後就能使用 LabVIEW DataFinder Connectivity VI 或 DIAdem 之類的 NI DataFinder 用戶端進行搜尋。   

NI 提供數百種免費 DataPlugin 供您下載。若要下載 DataPlugin 讓常見檔案格式可使用 TDMS 模型，或需要針對您的客制檔案格式免費寫入 DataPlugin，請參閱 ni.com/dataplugins。

圖 10.有了 DataPlugins，您就可以在任何客制檔案格式中說明檔案、通道群組與通道資訊的位置 (如圖中所示)，以搭配 TDMS 模型一起使用。

您可以使用 NI-DAQmx 9.0 及更新版本，直接在 DAQmx API 中將資料記錄到 TDMS 檔案。您可以透過 DAQmx Configure Logging VI 配置記錄功能，把 TDMS 記錄功能輕鬆整合至現有應用中。此外，這項將資料串流到磁碟的方法，可以藉由最佳化多個記憶體操作，並繞過 Windows、LabVIEW 與 TDMS 緩衝區來大幅提高效率，同時提供實質協助，讓您突破量測資料高速串流的界限。使用 DAQmx Configure Logging VI 所進行的測試，其資料串流速率可超過 1.2 GB/s。若要深入了解如何將 TDMS 記錄功能整合於 NI-DAQmx 應用程式，請參閱 NI-DAQmx 高速串流至磁碟。

圖 11.運用 NI-DAQmx Configure Logging VI，您只需額外多一個步驟，就能透過 TDMS 檔案格式將資料串流到磁碟。

NI 所開發的 TDMS 檔案格式能協助工程師與科學家妥善儲存在模擬與測試過程中產生的大量資料。透過簡單易用的介面來儲存井然有序且記錄完整的檔案，您就能將精力集中在更關鍵的應用部分，讓應用介面的資料儲存部分隨著應用自然擴充。

• 學習如何撰寫資料管理就緒的 TDMS 檔案
• 了解 TDMS 檔案格式的內部結構
• 深入了解 NI 技術資料管理解決方案的關鍵技術
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