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1 引言 在BC3192測(cè)試程序的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，最復(fù)雜的是儀器驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)。同 VXI總線間進(jìn)行的每一步聯(lián)系和操作，都少不了儀器驅(qū)動(dòng)程序的幫助。 用LabWindows/CVI（以下簡(jiǎn)稱Labwin）軟件可以開(kāi)發(fā)出儀器的驅(qū)動(dòng)程序。這主要是因?yàn)長(zhǎng)abwin具有一部分通用的儀器設(shè)備驅(qū)動(dòng)庫(kù)。有了它們，用戶可以比較容易地開(kāi)發(fā)出幾個(gè)系列的總線兼容設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。如RS?232儀器驅(qū)動(dòng)系列、 GPIB儀器驅(qū)動(dòng)系列、VXI總線系列驅(qū)動(dòng)程序，還有一些典型的特定驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)例，如Fluke45DigitalMultimeter(VISAI/O)（Fluke45數(shù)字型萬(wàn)用表）、Hewlett Packard34401AMultimeter( VISA)（惠普34401A型萬(wàn)用表）等。 一個(gè)典型的驅(qū)動(dòng)程序由4部分組成。 第一部分是主程序，主要是由＊.lib，＊.obj，＊.dll或＊.c文件組成。 第二部分是包含文件（＊.h），包括函數(shù)功能的定義，常量的聲明以及全局變量的聲明。 第三部分是設(shè)備功能面板部分（＊.fp），包括樹(shù)狀功能信息定義。 第四部分是由ASCII碼構(gòu)成的幫助文件（＊.doc），它包括指導(dǎo)用戶的詳細(xì)驅(qū)動(dòng)程序幫助。 2 儀器驅(qū)動(dòng)程序的操作 對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，驅(qū)動(dòng)程序完成一種或多種儀器功能，整個(gè)驅(qū)動(dòng)程序庫(kù)由多組程序有選擇地構(gòu)成。在Labwin的編程環(huán)境中選取儀器菜單，再?gòu)牟藛沃羞x取一個(gè)設(shè)備。這時(shí)將從屏幕中彈出一個(gè)功能面板，功能面板顯示儀器的一些交互控制。函數(shù)調(diào)用自動(dòng)生成的功能也隨之加入整個(gè)應(yīng)用程序。即使不提供功能面板，也能以手工方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)函數(shù)的調(diào)用。總地來(lái)說(shuō)，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序包括用以執(zhí)行高級(jí)設(shè)備相關(guān)任務(wù)的功能函數(shù)。當(dāng)用戶把功能函數(shù)包含到程序中后，即使不了解設(shè)備的編程協(xié)議，也可以控制一個(gè)儀器正常運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)它們的應(yīng)用，可以在很大程度上減輕編程人員的負(fù)擔(dān)。它們可以在軟件開(kāi)發(fā)中形成模塊化，并大大提高軟件的易用性和可維護(hù)性。 3 LabWindows/CVI開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序的優(yōu)勢(shì) Labwin中設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序是比傳統(tǒng)概念中的驅(qū)動(dòng)程序更高一層的概念。他們免去了編程人員頻繁地同I/O端口打交道。它是放入用戶應(yīng)用程序的一種高層的軟件功能。它不僅完全適用于目前各種標(biāo)準(zhǔn)的儀器設(shè)備，而且可對(duì)一大批老的儀器設(shè)備提供支持。 所有的Labwin應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)程序，傳遞時(shí)在可能的情況下都伴有源碼，并且很多都有完整的幫助文件。它們都是在Labwin的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)環(huán)境下開(kāi)發(fā)的，用戶可以根據(jù)具體情況改造自己的程序，使它們更加強(qiáng)大并對(duì)自己的應(yīng)用程序有更大的彈性。 開(kāi)發(fā)儀器驅(qū)動(dòng)程序包括外部接口模塊和內(nèi)部設(shè)計(jì)模塊。 3.1 外部接口模塊 外部接口模塊如圖1所示。 功能主體：設(shè)備驅(qū)動(dòng)的代碼部分 程序員交互接口：圖形化的編程助手，把交互控件狀態(tài)轉(zhuǎn)化為代碼 程序員編程接口：調(diào)用各種函數(shù) 子程序接口：調(diào)用其它軟件模塊 3.2 內(nèi)部設(shè)計(jì)模塊 內(nèi)部設(shè)計(jì)模塊如圖2所示。 功能主體：設(shè)備驅(qū)動(dòng)的代碼部分。包括初始化（包括結(jié)構(gòu)復(fù)位、自檢等）、設(shè)置函數(shù)（用一個(gè)軟件程序集來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。各種設(shè)備都有特定的設(shè)置函數(shù)。）、動(dòng)作/狀態(tài)函數(shù)（動(dòng)作函數(shù)使儀器開(kāi)始和停止測(cè)試，狀態(tài)函數(shù)可獲得儀器操作當(dāng)前和即將出現(xiàn)的狀態(tài)。）、數(shù)據(jù)函數(shù)（向儀器發(fā)送和接收數(shù)據(jù)）、終結(jié)函數(shù)（終結(jié)同儀器間的連接并釋放系統(tǒng)資源）、應(yīng)用程序函數(shù)（高級(jí)面向測(cè)試和功能函數(shù)）。 4 儀器驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì) 4.1 設(shè)計(jì)原則 在設(shè)計(jì)之前，必須進(jìn)行驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，因?yàn)槿绻?qū)動(dòng)程序的結(jié)構(gòu)比較明了，會(huì)使程序員設(shè)計(jì)應(yīng)用程序時(shí)更有條理。 其次，一定要把設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)程序基于一個(gè)已設(shè)計(jì)好的核心驅(qū)動(dòng)程序（即Labwin自帶的驅(qū)動(dòng)程序庫(kù)）、或者是由一個(gè)核心驅(qū)動(dòng)程序演化出來(lái)的驅(qū)動(dòng)程序。 最后，以一個(gè)明確的步驟來(lái)編寫你的儀器驅(qū)動(dòng)程序（將在后面介紹）。 4.2 設(shè)計(jì)步驟 （1）命名這個(gè)驅(qū)動(dòng)程序。 （2）定義這個(gè)驅(qū)動(dòng)程序的功能和類。 （3）建立一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序的功能樹(shù)。在Labwin中的功能樹(shù)都以＊.fp模式存儲(chǔ)，并在引用時(shí)以層次化形式出現(xiàn)，并且在各分支功能上加幫助信息。 （4）對(duì)于程序中的每個(gè)函數(shù)： ——對(duì)于函數(shù)的參數(shù)定義包括變量類型、變量范圍、錯(cuò)誤代碼等相關(guān)信息； ——在功能面板上實(shí)現(xiàn)新功能的創(chuàng)建，包括對(duì)功能面板和其中各個(gè)控件的幫助信息； ——為執(zhí)行功能函數(shù)寫代碼； ——檢驗(yàn)代碼執(zhí)行效果。 （5）為最終的設(shè)備源程序創(chuàng)建包含文件，包括函數(shù)定義和常量聲明。 4.3 兩個(gè)輔助工具介紹 （1）功能樹(shù)的編輯器 用圖3所示的是功能樹(shù)編輯器，可以靈活地添加和刪除各種函數(shù)，可從各個(gè)分支進(jìn)入具體的函數(shù)定義功能面板編輯器。 圖4所示的功能面板編輯器，可以控件的形式描述諸如函數(shù)參數(shù)、返回值、參考說(shuō)明等函數(shù)的相關(guān)信息。隨著各種控件的加入，相應(yīng)的源代碼也被實(shí)時(shí)地翻譯在面板下方的文本框中。 4.4 自定義的數(shù)據(jù)類型 控件的使用方法相當(dāng)簡(jiǎn)單，只需補(bǔ)充常說(shuō)的可移植性問(wèn)題，這一點(diǎn)同數(shù)據(jù)的定義是分不開(kāi)的。Labwin對(duì)于驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)有自己專門的一套數(shù)據(jù)類型，它們可以精確地定義參數(shù)的類型和大小，而且它們具有很好的可移植性。各種定義如表1所示。 表1各種定義 4.5 函數(shù)定義的方法 驅(qū)動(dòng)程序函數(shù)調(diào)用的返回值也與眾不同，VISA/IO（Labwin中的虛擬設(shè)備接口）定義了一種非常有用的調(diào)用設(shè)備函數(shù)時(shí)使用的宏，如表2所示。 表2函數(shù)的定義 因?yàn)檠赜昧嗽赑ascal語(yǔ)言中調(diào)用在DLL程序驅(qū)動(dòng)的習(xí)慣，當(dāng)用戶在Labwin的環(huán)境調(diào)用用戶定義函數(shù)時(shí)，把宏_VI_FUNC（表示任何用戶函數(shù)）翻譯成_pascal，而使用外部編譯器編譯時(shí)，則把宏解釋成_far_pascal_export。同樣在Labwin中,_VI_FAR（表示用戶函數(shù)中任何的數(shù)組參數(shù)和輸出變量）被翻譯成空，而用其它編譯程序時(shí)，被翻譯成_far。 如下面這個(gè)函數(shù) ： ViStatus _VI_FUNC tek2430a_read_waveform (ViSession instrSession, ViReal64 _VI_FAR wvfm[], ViReal64 _VI_FAR ＊ xin, ViReal64 _VI_FAR ＊ trig_off); 在 LabWindows/CVI環(huán)境時(shí)，表示為： ViStatus _pascal tek2430a_read_waveform (ViSession instrSession, ViReal64 wvfm[], ViReal64 ＊ xin, ViReal64 ＊ trig_off); 而在其它編譯環(huán)境下，表示為： ViStatus _far _pascal _export tek2430a_read_waveform (ViSession instrSession, ViReal64 _far wvfm[], ViReal64 _far ＊ xin, ViReal64 _far ＊ trig_off); 5 在BC3192測(cè)試程序中的應(yīng)用實(shí)例 VXI的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序包括以下幾個(gè)主要功能。首先是分配設(shè)備的地址指針，這需要定義動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的代碼段和數(shù)據(jù)段為可移動(dòng)和可刪除，因?yàn)橐没羔樦赶蛎恳粋�(gè)I/O動(dòng)作，所以代碼段和數(shù)據(jù)段是不定的；其次是VXI總線寄存器的寫入和讀取動(dòng)作，這些操作需要我們使用剛得到的設(shè)備地址指針；再次是向緩存中讀取和寫入信息。另外，還有初始化，以及系統(tǒng)固定延遲時(shí)間等一系列功能。 在BC3192的測(cè)試程序中，結(jié)合Labwin自帶的VXI總線的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，編寫了一個(gè)簡(jiǎn)單的VXI驅(qū)動(dòng)程序。它存于程序的根目錄中，有4個(gè)支持文件，分別是vxirw.c、vxirw.dll、vxirw.h以及vxirw.lib。在我們的程序中，由于考慮到工作的效率，決定使用在VisualC＋＋1.5的編譯環(huán)境下，編譯vxirw.c和vxirw.h程序，生成vxirw.dll及vxirw.lib的高效方法。這是由于Labwin使用一種LCC內(nèi)建解釋器對(duì)程序進(jìn)行解釋，其效率遠(yuǎn)不如直接使用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)方便。用VC編譯器編譯的動(dòng)態(tài)鏈接文件，可以在Labwin的函數(shù)中方便地進(jìn)行調(diào)用。而且其效率同VC自身的調(diào)用不相上下。 如下面代碼所示，正是使用了剛才所表示的函數(shù)調(diào)用方法。 void FAR PASCAL __export __loadds ReadReg(UINT La, UINT Offset, UINT FAR ＊ Data) /＊ 這 是 用 于 讀 取 總 線 寄 存 器 的 函 數(shù) 。 ＊ / { /＊ ＊ Data=(UINT)(＊ (pPointer＋ La＊ 32＋ Offset/2)); ＊ / /＊ get the address pointer ＊ / GetPointer(La); /＊ 調(diào)用La全局變量取得寄存器地址＊ /＊ read register ＊ / ＊ Data=(UINT)(＊ (pPointer＋ Offset/2)); / ＊把寄存器中的值通過(guò)偏移地址取出＊ / /＊ free the selector ＊ / FreeSelector(wSelector);/＊釋放在取寄存器的值時(shí)所用到的字選擇臨時(shí)變量。 ＊ / } 程序的調(diào)用要熟悉大量硬件的特性，不屬于軟件總體設(shè)計(jì)之列，在此不再介紹。 6 結(jié)論 LabWindows這種以C語(yǔ)言為中心的編程方式有其優(yōu)勢(shì)，所帶的C語(yǔ)言的功能比較靈活，而又便于開(kāi)發(fā)一些大型的工程。它的類庫(kù)的功能又可以開(kāi)放地進(jìn)行擴(kuò)充，使系統(tǒng)的功能得到進(jìn)一步增強(qiáng)。相對(duì)地，新型編程方式只能在固定的自帶環(huán)境中運(yùn)行，而且在表達(dá)復(fù)雜關(guān)系時(shí)，流程圖的聯(lián)系方式有很大的局限性。所以，Labwindows的編程方式在一段時(shí)間內(nèi)將仍然擁有其地位。而今后的發(fā)展很可能是把兩種編程方法進(jìn)行集成，使我們?cè)诮⒘鞒虉D后可以生成大部分程序代碼，而細(xì)微的地方又可以進(jìn)行C語(yǔ)言的調(diào)整。這樣，我們的編程人員將擁有更方便的編程工具。 |
