LabWindows/CVI儀器驅動程序的開發
發布時間：2010-9-16 10:08
發布者：techshare
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1 引言 在BC3192測試程序的開發過程中，最復雜的是儀器驅動程序的開發。同 VXI總線間進行的每一步聯系和操作，都少不了儀器驅動程序的幫助。 用LabWindows/CVI（以下簡稱Labwin）軟件可以開發出儀器的驅動程序。這主要是因為Labwin具有一部分通用的儀器設備驅動庫。有了它們，用戶可以比較容易地開發出幾個系列的總線兼容設備驅動程序。如RS?232儀器驅動系列、 GPIB儀器驅動系列、VXI總線系列驅動程序，還有一些典型的特定驅動程序的實例，如Fluke45DigitalMultimeter(VISAI/O)（Fluke45數字型萬用表）、Hewlett Packard34401AMultimeter( VISA)（惠普34401A型萬用表）等。 一個典型的驅動程序由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。 第三部分是設備功能面板部分（＊.fp），包括樹狀功能信息定義。 第四部分是由ASCII碼構成的幫助文件（＊.doc），它包括指導用戶的詳細驅動程序幫助。 2 儀器驅動程序的操作 對用戶來說，驅動程序完成一種或多種儀器功能，整個驅動程序庫由多組程序有選擇地構成。在Labwin的編程環境中選取儀器菜單，再從菜單中選取一個設備。這時將從屏幕中彈出一個功能面板，功能面板顯示儀器的一些交互控制。函數調用自動生成的功能也隨之加入整個應用程序。即使不提供功能面板，也能以手工方式進行驅動函數的調用�？偟貋碚f，設備驅動程序包括用以執行高級設備相關任務的功能函數。當用戶把功能函數包含到程序中后，即使不了解設備的編程協議，也可以控制一個儀器正常運轉。對它們的應用，可以在很大程度上減輕編程人員的負擔。它們可以在軟件開發中形成模塊化，并大大提高軟件的易用性和可維護性。 3 LabWindows/CVI開發驅動程序的優勢 Labwin中設備的驅動程序是比傳統概念中的驅動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準的儀器設備，而且可對一大批老的儀器設備提供支持。 所有的Labwin應用的驅動程序，傳遞時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的標準開發環境下開發的，用戶可以根據具體情況改造自己的程序，使它們更加強大并對自己的應用程序有更大的彈性。 開發儀器驅動程序包括外部接口模塊和內部設計模塊。 3.1 外部接口模塊 外部接口模塊如圖1所示。 功能主體：設備驅動的代碼部分 程序員交互接口：圖形化的編程助手，把交互控件狀態轉化為代碼 程序員編程接口：調用各種函數 子程序接口：調用其它軟件模塊 3.2 內部設計模塊 內部設計模塊如圖2所示。 功能主體：設備驅動的代碼部分。包括初始化（包括結構復位、自檢等）、設置函數（用一個軟件程序集來實現相應功能。各種設備都有特定的設置函數。）、動作/狀態函數（動作函數使儀器開始和停止測試，狀態函數可獲得儀器操作當前和即將出現的狀態。）、數據函數（向儀器發送和接收數據）、終結函數（終結同儀器間的連接并釋放系統資源）、應用程序函數（高級面向測試和功能函數）。 4 儀器驅動程序的設計 4.1 設計原則 在設計之前，必須進行驅動程序結構的設計，因為如果驅動程序的結構比較明了，會使程序員設計應用程序時更有條理。 其次，一定要把設計的驅動程序基于一個已設計好的核心驅動程序（即Labwin自帶的驅動程序庫）、或者是由一個核心驅動程序演化出來的驅動程序。 最后，以一個明確的步驟來編寫你的儀器驅動程序（將在后面介紹）。 4.2 設計步驟 （1）命名這個驅動程序。 （2）定義這個驅動程序的功能和類。 （3）建立一個驅動程序的功能樹。在Labwin中的功能樹都以＊.fp模式存儲，并在引用時以層次化形式出現，并且在各分支功能上加幫助信息。 （4）對于程序中的每個函數： ——對于函數的參數定義包括變量類型、變量范圍、錯誤代碼等相關信息； ——在功能面板上實現新功能的創建，包括對功能面板和其中各個控件的幫助信息； ——為執行功能函數寫代碼； ——檢驗代碼執行效果。 （5）為最終的設備源程序創建包含文件，包括函數定義和常量聲明。 4.3 兩個輔助工具介紹 （1）功能樹的編輯器 用圖3所示的是功能樹編輯器，可以靈活地添加和刪除各種函數，可從各個分支進入具體的函數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參數、返回值、參考說明等函數的相關信息。隨著各種控件的加入，相應的源代碼也被實時地翻譯在面板下方的文本框中。 4.4 自定義的數據類型 控件的使用方法相當簡單，只需補充常說的可移植性問題，這一點同數據的定義是分不開的。Labwin對于驅動程序開發有自己專門的一套數據類型，它們可以精確地定義參數的類型和大小，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 函數定義的方法 驅動程序函數調用的返回值也與眾不同，VISA/IO（Labwin中的虛擬設備接口）定義了一種非常有用的調用設備函數時使用的宏，如表2所示。 表2函數的定義 因為沿用了在Pascal語言中調用在DLL程序驅動的習慣，當用戶在Labwin的環境調用用戶定義函數時，把宏_VI_FUNC（表示任何用戶函數）翻譯成_pascal，而使用外部編譯器編譯時，則把宏解釋成_far_pascal_export。同樣在Labwin中,_VI_FAR（表示用戶函數中任何的數組參數和輸出變量）被翻譯成空，而用其它編譯程序時，被翻譯成_far。 如下面這個函數 ： ViStatus _VI_FUNC tek2430a_read_waveform (ViSession instrSession, ViReal64 _VI_FAR wvfm[], ViReal64 _VI_FAR ＊ xin, ViReal64 _VI_FAR ＊ trig_off); 在 LabWindows/CVI環境時，表示為： ViStatus _pascal tek2430a_read_waveform (ViSession instrSession, ViReal64 wvfm[], ViReal64 ＊ xin, ViReal64 ＊ trig_off); 而在其它編譯環境下，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測試程序中的應用實例 VXI的設備驅動程序包括以下幾個主要功能。首先是分配設備的地址指針，這需要定義動態鏈接庫的代碼段和數據段為可移動和可刪除，因為要用基指針指向每一個I/O動作，所以代碼段和數據段是不定的；其次是VXI總線寄存器的寫入和讀取動作，這些操作需要我們使用剛得到的設備地址指針；再次是向緩存中讀取和寫入信息。另外，還有初始化，以及系統固定延遲時間等一系列功能。 在BC3192的測試程序中，結合Labwin自帶的VXI總線的設備驅動程序，編寫了一個簡單的VXI驅動程序。它存于程序的根目錄中，有4個支持文件，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內建解釋器對程序進行解釋，其效率遠不如直接使用動態鏈接庫方便。用VC編譯器編譯的動態鏈接文件，可以在Labwin的函數中方便地進行調用。而且其效率同VC自身的調用不相上下。 如下面代碼所示，正是使用了剛才所表示的函數調用方法。 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 。 ＊ / { /＊ ＊ Data=(UINT)(＊ (pPointer＋ La＊ 32＋ Offset/2)); ＊ / /＊ get the address pointer ＊ / GetPointer(La); /＊ 調用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偏移地址取出＊ / /＊ free the selector ＊ / FreeSelector(wSelector);/＊釋放在取寄存器的值時所用到的字選擇臨時變量。 ＊ / } 程序的調用要熟悉大量硬件的特性，不屬于軟件總體設計之列，在此不再介紹。 6 結論 LabWindows這種以C語言為中心的編程方式有其優勢，所帶的C語言的功能比較靈活，而又便于開發一些大型的工程。它的類庫的功能又可以開放地進行擴充，使系統的功能得到進一步增強。相對地，新型編程方式只能在固定的自帶環境中運行，而且在表達復雜關系時，流程圖的聯系方式有很大的局限性。所以，Labwindows的編程方式在一段時間內將仍然擁有其地位。而今后的發展很可能是把兩種編程方法進行集成，使我們在建立流程圖后可以生成大部分程序代碼，而細微的地方又可以進行C語言的調整。這樣，我們的編程人員將擁有更方便的編程工具。 |
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