普通运动控制卡在LabVIEW平台上的应用

2015-09-18 09:15:57   来源:eefocus   

关键字: 运动控制卡  LabVIEW平台  动态链接库

一、引言

  LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是美国国家仪器公司(National Instruments)推出一种基于图形语言的开发环境,编程非常方便,人机交互界面直观友好,用户可以创建独立的可执行文件,能够脱离开发环境而单独运行,是目前最流行的虚拟仪器编程平台,广泛应用于测试测量、过程控制、实验室研究与自动化等方面。

  在运动控制方面,LabVIEW有专门的运动控制模块,并且NI公司为其所有的运动控制卡配备相应的驱动程序,可以方便实现即插即用功能。如果用户所使用的板卡不是NI公司的产品,又没有提供与LabVIEW兼容的驱动程序,就不能为LabVIEW所用。但是LabVIEW能够通过调用Windows32动态连接库(Dynamic Link Library,简称DLL)来编写与LabVIEW兼容的驱动程序,实现该运动控制卡在LabVIEW环境下二次开发,不仅可以大大降低成本、缩短开发周期,而且可以使界面美观。

二、应用背景

  笔者在参与某二自由度运动平台运动仿真项目的研制过程中,选用深圳众为兴数控技术有限公司生产的ADT850型四轴运动控制卡,该型号的卡提供多种版本Windows下的驱动程序和在BorlandC++3.1、VB和VC等多种环境下开发所需的函数库。虽然在这些编程环境中很容易实现所需的运动控制,但是,如果要开发出一个美观的人机交互界面,将会有很大一部分时间花在程序主界面的编写上。为此,我们利用LabVIEW强大的界面编辑功能以及它能够调用Windows32动态连接库的特点,首先在VC编译环境中编译出运动控制所需要的动态链接库文件,然后在LabVIEW环境中编写程序主界面,最后在LabVIEW框图程序中调用动态链接库文件来编写所需的运动控制程序。其主要过程如图1所示。

 

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图1 DLL生成与LabVIEW调用

 

三、程序设计

  LabVIEW具有强大的外部接口能力,可用的外部接口包括:DDE、CIN、DLL、MATLAB Script以及HiQ Script等,其中DLL是其常用的外部接口。

  3.1 动态链接库(DLL)的编写

  DLL是基于Windows程序设计的一个非常重要的组成部分。DLL的编制与具体的编程语言及编译器无关,只要遵守DLL的开发规范和编程策略,并安排正确的调用接口,不管用何种编程语言编制的DLL都具有通用性,这就给我们编写通用的DLL带来了很大的方便。

  针对LabVIEW调用DLL的特点和运动控制的复杂性,我们所编写的通用DLL中必须包含多个可供调用的函数,这些函数都调用运动控制函数库中的一个或多个函数,DLL中每个可供调用的函数都对应着某一具体任务,称其为功能函数。DLL中的功能函数主要有:板卡初始化函数、运行条件初始化函数、两轴运行状态函数、两轴位置函数、脉冲发送函数、两轴伸长计算函数、停止运行函数、归零函数以及板卡结束运行函数等,每个功能函数一般都有自己独立的接口。

  功能函数确定以后,在Visual C++6.0编译器中建立一个Win32 Dynamic-Link Library文件,添加上运动控制卡随带的运动控制函数库文件后,即可编译成我们所需要的DLL文件。

  3.2 动态链接库的调用

  LabVIEW中动态链接库的调用是通过CLF(Call Library Function)节点实现的,CLF节点位于LabVIEW功能模板中的Advanced子模板中。

  在LabVIEW中调用DLL时,则应根据应用程序的需要,确定参数个数和参数类型及调用规则,然后在LabVIEW中正确地配置DLL。首先从Advanced子模板中选择Call Library Function Node图标并将其拖放到Diagram面板中适当位置,然后右键单击它,在弹出的菜单选项中选择Configer…弹出Call Library Function对话框。在此对话框中,第一个参数Library Name or Path中填入需要调用的动态连接库文件的文件名和路径;第二个参数Function Name是连接库中要调用的函数名称;第三个参数Calling Conventions是对DLL的调用规则,可选择C或stdcall,该项的选择应与用C++语言编写的动态库的编译模式相一致。如果C++的调用方式为extern “C” declspec(dllexport),那么Calling Conventions的选项为“C”,如果调用方式为extern declspec(dllexport)stdcall,则Conventions的选项为默认值“stdcall”,否则发生不可预见的错误而退出程序。接下来的Parameter和Type分别是参数名称和参数类型,表示函数返回类型。左击Add Parameter After按钮,又多出了Data Type和Pass两项,它们分别是数据类型转换和参数传递方式,这是配置所调用函数形参所必须的选项。

  3.3 程序实现

  根据以上所编写的功能函数配置好CLF节点的参数个数及其数据类型后,也就设置好了CLF节点的输入输出端口。每一个功能函数对应着相应功能的CLF节点,我们可是像使用其它函数节点一样来应用这些CLF节点。针对某型二自由度运动平台运动控制的特殊性,要求这两个自由度完全独立,互不相关,这就不能采用多轴插补函数进行脉冲输出控制,只能是两轴分别控制。

  整个LabVIEW框图程序的结构采用顺序结构(Sequence Structure),每一顺序框都对应某项固定的任务。图2中三个顺序框是整个框图程序的前三框,从左到右其任务分别是板卡初始化、板卡驱动成功与否和相关参数的初始化及其显示,相关参数初始化顺序框中采用While循环模式等待输入,只有当参数设定完成并按下确定键后程序才能继续往下运行。

 

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图2 程序初始化阶段框图

 

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编辑:什么鱼
本文引用地址: http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0918/article_13182.html
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