基于C语言的虚拟仪器系统开发

realhappy

　　所谓虚拟仪器，就是在通用计算机平台上，用户根据自己的需求定义和设计仪器的
测试功能，其实质是将传统仪器硬件和最新计算机软件技术充分结合起来，以实现并扩
展传统仪器的功能。与传统仪器相比，虚拟仪器在智能化程度、处理能力、性能价格比
、可操作性等方面都具有明显的技术优势。
　　虚拟仪器最重要、最核心的技术是虚拟仪器软件开发环境。与传统程序语言不同，
这类软件一般采用强大的图形化语言编程，面向测试工程师而非专业程序员，编程非常
方便；人机交互界面友好；具有强大的数据可视化分析和仪器控制能力等特点。但虚拟
仪器软件亦存在其不足，如，不适于或不擅长于完成大量数据处理的任务；不能调用系
统程序实现底层操作等。在虚拟仪器系统开发中若遇到这类问题，就可利用虚拟仪器软
件所提供的与传统编程语言（如当前广泛使用的C语言）的接口，将其自身不擅长或不易
实现的任务通过能够或更适于完成此类任务的其他编程语言来实现。
1　虚拟仪器开发环境——LabVIEW
　　LabVIEW(laboratory virtual instrument engineering workbench）是目前国际上
应用最广的虚拟仪器开发环境之一，是美国NI公司的产品,主要用于仪器控制、数据采集
、数据分析和数据显示等领域。
　　LabVIEW是一种基于图形编程语言（G语言）的开发环境。简言之，LabVIEW功能强大
、灵活方便。它与C,Pascal,Basic等传统编程语言有着诸多相似之处，如，相似的数据
类型、数据流控制结构、程序调试工具，以及模块化的编程特点等。但二者最大的区别
在于：传统编程语言用文本语言编程；而LabVIEW使用图形语言（即各种图标、图形符号
、连线等）编程，界面非常直观形象，而且使用的都是测试工程师们熟悉的旋钮、开关
、波形图等，因此用LabVIEW编程无需太多编程经验，这对于没有丰富编程经验的测试工
程师们来说无疑是个极好的选择。
　　一个LabVIEW程序分为3部分：前面板、框图程序、图标/接线端口。前面板用于模拟
真实仪器的前面板；框图程序则是利用图形语言对前面板上的控件对象（分为控制量和
指示量两种）进行控制；图标/接线端口用于把LabVIEW程序定义成一个子程序，从而实
现模块化编程。
2　LabVIEW高级技术之一——与C语言的接口技术
　　LabVIEW是一种方便灵活的虚拟仪器开发环境，它提供了4种与其他语言接口的途径
，其中CIN技术是从LabVIEW调用C源代码的通用方法。C语言是目前公认的功能非常强大
的程序语言，LabVIEW通过与C语言接口，可增强其整体功能。
2.1　CIN概述
　　CIN是一个位于LabVIEW框图程序窗口的带有输入输出端口的图标。用户可将需调用
的外部代码编译成LabVIEW所能识别的格式后与此结点相连，当此结点执行时，LabVIEW
将自动调用与此结点相连的外部代码,并向CIN传递特定数据结构。
　　使用CIN技术，用户可向CIN传递任意复合的数据结构，并且通常情况下，使用CIN可
获得较高的程序效率，因为LabVIEW中数据的存储格式遵循了C语言中数据的存储格式，
二者完全相同。
　　CIN源代码对编译器有严格的限制,且因LabVIEW用于不同的操作系统平台而异。Lab
VIEW支持Windows 3.1,Windows 95,Windows NT,Macintosh,Solaris,HP-UX等多种操作系
统平台。以LabVIEW 4.1 for Windows 95/NT为例，其中的CIN支持以下编译器：
　　.Visual C+　+ for Windows 95/NT
　　.Microsoft C/C+　+
　　.Win32 Microsoft SDK(Software Developer’s Kit) C/C+　+
　　.Watcom C/386 for Windows 3.1
2.2　创建CIN的步骤
　　此处要实现的是：在Windows 95下，利用CIN技术在LabVIEW 4.1 (for Windows 95
/NT)程序中调用Visual C+　+ 5.0 (for Windows 95/NT)源代码，该程序实现了求2个数
的乘积。
　　此例中，LabVIEW程序的前面板如图1所示。
图1　
　　(1) 在框图程序窗口建立一个CIN
　　新产生一个LabVIEW程序“cin_test.vi”，存至新建目录“c:＼cin”下。
　　在此程序的框图程序窗口的功能模板（Function Pallet）的“Advanced”子模板中
选择“Code Interface Node” 功能模块，并放置于框图程序中。
　　(2) 建立此CIN结点的输入输出端口
　　初始情况下，CIN只有一对端口：一个输入端口和一个输出端口。可通过改变此结点
的大小或从此CIN结点端口的弹出菜单中选择“Add Parameter”命令来增加端口。此处
，需将端口增加至3对，如图2所示。
图2　
　　分别将控制量a和b与此CIN结点的前两个输入端口相连；将指示量a*b与此CIN结点的
最后一个输出端口相连，并将最后一对端口设置为“Output Only”(从端口的弹出菜单
中选择“Output Only”命令），如图3所示。
图3
　　图3表明：控制量a和b是2个输入参数，指示量a*b是输出参数，通过CIN结点求出a、
b的乘积后，将结果送至a*b中。此处CIN将不会改变输入参数a和b的值。LabVIEW程序调
用CIN结点时，LabVIEW传递给CIN对象结点的2个参数实际上是控制量a和b的地址，当CI
N调用完毕，LabVIEW将返回值送至指示量a*b的地址所指内存单元，即指示量a*b中。
　　(3) 建立模板文件
　　从CIN结点的弹出菜单中选择“Creat.c File…”命令，在弹出的对话框中选择目录
“c:＼cin”下面的文件“mult.c”。 LabVIEW将新创建一个C语言文件的模板“mult.c
”，其内容如下所示：
　　/* CIN source file*/
　　#include “extcode.h”
　　/* stubs for advanced CIN functions */
　　UseDefaultCINInit
　　UseDefaultCINDispose
　　UseDefaultCINAbort
　　UseDefaultCINLoad
　　UseDefaultCINUnload
　　UseDefaultCINSave
　　CIN MgErr CINRun(float64*a, float64*b, float64*a_b);
　　CIN MgErr CINRun(float64*a, float64*b, float64*a_b) {
　　/* ENTER YOUR CODE HERE */
　　return noErr;
　　}
　　上述代码指出了7个必须说明的函数，其中6个UseDefault宏是缺省的，它们的定义
在头文件“extcode.h”中；CINRun函数最经常使用，此时仅给出了实际函数的框架，用
户可在此函数体中键入C语言代码。
　　头文件“extcode.h”是自动加上的，它定义了CIN和外部子程序要用到的基本数据
类型和许多函数等，其中定义的某些常量和数据类型可能会与系统头文件相冲突，故当
在模板文件中键入的代码要进行系统调用时，需将LabVIEW的Cintools目录下的“hostt
ype.h”这个头文件也包括到模板文件中来，以解决可能引起的冲突。
　　当CIN结点执行时，LabVIEW将调用CINRun函数。CINRun将CIN结点的输入输出端口都
看作形式参数。其他的函数（如CINInit、CINDispose、CINAbort、CINLoad、CINUnloa
d、CINSave）均在特定时刻被调用，故用户可利用CIN来完成某些特殊编程任务。如，当
LabVIEW程序第一次调入（load）时，CINLoad函数将被执行。如果用户想在LabVIEW程序
第一次调入时完成某些特定任务，就可在CINLoad函数体中键入代码，此时需将“UseDe
faultCINLoad”宏删去。
　　(4) 编译CIN源代码
　　必须将CIN源代码编译成LabVIEW所能识别的格式。编译的过程非常复杂，而且因用
户所用操作系统平台和编译器而异。下面以Visual C+　+ 5.0 for Windows 95/NT为例
：
　　① 进入VC+　+，新建一个按用户自定义makefile方式运行的工作台，设键入“cin
”（即认为目录“c:＼cin”作为当前工作台）。
　　② 调入文件 “c:＼cin＼mult.c”，在函数CINRun的函数体内键入代码：
　　*a_b =*a *　* *b;
将文件“mult.c”存盘后，加入当前工作台。
　　③ 给当前工作台新建一个make文件“cin.mak”。其内容如下：
　　IDE=VC
　　name=mult
　　TYPE=CIN
　　cinLibraries=libc.lib
　　CINTOOLSDIR=C:＼Progra～1＼Nation～1＼LabVIEW＼Cintools
　　!include $(CINTOOLSDIR)＼ntlvsb.mak
　　④ 选择执行VC+　+主界面中“Build”菜单中的“Build cin.exe”命令，编译形成
LabVIEW所能识别的目标代码文件（必须是以.lsb为后缀的目标文件）“mult.lsb”。
　　(5) 调入CIN目标代码
　　关闭VC+　+，打开LabVIEW程序“cin_test.vi”，选择执行CIN结点弹出菜单中的“
Load Code Resource…”命令，并选择刚创建的.lsb文件“mult.lsb”。
　　“Load Code Resource…”命令将目标代码“mult.lsb”调入内存并与LabVIEW程序
“cin_test.vi”中的CIN相连。至此，LabVIEW程序已可运行，结果如图4所示。
图4　
　　将程序“cin_test.vi”存盘，则目标代码“c:＼cin＼mult.lsb”将嵌入此LabVIE
W程序,即使目录“c:＼cin”下面的文件“mult.lsb”被删除，LabVIEW程序“cin_test
.vi”依然可以运行。
3　结束语
　　本文阐述了LabVIEW和C语言接口的方法，并给出了应用实例。由于在LabVIEW中引入
了C语言的强大功能，从而提高了LabVIEW的数据处理能力，并极大地增强了LabVIEW与其
他Windows应用程序之间的数据共享能力。
　　本方法已在LabVIEW 4.1 for Windows 95/NT及Visual C+　+ 5.0 for Windows 95
/NT环境下实现。实践证明，此方法高效、易行，是增强LabVIEW整体功能的一条很好的
途径。

[ 本帖最后由 realhappy 于 2006-10-23 13:29 编辑 ]

hmqi905

不错的文章！

fenghai222

文章不错!

pigmin

介绍不错

syg9696

写的很好，回去好好琢磨一下。

jerry9527

好好好啊，还没看懂

realhappy

原帖由 jerry9527 于 2006-11-16 18:08 发表
好好好啊，还没看懂

可以慢慢看，有什么问题可以提出讨论！

jerry9527

我想问问，假如说我的服务器端是用C语言编的，而客户机端使用labview编的，那么客户机可以直接接受服务器发来的数据包吗？还是要对数据包进行转换，或是处理之类的？

realhappy

原帖由 jerry9527 于 2006-11-17 12:53 发表
我想问问，假如说我的服务器端是用C语言编的，而客户机端使用labview编的，那么客户机可以直接接受服务器发来的数据包吗？还是要对数据包进行转换，或是处理之类的？

使用C语言接收的话，服务器端最好用tcp/ip编程，并且数据结果都变成一个数组，按照相应的格式进行转换。

pigmin

谢谢

yarrort

好好研究一下阿

杨连昆

这个CIN 是输入模拟信号还是数字信号   出来的又是什么信号？？