普通運動控制卡在LabVIEW平臺上的應(yīng)用

　　LabVIEW（LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench）是美國國家儀器公司（NationalInstruments）推出一種基于圖形語言的開發(fā)環(huán)境，編程非常方便，人機交互界面直觀友好，用戶可以創(chuàng)建獨立的可執(zhí)行文件，能夠脫離開發(fā)環(huán)境而單獨運行，是目前最流行的虛擬儀器編程平臺，廣泛應(yīng)用于測試測量、過程控制、實驗室研究與自動化等方面。

　　在運動控制方面，LabVIEW有專門的運動控制模塊，并且NI公司為其所有的運動控制卡配備相應(yīng)的驅(qū)動程序，可以方便實現(xiàn)即插即用功能。如果用戶所使用的板卡不是NI公司的產(chǎn)品，又沒有提供與LabVIEW兼容的驅(qū)動程序，就不能為LabVIEW所用。但是LabVIEW能夠通過調(diào)用Windows32動態(tài)連接庫（DynamicLinkLibrary，簡稱DLL）來編寫與LabVIEW兼容的驅(qū)動程序，實現(xiàn)該運動控制卡在LabVIEW環(huán)境下二次開發(fā)，不僅可以大大降低成本、縮短開發(fā)周期，而且可以使界面美觀。

二、應(yīng)用背景

　　筆者在參與某二自由度運動平臺運動仿真項目的研制過程中，選用深圳眾為興數(shù)控技術(shù)有限公司生產(chǎn)的ADT850型四軸運動控制卡，該型號的卡提供多種版本W(wǎng)indows下的驅(qū)動程序和在BorlandC++3.1、VB和VC等多種環(huán)境下開發(fā)所需的函數(shù)庫。雖然在這些編程環(huán)境中很容易實現(xiàn)所需的運動控制，但是，如果要開發(fā)出一個美觀的人機交互界面，將會有很大一部分時間花在程序主界面的編寫上。為此，我們利用LabVIEW強大的界面編輯功能以及它能夠調(diào)用Windows32動態(tài)連接庫的特點，首先在VC編譯環(huán)境中編譯出運動控制所需要的動態(tài)鏈接庫文件，然后在LabVIEW環(huán)境中編寫程序主界面，最后在LabVIEW框圖程序中調(diào)用動態(tài)鏈接庫文件來編寫所需的運動控制程序。其主要過程如圖1所示。

圖1DLL生成與LabVIEW調(diào)用

三、程序設(shè)計

　　LabVIEW具有強大的外部接口能力，可用的外部接口包括：DDE、CIN、DLL、MATLABScript以及HiQScript等，其中DLL是其常用的外部接口。

　　3.1動態(tài)鏈接庫（DLL）的編寫

　　DLL是基于Windows程序設(shè)計的一個非常重要的組成部分。DLL的編制與具體的編程語言及編譯器無關(guān)，只要遵守DLL的開發(fā)規(guī)范和編程策略，并安排正確的調(diào)用接口，不管用何種編程語言編制的DLL都具有通用性，這就給我們編寫通用的DLL帶來了很大的方便。

　　針對LabVIEW調(diào)用DLL的特點和運動控制的復(fù)雜性，我們所編寫的通用DLL中必須包含多個可供調(diào)用的函數(shù)，這些函數(shù)都調(diào)用運動控制函數(shù)庫中的一個或多個函數(shù)，DLL中每個可供調(diào)用的函數(shù)都對應(yīng)著某一具體任務(wù)，稱其為功能函數(shù)。DLL中的功能函數(shù)主要有：板卡初始化函數(shù)、運行條件初始化函數(shù)、兩軸運行狀態(tài)函數(shù)、兩軸位置函數(shù)、脈沖發(fā)送函數(shù)、兩軸伸長計算函數(shù)、停止運行函數(shù)、歸零函數(shù)以及板卡結(jié)束運行函數(shù)等，每個功能函數(shù)一般都有自己獨立的接口。

　　功能函數(shù)確定以后，在VisualC++6.0編譯器中建立一個Win32Dynamic-LinkLibrary文件，添加上運動控制卡隨帶的運動控制函數(shù)庫文件后，即可編譯成我們所需要的DLL文件。

　　3.2動態(tài)鏈接庫的調(diào)用

　　LabVIEW中動態(tài)鏈接庫的調(diào)用是通過CLF（CallLibraryFunction）節(jié)點實現(xiàn)的，CLF節(jié)點位于LabVIEW功能模板中的Advanced子模板中。

　　在LabVIEW中調(diào)用DLL時，則應(yīng)根據(jù)應(yīng)用程序的需要，確定參數(shù)個數(shù)和參數(shù)類型及調(diào)用規(guī)則，然后在LabVIEW中正確地配置DLL。首先從Advanced子模板中選擇CallLibraryFunctionNode圖標并將其拖放到Diagram面板中適當(dāng)位置，然后右鍵單擊它，在彈出的菜單選項中選擇Configer…彈出CallLibraryFunction對話框。在此對話框中，第一個參數(shù)LibraryNameorPath中填入需要調(diào)用的動態(tài)連接庫文件的文件名和路徑;第二個參數(shù)FunctionName是連接庫中要調(diào)用的函數(shù)名稱;第三個參數(shù)CallingConventions是對DLL的調(diào)用規(guī)則，可選擇C或stdcall，該項的選擇應(yīng)與用C++語言編寫的動態(tài)庫的編譯模式相一致。如果C++的調(diào)用方式為extern“C”declspec（dllexport），那么CallingConventions的選項為“C”，如果調(diào)用方式為externdeclspec（dllexport）stdcall，則Conventions的選項為默認值“stdcall”，否則發(fā)生不可預(yù)見的錯誤而退出程序。接下來的Parameter和Type分別是參數(shù)名稱和參數(shù)類型，表示函數(shù)返回類型。左擊AddaParameterAfter按鈕，又多出了DataType和Pass兩項，它們分別是數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換和參數(shù)傳遞方式，這是配置所調(diào)用函數(shù)形參所必須的選項。

　　3.3程序?qū)崿F(xiàn)

　　根據(jù)以上所編寫的功能函數(shù)配置好CLF節(jié)點的參數(shù)個數(shù)及其數(shù)據(jù)類型后，也就設(shè)置好了CLF節(jié)點的輸入輸出端口。每一個功能函數(shù)對應(yīng)著相應(yīng)功能的CLF節(jié)點，我們可是像使用其它函數(shù)節(jié)點一樣來應(yīng)用這些CLF節(jié)點。針對某型二自由度運動平臺運動控制的特殊性，要求這兩個自由度完全獨立，互不相關(guān)，這就不能采用多軸插補函數(shù)進行脈沖輸出控制，只能是兩軸分別控制。

　　整個LabVIEW框圖程序的結(jié)構(gòu)采用順序結(jié)構(gòu)（SequenceStructure），每一順序框都對應(yīng)某項固定的任務(wù)。圖2中三個順序框是整個框圖程序的前三框，從左到右其任務(wù)分別是板卡初始化、板卡驅(qū)動成功與否和相關(guān)參數(shù)的初始化及其顯示，相關(guān)參數(shù)初始化順序框中采用While循環(huán)模式等待輸入，只有當(dāng)參數(shù)設(shè)定完成并按下確定鍵后程序才能繼續(xù)往下運行。

圖2程序初始化階段框圖