基于VB 的程控儀器編程方法

王笑怡，張 雷，張海濤

（1.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十七研究所，沈陽(yáng)110000；2.中國(guó)人民解放軍95979 部隊(duì)，山東新泰271207）

1 引 言

目前，在科研院校及企業(yè)的科研生產(chǎn)中大量使用程控儀器，但對(duì)儀器的使用普遍是各自獨(dú)立的工作，儀器間的協(xié)同工作完全依賴(lài)人工干預(yù)，沒(méi)有形成統(tǒng)一體，對(duì)儀器的應(yīng)用開(kāi)發(fā)仍處于初級(jí)階段[1]。在當(dāng)前發(fā)展生產(chǎn)力、提升勞動(dòng)效率的趨勢(shì)下，全球企業(yè)和科研單位掀起了自動(dòng)化測(cè)試的浪潮[2]，對(duì)程控儀器的進(jìn)一步編程開(kāi)發(fā)勢(shì)在必行。

在工控測(cè)試系統(tǒng)中使用到的程控儀器通常具有GPIB、LAN、USB、串口等硬件接口[3]，支持用于儀器編程的標(biāo)準(zhǔn)I/O 函數(shù)庫(kù)，即VISA 庫(kù)[4]。計(jì)算機(jī)通過(guò)軟件編程調(diào)用VISA 庫(kù)函數(shù)與程控儀器進(jìn)行通信，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、匯總、分析等[5－6]。

VB 是一種應(yīng)用廣泛的可視化編程語(yǔ)言，具有高效、快速、界面設(shè)計(jì)功能強(qiáng)大等特點(diǎn)[7]，以其為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，可以快速地創(chuàng)建應(yīng)用程序，縮短開(kāi)發(fā)周期。在VB 開(kāi)發(fā)環(huán)境下使用VISA 庫(kù)對(duì)程控儀器編程，通常使用自定義函數(shù)編程、ActiveX 控件和ActiveX EXE三種設(shè)計(jì)方法。

在此以一個(gè)應(yīng)用實(shí)例為背景，闡述這三種設(shè)計(jì)方法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。本實(shí)例是在VB 中調(diào)用VISA 庫(kù)中的函數(shù)，對(duì)連接在USB 端口的KEYSIGHT 34470A數(shù)字多用表（以下簡(jiǎn)稱(chēng)程控儀器）進(jìn)行編程控制，實(shí)現(xiàn)連接程控儀器、設(shè)置VDC 測(cè)量功能、讀取測(cè)量結(jié)果等功能。整體控制流程如圖1 所示，在“連接”按鈕的Click 事件中實(shí)現(xiàn)連接程控儀器并設(shè)置為VDC測(cè)量功能，在Timer1 控件的Timer 事件中讀取測(cè)量結(jié)果。

圖1 程序控制事件流程圖

2 自定義函數(shù)編程方法

2.1 實(shí)現(xiàn)方法

自定義函數(shù)編程是將程控儀器的操作指令直接嵌入在程序函數(shù)中，通過(guò)調(diào)用函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)程控儀器的控制。主要實(shí)現(xiàn)方法是在自定義函數(shù)中調(diào)用VISA 庫(kù)函數(shù)，完成對(duì)程控儀器的控制，步驟如下：

1) 創(chuàng)建工程，添加窗體并按圖2 放置控件；

圖2 自定義函數(shù)編程方法窗體設(shè)計(jì)

2) 向工程中添加 VISA 模塊（VISA 函數(shù)庫(kù)）；

3) 在窗體模塊中添加如下的自定義函數(shù)：

4) 在窗體模塊中“連接”按鈕的Click 事件中，調(diào)用Connect 函數(shù)連接程控儀器，調(diào)用SetFunction 函數(shù)設(shè)置程控儀器為VDC 測(cè)量功能；在定時(shí)器Timer事件中調(diào)用GetValue 函數(shù)讀取測(cè)量結(jié)果并顯示。

2.2 運(yùn)行效果及優(yōu)缺點(diǎn)

上述編程方法的實(shí)際工作界面與運(yùn)行結(jié)果如圖3 所示。采用自定義函數(shù)編程方法，由于程控儀器的操作指令直接嵌入在程序函數(shù)中，代碼量較少，函數(shù)與客戶(hù)端處于同一個(gè)進(jìn)程，使用同一個(gè)執(zhí)行線(xiàn)程，訪(fǎng)問(wèn)速度快捷[8]。但是，這種方法編寫(xiě)的程序，不易移植或不能被其他程序調(diào)用，同時(shí)受VB 的進(jìn)程/線(xiàn)程管理機(jī)制的限制，如果客戶(hù)端同時(shí)管理多個(gè)程控儀器時(shí)，處理不及時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)線(xiàn)程阻塞現(xiàn)象，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。

圖3 基于自定義函數(shù)編程方法運(yùn)行效果

3 ActiveX 控件編程方法

利用VB，可以通過(guò)ActiveX 技術(shù)，把自有業(yè)務(wù)封裝后，再和一般的部件組合起來(lái)，編譯成.OCX 文件提供給其他應(yīng)用程序使用。在提供對(duì)象時(shí)必須遵循ActiveX 的規(guī)范。其他應(yīng)用程序使用 ActiveX 控件的方法，與使用標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)裝的控件完全一樣。在程序中加入ActiveX 控件后，它將成為開(kāi)發(fā)和運(yùn)行環(huán)境的一部分，并為應(yīng)用程序提供新的功能。

3.1 實(shí)現(xiàn)方法

通過(guò)創(chuàng)建自定義ActiveX 控件，將與程控儀器相關(guān)的業(yè)務(wù)（如調(diào)用VISA 庫(kù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)程控儀器的控制）封裝在控件內(nèi)部，控件通過(guò)屬性、方法和事件實(shí)現(xiàn)對(duì)外接口。使用時(shí)將創(chuàng)建的ActiveX 控件加入到窗體中，在窗體模塊中通過(guò)設(shè)置屬性、調(diào)用方法和響應(yīng)事件實(shí)現(xiàn)對(duì)程控儀器的控制。具體的實(shí)現(xiàn)方法如下：

1) 創(chuàng)建ActiveX 控件工程，按圖4 所示，控件界面窗體中放置Label 控件（用于簡(jiǎn)單顯示）；

圖4 控件界面窗體

2) 向工程中添加VISA 模塊；

3) 用“ActiveX 控件接口向?qū)А睘榭丶砑覸ISA Address 屬性、Connect 方法、SetFunction 方法、Get Value 方法和Complete 事件。在Connect 方法和Set Function 方法函數(shù)中添加自定義函數(shù)編程方法中給出的代碼，在GetValue 方法函數(shù)返回前，使用Raise Event 語(yǔ)句引發(fā)Complete 事件。

GetValue 方法函數(shù)修改后代碼如下：

4) 添加工程，在新工程中添加窗體，按圖5 放置ActiveX 控件（控件名為uctKS34470A1）及其他控件；

圖5 ActiveX 控件編程方法窗體設(shè)計(jì)

5) 在窗體模塊中“連接”按鈕的Click 事件中，設(shè)置ActiveX 控件VISAAddress 屬性，調(diào)用Connect方法連接程控儀器，調(diào)用SetFunction 方法設(shè)置程控儀器為VDC 測(cè)量功能；在定時(shí)器Timer 事件中調(diào)用Get Value 方法讀取測(cè)量結(jié)果，在Complete 事件中顯示。

3.2 運(yùn)行效果及優(yōu)缺點(diǎn)

基于此編程方法的運(yùn)行效果如圖6 所示。采用ActiveX 控件方法，按照ActiveX 規(guī)則將可復(fù)用的軟件封裝在一個(gè)控件中，因此其他遵循ActiveX 規(guī)則的開(kāi)發(fā)工具，像Visual Basic 和Microsoft Visual C++之類(lèi)以及像Microsoft Office 之類(lèi)的最終用戶(hù)產(chǎn)品均可以使用這些文件[8]，這是該方法的便利之處。然而在設(shè)計(jì)ActiveX 控件時(shí)，需要對(duì)屬性值和控件初始狀態(tài)進(jìn)行維護(hù)，因此需額外增加一定的程序代碼；同時(shí)ActiveX 控件仍然與客戶(hù)端使用同一進(jìn)程和執(zhí)行線(xiàn)程，同樣有線(xiàn)程阻塞的風(fēng)險(xiǎn)。

圖6 基于ActiveX 控件編程方法運(yùn)行效果

4 ActiveX EXE 編程方法

4.1 實(shí)現(xiàn)方法

ActiveX EXE 編程方法也是基于ActiveX 技術(shù)，只是將業(yè)務(wù)和部件編譯成.EXE 文件在后臺(tái)運(yùn)行，為其他應(yīng)用程序提供服務(wù)。它的具體實(shí)現(xiàn)方法為：

1) 創(chuàng)建ActiveX EXE 工程，工程描述為“KEYSI GHT 34470A Digit Multimeter Component”；

2) 向工程中添加VISA 模塊；

3) 用類(lèi)生成器使用工具添加VISAAddress 屬性、Connect 方法、SetFunction 方法、GetValue 方法和Complete 事件。相應(yīng)的代碼同ActiveX 控件編程方法中一致；

4) 編譯并運(yùn)行；

5) 新建工程，添加窗體，在窗體中按圖7 放置控件；

圖7 ActiveX EXE 編程方法窗體設(shè)計(jì)

6) 在“引用”窗口將ActiveX EXE 部件引入工程中，如圖8 所示；

圖8 引用ActiveX EXE 部件

7) 在窗體模塊的聲明部分定義類(lèi)變量：

Private WithEvents cKS34470A1 As clsKS34470A

并在窗體Load 事件中創(chuàng)建類(lèi)：

Set cKS34470A1 = New clsKS34470A

8) 在窗體模塊中“連接”按鈕的Click 事件中，設(shè)置類(lèi)的VISAAddress 屬性，調(diào)用Connect 方法連接程控儀器，調(diào)用SetFunction 方法設(shè)置儀器為VDC測(cè)量功能；在定時(shí)器Timer 事件中調(diào)用GetValue 方法讀取測(cè)量結(jié)果，在Complete 事件中顯示。

4.2 運(yùn)行效果及優(yōu)缺點(diǎn)

基于此編程方法的運(yùn)行效果如圖9 所示。ActiveX EXE 編程方法具有與Active 控件編程相同的優(yōu)點(diǎn)，除此外，ActiveX EXE 還可以在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，為多個(gè)應(yīng)用程序提供服務(wù)。ActiveX EXE 同樣需要一定量的代碼維護(hù)類(lèi)的創(chuàng)建和終止。另外，ActiveX EXE 使用自身的進(jìn)程，與客戶(hù)端進(jìn)程是分開(kāi)的，不會(huì)出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象，但ActiveX EXE 與客戶(hù)端是進(jìn)程間通信，訪(fǎng)問(wèn)速度沒(méi)有進(jìn)程間通信快速。

圖9 基于ActiveX EXE 編程方法運(yùn)行效果

5 三種編程方法的對(duì)比

通過(guò)以上分析，對(duì)三種編程方法進(jìn)行匯總對(duì)比，其各自?xún)?yōu)缺點(diǎn)的最終對(duì)比情況歸納為表1。

表1 三種編程方法優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

三種編程方法均能實(shí)現(xiàn)控制要求，各有特點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)需求適當(dāng)選用。

6 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)例中所述的三種設(shè)計(jì)方法皆是基于VB 的程控儀器編程的，對(duì)其各自的代碼量、可移植、線(xiàn)程阻塞和進(jìn)程使用幾個(gè)方面進(jìn)行了對(duì)比分析，其結(jié)論可為程序開(kāi)發(fā)者選擇合適的設(shè)計(jì)方法提供參考依據(jù)。采用這些編程方法研制的多種自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)控制下協(xié)同工作的設(shè)計(jì)要求，自動(dòng)化程度顯著提高,在實(shí)際應(yīng)用中運(yùn)行穩(wěn)定，切實(shí)提高了企業(yè)生產(chǎn)效率。