虛擬儀器與網(wǎng)絡測試技術-ch2(1)資料

虛擬儀器與網(wǎng)絡測試技術羅光坤luke0011@163.com虛擬儀器與網(wǎng)絡測試技術電子科技大學自動化工程學院《虛擬儀器設計》“十一五”國家級規(guī)劃教材詹惠琴、古軍、袁亮編高等教育出版社2008*第2章虛擬儀器軟件開發(fā)平臺§2.1LabVIEW開發(fā)平臺介紹§2.2LabVIEW編程初步§2.3LabVIEW的程序結構§2.4數(shù)組、簇和字符串§2.5圖形化數(shù)據(jù)顯示§2.6文件操作*1LabVIEW簡介LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench的縮寫，其意為實驗室虛擬儀器工程集成環(huán)境美國NationalInstruments(NI)公司開發(fā)的一種以數(shù)據(jù)流驅動的圖形化編程語言代替文本編程語言來創(chuàng)建應用程序的開發(fā)工具，其源程序完全是圖形化的框圖，而不是文本代碼把復雜、繁瑣、費時的語言編程，簡化為利用線條把各種不同的圖形化功能模塊連接起來的圖形編程，用LabVIEW編寫程序的過程就變成一個程序流程框圖的繪制過程§2.1LabVIEW開發(fā)平臺介紹*

圖形化的儀器編程環(huán)境

提供顯示和控制對象，如表頭、旋鈕、圖表等

內(nèi)置高效的程序編譯器

編譯方式運行32位應用程序，內(nèi)置代碼評估器

靈活的程序調試手段

可設斷點，探針，高亮，單步

支持各種數(shù)據(jù)采集與儀器通信應用

支持ISA、PCI、PCMCIA和MacintoshNuBus等總線2LabVIEW特點*

功能強大的數(shù)據(jù)處理和分析函數(shù)庫

支持多種系統(tǒng)平臺

開放式的開發(fā)平臺

網(wǎng)絡功能包括數(shù)值函數(shù)、字符串處理函數(shù)、數(shù)據(jù)運算函數(shù)和文件I/O函數(shù)，還包括概率與統(tǒng)計、回歸分析、線性代數(shù)、信號處理、數(shù)字濾波器、窗函數(shù)、三維圖形處理等高級分析函數(shù)支持DLL、OLE，調用其他軟件平臺編譯的模塊WindowsNT/98/2000、Linux、PowerMacintosh等支持TCP/IP、ActiveX、DDE、DataSocket技術*§2.2LabVIEW編程初步1LabVIEW的基本VI介紹基本VI（VirtualInstruments）的組成※LabVIEW中開發(fā)的應用程序稱為虛擬儀器程序，簡稱VI，一個基本的VI包括前面板、框圖程序和圖標/連接口用于輸入量的設置和輸出量的顯示，它模擬了真實儀表的面板，包括旋鈕、開關、按鈕、圖表、圖形。用戶使用虛擬儀器時所觀察到的就是前面板，并在前面板中執(zhí)行對儀器的操作由節(jié)點、端口和連線組成的可執(zhí)行代碼，它用圖形編程語言編寫，可以把它理解成傳統(tǒng)程序的源代碼前面板框圖程序*作為VI子程序時應用。圖標是VI子程序在調用它的框圖程序中所顯示的外觀，連接端口是該VI與調用它的VI交換數(shù)據(jù)的端口圖標/連接口控制型控件指示型控件節(jié)點端口前面板框圖程序圖標/連接口*框圖程序的組成※框圖程序由節(jié)點、端口和數(shù)據(jù)連線組成程序的執(zhí)行元素，相當于文本語言的語句、函數(shù)或子程序。包括4種節(jié)點類型：函數(shù)、結構控制、代碼端口（如DLL）和子VI代表程序執(zhí)行過程中的數(shù)據(jù)流，定義了框圖程序中的數(shù)據(jù)流動方向節(jié)點數(shù)據(jù)連線數(shù)據(jù)端口：使數(shù)據(jù)在前面板與框圖程序之間、節(jié)點和節(jié)點之間傳遞節(jié)點端口：每個節(jié)點都有一個或數(shù)個數(shù)據(jù)端口，用來輸入輸出數(shù)據(jù)端口*每隔一定時間測量1次溫度，顯示模擬溫度值和已運行時間，同時顯示實時溫度變化曲線。

例子※*

*2LabVIEW的基本開發(fā)環(huán)境啟動界面※*

新的VI界面前面板窗口框圖程序窗口*文件(File)、編輯(Edit)、查看（Browse)、項目（Project)、操作(Operate)、工具(Tools)、窗口(Windows)、幫助(Help)

窗口主菜單※窗口工具欄※前面板工具欄*

框圖程序工具欄框圖程序窗口的工具欄與前面板類似，只增加了4個調試按鈕。窗口主菜單與前面板相同點擊該高亮執(zhí)行按鈕可使VI程序的運行以一種緩慢的節(jié)奏一步一步地執(zhí)行程序，所執(zhí)行到的節(jié)點都以高亮方式顯示，并可觀察到數(shù)據(jù)的流動，這樣用戶可以清楚地了解到程序的運行過程，也可以很方便地查找錯誤。*圖標

名稱

功能說明

運行按鈕單擊此按鈕運行VI。當執(zhí)行按鈕變?yōu)樾螤顣r，表明VI有錯誤，不能運行。單擊該按鈕，可彈出ErrorList對話框，提示VI中的錯誤。連續(xù)運行按鈕單擊此按鈕可使VI程序連續(xù)地重復執(zhí)行。停止運行按鈕單擊此按鈕可停止運行VI。暫停按鈕單擊此按鈕可暫停VI執(zhí)行，再次單擊此按鈕，VI又繼續(xù)執(zhí)行。高亮顯示執(zhí)行按鈕單擊此按鈕，可動態(tài)顯示VI執(zhí)行時數(shù)據(jù)的流動。窗口工具欄功能*單步步入單擊此按鈕，按節(jié)點順序單步執(zhí)行程序，每單擊一次，程序執(zhí)行一步。如果節(jié)點為一個子程序或結構，則進入子程序或結構內(nèi)部執(zhí)行單步運行方式。單步步過單擊此按鈕，按節(jié)點順序單步執(zhí)行程序（不進入循環(huán)，SubVI內(nèi)部）。單步步出退出單步執(zhí)行，進入暫停狀態(tài)。文本字體設置點擊右邊的小按鈕將彈出一個下拉式的列表，該列表可以設置字體的格式。對齊設置首先選定需要對齊的對象，然后單擊此按鈕，可設置對象之間的對齊方式。分布設置單擊此按鈕，可選擇圖標的分布方式，如對象之間的間距等。層疊設置為選定對象重新設定在窗口中的前后疊放順序。*3LabVIEW的三個操作模板工具模板（ToolsPalette）：含有對前面板和程序框圖界面中各種對象進行編輯，包括創(chuàng)建、修改、調試的各種工具，用于建立前面板與程序框圖之間的聯(lián)系以及程序框圖中各對象之間的聯(lián)系?？丶０澹–ontrolsPalette）：含各種控制件（Controls）和顯示件（Indicators），分別存放于不同的子模板中，用于創(chuàng)建前面板時設置輸入控制和輸出顯示。函數(shù)模板（FunctionsPalette）：含編輯程序代碼所需的ExpressVI程序、函數(shù)和程序控制結構，也分別按類存放于不同的子模板中，其中有些并可能同時存放在多個子模板中。在程序框圖中均以節(jié)點（Node）或結構圖框（StructureFrame）的形式出現(xiàn)。*

工具模板※鎖定自動轉換開關。綠色LED點亮，表明鼠標在前面板或程序框圖中移動時，會自動轉換工具模板中的各個工具，用戶只要根據(jù)鼠標出現(xiàn)的形式來點擊決定采用何種工具。選擇Windows菜單下的ShowToolsPalette選項可顯示出工具模板*

工具模板中的各工具功能圖標名稱功能1操作工具用于操作前面板控件數(shù)值和字符的工具。輸入字符或數(shù)字。2定位/調整大小/選擇工具用于選擇、移動或改變對象的大小。當它位于前面板控件的邊角時，可以改變前面板控件的大小。3文本編輯工具用于輸入標簽文本或者創(chuàng)建自由標簽。當創(chuàng)建自由標簽時它會變成相應形狀。4連線工具用于在框圖程序上連接對象。*5快捷菜單工具用鼠標左鍵可以彈出對象的彈出式菜單。6窗口平移工具使用該工具就可以不需要使用滾動條而在窗口中平移。7設置／清除斷點工具使用該工具在VI的框圖程序中設置斷點。若使用該工具在已設置斷點處點擊，則可以清除斷點。8數(shù)據(jù)探針可在框圖程序上的數(shù)據(jù)流線上設置探針。通過探針窗口來觀察該數(shù)據(jù)流線上的數(shù)據(jù)變化狀況。9顏色提取使用該工具來獲取已染色對象的顏色，用于編輯其他的對象。10顏色設置用來給窗口中的對象定義顏色。*

控件模板※*

選擇前面板窗口的“查看”菜單，顯示控件模板，或在前面板上鼠標右擊。控件所在的子模板位置可能有幾處控件模板只用于前面板，用來創(chuàng)建程序的用戶界面控件分為（輸入）控制器和指示器（輸出）兩種控件模板說明*控件模板中的子模板功能圖標名稱功能1數(shù)字子模板提供各種數(shù)值控制和指示控件，如滑動桿、滾動條、旋鈕、轉盤和數(shù)值顯示框等。2布爾量提供各種布爾型的控制和指示控件。包含各種開關、按鈕以及指示燈等。3字符串和路徑用于創(chuàng)建文本輸入框和標簽、輸入和返回文件或目錄的地址。4數(shù)組和簇數(shù)組和簇的控制和顯示控件。*5列表和表格表格形式數(shù)據(jù)的控制和顯示控件。6圖形顯示顯示數(shù)據(jù)結果的趨勢圖和曲線圖控件。7環(huán)與枚舉環(huán)與枚舉的控制和顯示控件。8容器分頁控件、子面板控件、ActiveX控件。9輸入/輸出與VISA、IVI、DAQ有關的數(shù)據(jù)源及通道名稱。10對話框控件這組控件和其它子模板的控件類似，只是外形有些差別。*11經(jīng)典控件經(jīng)典控件，指以前版本軟件的控件圖標。12參考號LabVIEW對文件、目錄、設備等操作都需要一個參考號標示，這個子模板包括各類參考號。13裝飾件用于對前面板進行裝飾的各種圖形對象。14選擇控件調用存儲在文件中的控件。15用戶控件調用用戶自定義的控件。*

函數(shù)模板※創(chuàng)建框圖程序的主要工具*函數(shù)模板中子模板功能

圖標子模板名稱功能Structure（結構）包括程序控制結構命令，以及全局、局部變量Numeric（數(shù)值運算）包括各種常用的數(shù)值運算Boolean（布爾運算）包括各種邏輯運算符以及布爾常數(shù)String（字符串運算）包含各種字符串操作函數(shù)、數(shù)值與字符串之間的轉換函數(shù)*圖標子模板名稱功能Array（數(shù)組）包括數(shù)組運算函數(shù)、數(shù)組轉換函數(shù)，以及常數(shù)數(shù)組。Cluster（簇）包括簇的處理函數(shù)，以及群常數(shù)等。Comparison（比較）包括各種比較運算函數(shù)。Waveform（波形）各種波形處理工具。函數(shù)模板中子模板功能

*圖標子模板名稱功能Analyze（信號分析）信號發(fā)生、時域及頻域分析功能模塊。Communication（通訊）包括TCP、DDE、ActiveX和OLE等功能的處理模塊。SelectaVI（選擇子VI）用來調用儲存在文件系統(tǒng)中的子VI。Decorations(修飾)用線條、標簽等對框圖程序進行裝飾的對象。函數(shù)模板中子模板功能

*數(shù)據(jù)運算子模板和布爾運算子模板*4LabVIEW的數(shù)據(jù)類型前面板的控制和指示兩類控件，在VI的框圖程序中都有與之對應的數(shù)據(jù)端口，這些數(shù)據(jù)端口類似于傳統(tǒng)編程語言的變量，有著不同的數(shù)據(jù)類型?？刂破髟诳驁D程序中只能輸出，指示器在框圖程序中只能接收輸入。LabVIEW的數(shù)據(jù)類型按其特征可分為數(shù)值量類型和非數(shù)值量類型。*數(shù)值數(shù)據(jù)類型：整數(shù)、浮點數(shù)、復數(shù)※*非數(shù)值數(shù)據(jù)類型※*5LabVIEW的控件屬性設置主要完成參數(shù)設置和結果顯示控制型控件有：數(shù)字式、滑動式、進度條式、旋紐式、桶式指示型控件有：數(shù)字式、表盤式、溫度計式、色彩控制型控件可以輸入數(shù)據(jù)到程序中，而指示器則可用來顯示程序產(chǎn)生的數(shù)值數(shù)值型控件的屬性設置※*前面板窗口中放置一個數(shù)值型控件Knob，鼠標右擊控件會彈出一個快捷菜單。*

快捷菜單中有一些共同的選項，如：①Visibleltems：顯示、隱藏控件的一些屬性。②FindTerminal：高亮顯示和該控件相對應的數(shù)據(jù)端口。③ChangetoControl／Indicator：控制和指示屬性的轉換。④DescriptionandTip…：打開控件對象的描述／提示對話框。⑤Create：創(chuàng)建局部變量(LocalVariable)、屬性節(jié)點(PropertyNode)、控件參考(Reference)以及調用節(jié)點(1nvokeNode)。*⑥Replace：用其它控件對象來代替當前對象⑦DataOperations：對數(shù)據(jù)的操作：ReinitializetoDefaultValue：恢復初始值。MakeCurrentValueDefault：設初始（默認）值。DataSocketConnection：啟動DataSocket連接Cut／Copy／PasteData：剪切／復制／粘貼。⑧Advanced：對前面板對象的高級操作：KeyNavigation：快捷鍵的設置SynchronousDisplay：同步顯示Customize：用戶自行定制控件。HideControl／Indicator：在前面板隱藏控制。EnabledState：確定對象是否有效。*在數(shù)值型控件Knob快捷菜單中還有:Representation(數(shù)據(jù)類型設置)DataRange（數(shù)值范圍設置）FormatandPrecision（數(shù)據(jù)表示格式和精度設置）AddNeedle（添加指示針）Scale（刻度）TextLabels（文本刻度模式）

Properties（屬性設置）*在控件快捷菜單中選擇Properties，將打開控件的屬性對話窗口。*

在Knob數(shù)值型控件的屬性窗口中包括以下設置：

Appearance：外觀設置可設控件的標簽(Label)、標題(Caption)，可用性設置EnabledState，可設該旋鈕控件指針（Needle）顏色。

DataRange:數(shù)據(jù)范圍設置可設置控件的缺省值DefaultValue,數(shù)據(jù)的表示法Representation，設置控件的最小值、最大值以及數(shù)值變化步長。*Scale:刻度設置?？稍O置刻度線的顏色、刻度標識文字顏色、刻度反向、對數(shù)分布、顯示顏色梯度圖。還設置最小刻線值、最大刻線值。FormatandPrecision數(shù)據(jù)表示格式和精度設置?？蛇x擇設置數(shù)據(jù)表示為浮點、科學記數(shù)法、十六進制、二進制等以及數(shù)據(jù)的小數(shù)點后保留的位數(shù)。*單擊屬性對話窗口右上角的移動按鈕，還會出現(xiàn)TextLabels和Documentaion的設置。將該控件設置為文本刻度模式，控件的文本刻度分別設置為sine、Square和Triangle，控件外觀如圖*包含布爾值的控制器和指示器按鈕、開關、指示燈、按鍵等控件的值只能是Ture和False布爾型控件的屬性設置※*在前面板窗口中放置一個布爾型控件Boolean，然后用鼠標右鍵單擊該控件，會彈出一個快捷菜單Boolean控件的特有選項*在快捷菜單中選擇“Properties”，會彈出該控件的屬性窗口。動作方式文字說明圖解m表示鼠標的操作動作，下降沿表示鼠標左鍵按下的時刻，上升沿表示鼠標按鍵釋放的時刻。V表示開關的值，0或1。RD表示程序讀取控件的時間點。

*在單擊時轉換、釋放時轉換、保持轉換直到釋放三種動作方式中，開關的狀態(tài)變化與VI程序是否讀取開關值無關。在單擊時觸發(fā)、釋放時觸發(fā)、保持觸發(fā)直到釋放三種動作方式中，開關的狀態(tài)變化與VI程序讀取有關。選擇單擊時觸發(fā)動作方式，表明當開關按下鼠標時，開關的值立刻改變，并保持該值，直到VI程序讀取該值后，其值又恢復為初始值（與按下鼠標后是否釋放無關）。該開關動作常用于終止While循環(huán)。*6創(chuàng)建VI程序創(chuàng)建前面板設計框圖程序調試程序VI程序的創(chuàng)建過程※應根據(jù)實際中的儀器面板以及該虛擬儀器所要實現(xiàn)的功能來設計前面板多數(shù)控件本質的區(qū)別在于其代表的數(shù)據(jù)類型不同前面板的設計※*可對控件對象進行編輯，包括框圖程序的設計※改變對象的大小設置對象的顏色設置對象標簽標題的字體排列、組合、鎖定對象框圖程序是由節(jié)點、端口和連線組成的可執(zhí)行代碼，相當于源代碼*對框圖程序的設計主要是對節(jié)點、數(shù)據(jù)端口和連線的設計節(jié)點是VI程序運行的要素，即一個執(zhí)行單位，可以把它理解為程序的一條語句，它包括四種類型：函數(shù)（基本操作）、VI子程序、結構和代碼接口端口：①控制器和指示器端口：前面板控件在框圖中的映射，②節(jié)點端口：函數(shù)圖標的連線端口連線是端口間傳遞數(shù)據(jù)的路徑。定義了框圖程序中的數(shù)據(jù)流動方向程序運行順序：數(shù)據(jù)流的概念LabVIEW中VI程序的運行是數(shù)據(jù)流驅動的。一個節(jié)點只有在它所有的輸入端口都連接有效數(shù)據(jù)時才能執(zhí)行，當該點執(zhí)行完后，將結果送入數(shù)據(jù)流的下一個節(jié)點*沒有輸入輸出關系的節(jié)點運行順序不確定，VI程序的運行可以是并行的文本程序的執(zhí)行為控制流方式，即指令執(zhí)行的順序按照程序的編寫順序進行*有運行1次和循環(huán)運行兩種方式，運行后可以暫停和停止如果VI程序有錯誤，不能運行，工具欄的Run按鈕將會顯示成一個折斷的箭頭點擊該按鈕可打開一個顯示錯誤清單的窗口，選擇一個列出的錯誤項，然后再點擊Find按鈕，則框圖程序中出錯的對象就會被呈高亮狀態(tài)顯示VI程序常見的錯誤程序的運行和調試※連接的端口之間數(shù)據(jù)類型不匹配必須連接的函數(shù)數(shù)據(jù)端口未連線*程序的調試方法主要有：高亮顯示執(zhí)行方式：正在執(zhí)行的節(jié)點會以高亮形式顯示。常結合單步模式，跟蹤框圖中的數(shù)據(jù)流傳輸情況單步執(zhí)行：一個節(jié)點一個節(jié)點地執(zhí)行探針：查看運行過程中數(shù)據(jù)流在該連線上的數(shù)據(jù)斷點：程序運行到該處時會暫停執(zhí)行，再單擊暫停按鈕程序會繼續(xù)運行到下一個斷點處或直到VI運行結束*溫度顯示實例※程序需實現(xiàn)的功能：每隔一定時間測量一次溫度，顯示當前的測量溫度值和已運行時間，同時顯示實時溫度測量曲線*設計前面板，在前面板上分別放置一個：Kno