ПРИМЕНЕНИЕ СРЕДЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ LABVIEW

2.1. Основные понятия и панели LabVIEW

        Запуск среды программирования LabVIEW осуществляется либо двойным кликом мыши на ярлыке LabVIEW, который находится на рабочем столе, либо из раздела Программы – National Instruments LabVIEW (изложение для Windows 9х, NT, 2000). При входе в главное меню LabVIEW (версия 5.1) пользователю предлагается создание нового виртуального инструмента (New VI) или открытие уже существующего (Open VI).
       Разработка VI осуществляется на двух панелях, находящихся в двух окнах, - передней и функциональной. На передней панели визуально размещаются средства управления и индикации, на функциональной – составляется блок-схема или исходный код будущего VI. Структура панелей одинакова. Основным элементом каждой панели является рабочая область, снабженная горизонтальным и вертикальным скролингами, в которой и размещаются элементы. Также на панелях имеется верхнее меню и набор функциональных кнопок. Размер окон может регулироваться пользователем. Размещение одновременно двух окон на экране – Ctrl+T. Активизация одной из панелей осуществляется посредством клика мыши в ее области или Ctrl+E. Имя панели соответствует имени загруженного в него VI. Если VI новый, то панель носит название Untitled. Сохранение VI осуществляется через верхнее меню любой из панелей – File-Save или File-Save As для сохранения под новым именем.
        Для обеих панелей доступна панель Tools Palette (рис.1), включающая набор управляющих кнопок для изменения режима редактирования. Перечислим некоторые из них:

Рис. 1. Панели Tools, Controls и Functions

кнопка «указательный палец» – служит для изменения позиций выключателей и кнопок, управления значениями цифровых регуляторов, настройки виртуальных осциллографов и др.
кнопка «стрелка» – выделение, перемещение объектов, изменение их размера.
кнопка «А» – открытие и редактирование текстового окна.
кнопка «катушка» – служит для соединения объектов на функциональной панели.
кнопка «кисть» – раскрашивание объектов или фона.
кнопка «рука» – перемещение рабочей области панели в окне.
кнопка «пипетка» – выбор текущего цвета из имеющихся на панели.
кнопка «красный круг» – для размещения и снятия точек остановки выполнения программы на функциональной панели.
кнопка «Р» – для размещения на функциональной панели локальных окон для отображения текущих значений данных, передаваемых в ходе выполнения программы.

При активной передней панели становится доступной панель Controls (рис.1). С ее помощью осуществляется визуальное размещение регуляторов и индикаторов на передней панели VI. Регуляторы предназначены для ввода информации в ходе выполнения программы, индикаторы – для вывода. В панели Controls они распределены по отдельным группам по некоторым признакам – числовые, логические, строковые, массивы, диалоговые, ActivX, Internet и др.
При активировании функциональной панели становится доступной панель Functions (рис.1), которая аналогично панели Controls включает систематизированные наборы стандартных элементов в виде отдельных пиктограмм, из которых осуществляется составление блок-схемы VI.

На передней и функциональной панелях также размещаются управляющие кнопки (рис. 2), такие как

Рис. 2. Управляющие кнопки

- кнопка «стрелка» – пуск выполнения программы; если в программе имеются ошибки, то данная кнопка расколота на две части;
- кнопка «стрелки в цикле» – запуск программы в циклическом режиме;
- кнопка «красный круг» – остановка выполнения программы;
- кнопка «две вертикальные черты» – пауза в выполнении программы.

        Процесс разработки VI включает:
       1 Размещение регуляторов и индикаторов на передней панели VI. Для этого из панели Controls выбирается объект требуемого типа и внешнего вида и размещается в требуемом месте на передней панели. При этом его размер, цвет, описание и название могут в последующем меняться.
       2 Добавление требуемых для прикладной задачи структур и функций на функциональной панели. Для этого из панели Functions выбираются соответствующие структуры и функции, пиктограммы которых размещаются на функциональной панели.
       3 Соединение регуляторов, индикаторов, констант, функций и др. на функциональной панели при помощи проводки.
        Регуляторы и индикаторы выполняют те же функции, что и входные и выходные параметры в текстовых языках программирования. При размещении регулятора/индикатора на передней панели, LabView создает соответствующую пиктограмму на блок-схеме. Символы на терминале соответствуют типу данных терминала. Например, DBL – терминал представляет данные в виде вещественных чисел с двойной точностью, TF – логический терминал, I16 – терминал 16 – битных целых и др. (рис. 3).

Рис. 3. Регуляторы и индикаторы

При нажатии правой кнопки мыши на регуляторе/индикаторе (как на передней, так и функциональной панели) появляется контекстное меню, с помощью которого возможно осуществить:

замену индикатора на регулятор и наоборот (Change to Control, Change to Indicator);
быстрый поиск терминала на функциональной панели (Find Terminal) и регулятора/индикатора на передней панели (Find Control, Find Indicator);
демонстрацию или отказ от нее для названия и описания регулятора/индикатора (Show–Label, Show–Caption);
настройку параметров регулятора/индикатора (Data Operations);
замену на другой регулятор/индикатор (Replace);
получение справки по используемой функции (Online Help);
открытие для функций соответствующих им констант, индикаторов и регуляторов (Create Constant, Create Indicator, Create Control );
и др.

Терминалы представляют собой области функции, через которые передается информация. Они аналогичны параметрам в текстовых языках программирования. Для того, чтобы увидеть какие терминалы включает данная функция необходима по правой кнопке мыши на пиктограмме из контекстного меню выбрать Show–Terminals (рис. 4).

Рис. 4. Терминалы

        Провода - пути данных между терминалами. Они аналогичны переменным на обычных языках (рис.3). Данные идут в только одном направлении, с исходного терминала на один или более терминалов адресата. Провода имеют различную толщину и цвет. Синий цвет соответствует целым числам, оранжевый – вещественным числам, зеленый – логическим, лиловый – строковым данным. По мере перехода от скаляра к массиву и кластеру увеличивается толщина провода.
        Для соединения терминалов необходимо подвести курсор мыши к исходному терминалу (из панели Tools выбрана кнопка «катушка»). При этом отдельные части пиктограммы, соответствующие различным терминалам начинают мигать, а также появляются всплывающие подсказки для облегчения идентификации терминала. После выбора нужного терминала на нем необходимо кликнуть левой кнопкой мыши. В этом случае один конец провода станет закрепленным за данным терминалом. Другой конец, перемещая курсор мыши, необходимо подвести к терминалу адресата и кликнуть левой кнопкой на нем. Если данное соединение возможно, то провод станет соответствующего типу передаваемых данных цвета, в противном случае он станет пунктирным черного цвета. Удаление всех некорректных соединений Ctrl+B.
       В случае необходимости возможно удаление отдельных сегментов связей, ведение ответвлений от существующих проводов.
        Пиктограмма VI соответствует каждому виртуальному инструменту и располагается в правом верхнем углу передней панели (рис. 3). Для редактирования пиктограммы используется упрощенный графический редактор, позволяющий создавать изображение, закрашивая его отдельные пикселы. Для этого необходимо вызвать контекстное меню на иконке в правом верхнем углу лицевой панели, и выбрать Edit Icon.
        Коннектор представляет собой программный интерфейс виртуального инструмента. При использовании регуляторов или индикаторов на передней панели для передачи данных в VI, эти объекты должны иметь терминалы на панели коннектора. Он вызывается из контекстного меню на пиктограмме VI Show Connector. При этом выделяются терминалы для регуляторов на левой половине панели, а для индикаторов – на правой в соответствии с их количеством. Соответствие терминала индикатору или регулятору устанавливается щелчком левой кнопки мыши на терминале коннектора, а затем на соответствующем индикаторе или регуляторе. Это особенно важно при использовании разрабатываемого VI в других виртуальных инструментам для обеспечения возможности его подключения.
        SubVI является аналогом подпрограммы. В создаваемом VI возможно использование любого виртуального инструмента, имеющего коннектор. Базовые настройки и тип разрабатываемого VI устанавливаются в контекстном меню пиктограммы – пункт VI Setup.

        Панель Controls служит для добавления регуляторов и индикаторов к передней панели. Если панель Controls не видна на экране, ее можно открыть через верхнее меню Windows – Show Controls Palette. Панель Controls доступна, только если активно окно передней панели. Рассмотрим основные подпанели панели Controls.

Numeric (числовые значения). Состоит из регуляторов и индикаторов для числовых данных.
Boolean (Булевы значения). Состоит из регуляторов и индикаторов для булевых величин.
String&Table (строковые значения и таблицы). Состоит из регуляторов и индикаторов для ASCII строк и таблиц.
List & Ring (списки и закольцованные списки). Состоит из регуляторов и индикаторов для меню, выполненных в форме списков и закольцованных списков.
Array & Cluster (массивы и кластеры). Состоит из регуляторов и индикаторов для группировки наборов типов данных.
Graph (виртуальные осциллографы). Состоит из индикаторов, для построения графиков данных в графах или диаграммах в реальном масштабе времени.
Path & Refnum (пути и ссылки). Состоит из регуляторов и индикаторов для путей и ссылок.
Decorations (оформление). Состоит из графических объектов для настройки дисплеев передней панели.
Select Control (выбор регулятора). Отображает диалоговое окно для загрузки самодельных элементов управления.
User Controls (средства управления пользователя). Состоит из специальных средств управления, которые формирует сам пользователь.
ActiveX (объекты ActiveX). Состоит из средств управления, позволяющих внедрить объекты ActiveX на переднюю панель.
Dialog (диалоговая панель). Состоит из стандартных объектов для формирования диалога с пользователем.
IMAQ Vision (обработка изображений). Состоит из средств обработки и анализа изображений.
Internet Toolkit (работа с Internet). Состоит из средств управления, располагаемых на передней панели, позволяющих организовывать ра-боту виртуальных инструментов в сети Internet (ftp, электронная почта, telnet, CGI и другие).

Панель Functions предназначена для формирования блок-схемы VI. Каждая пиктограмма на панели открывает подпанель пиктограмм нижнего уровня. Если панель Functions не видна на экране, ее можно открыть через верхнее меню Windows – Show Functions Palette. Панель Functions доступна, только если активно окно функциональной панели. Рассмотрим основные подпанели панели Functions.

Structures (структуры). Состоит из управляющих структур программы, таких как циклы For Loop, While Loop и другие.
Numeric (числовые функции). Состоит из тригонометрических, логарифмических и других функций.
Boolean (Булевы функции). Состоит из логических и Булевых функций.
String (строковые функции). Состоит из функций для работы со строковыми величинами.
Array (массивы). Состоит из функций для обработки массивов.
Cluster (кластеры). Состоит из функций для обработки кластеров.
Comparison (сравнение). Состоит из функций для сравнения переменных.
Time & Dialog (время и диалог). Состоит из функций для диалоговых окон, синхронизации, и обработки ошибок.
File I/O (ввода/вывода файла). Состоит из функций для осуществления операций по вводу/выводу файлов.
Instrument I/O (инструменты ввода/вывода). Состоит из VI для связи и управления приборами различной архитектуры.
Instrument Drivers (драйверы приборов). Состоит из VI, способных управлять внешними приборами, осциллоскопами, генераторами, и т.д., через последовательный порт или интерфейс GPIB.
Data Acquisition (сбор данных). Состоит из VI для использования плат сбора данных.
Signal Processing (обработка сигналов). Состоит из VI для генерации и обработки сигналов.
Mathematics (математические). Состоит из оптимизационных, алгебраических, интегральных, дифференциальных и других функций.
Graphics & Sound (графика и звук). Состоит из VI для работы трехмерной графикой, изображениями и звуком.
Communication (связи). Состоит из виртуальных приборов для работы с сетями TCP, DDE и др.
Application Control (управление приложением). Состоит из VI, управляющих виртуальными приборами.
Advanced (расширенная). Состоит из разных функций типа функции библиотечного запроса, манипуляции данных и др.
Report Generation (генерация отчета). Состоит из VI, используемых для подготовки отчетных документов.
Tutorial (обучающие программы). Состоит из VI, используемых в обучающей программе LabVIEW.
User Libraries (пользовательские библиотеки). С помощью нее организуется быстрый доступ к нужному vi.
Select VI (выбор VI). Состоит из диалогового окна для внедрения подпрограмм в текущий ВП.
IMAQ Vision (обработка изображений). Состоит из VI, используемых для обработки и анализа изображений.
Image Acquisition (получение изображения). Состоит из VI, используемых для получения и обработки изображений.
Internet Toolkit (работа с Internet). Состоит из VI, используемых для работы в сети Internet (ftp, электронная почта, telnet, CGI и другие).
SQL (SQL запросы. Состоит из VI, используемых для организации связи с SQL сервером и обработки запросов.