基于Delphi的車(chē)載數(shù)據(jù)顯示界面的設(shè)計(jì)

引言

在自動(dòng)控制、儀表智能化、工業(yè)測(cè)控點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控等領(lǐng)域中，人們經(jīng)常用計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以對(duì)下位機(jī)采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，同時(shí)產(chǎn)生和傳輸控制信號(hào)，在這種特定環(huán)境下，計(jì)算機(jī)要與過(guò)程控制的實(shí)時(shí)信號(hào)相聯(lián)系，為此，使用筆者使用delphi開(kāi)發(fā)了一個(gè)車(chē)載數(shù)據(jù)采集顯示系統(tǒng)的界面，從而在基于windows操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了下位機(jī)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)通信。

設(shè)計(jì)思想和軟件架構(gòu)

delphi是一種功能強(qiáng)大的高級(jí)編程語(yǔ)言，它具有可視化，面向?qū)ο蟮奶匦?，特別適于在windows環(huán)境下進(jìn)行圖形界面和用戶(hù)程序的編制[1]，該顯示系統(tǒng)的下位機(jī)以dsp為核心，可實(shí)現(xiàn)對(duì)重要參數(shù)的檢測(cè)、控制，并將采集的數(shù)據(jù)以一定的方式向上位機(jī)發(fā)送，從而實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)通信，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中仍然采用串行通信的方式，該軟件的總體設(shè)計(jì)任務(wù)是：

（1）通過(guò)該軟件對(duì)串口參數(shù)進(jìn)行配置，以與下位機(jī)形成統(tǒng)一的通訊協(xié)議。

（2）通過(guò)該軟件實(shí)時(shí)顯示下位機(jī)的數(shù)據(jù)采集值，同時(shí)調(diào)用和察看存盤(pán)的數(shù)據(jù)記錄。

基于以上任務(wù)，該界面的軟件架構(gòu)模型如圖1所示，該程序由串口通信模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊和數(shù)據(jù)保存模塊四部分組成。

軟件設(shè)計(jì)

串口通信模塊的設(shè)計(jì)

在delphi環(huán)境下的串口通信實(shí)現(xiàn)方法主要有4種，即使用控件（如mscomm）、使用api函數(shù)，使用行間匯編asm或在程序中調(diào)用其他串口通程序[2]，利用api函數(shù)或行間匯編編寫(xiě)串口通信程序較為復(fù)雜，但優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)功能更強(qiáng)大，應(yīng)用更廣泛、更復(fù)雜的低層次通信程序，mscomm通信控件可以用來(lái)提供簡(jiǎn)單的串行端口通訊功能，也可以用來(lái)創(chuàng)建功能完備、事件驅(qū)動(dòng)的高級(jí)通訊工具，該控件提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)通訊命令的使用界面，使用它可以建立與串行端口的連接，并通過(guò)串行端口連接到其他通訊設(shè)備（例如調(diào)制解調(diào)器），以發(fā)出命令、交換數(shù)據(jù)和監(jiān)視及響應(yīng)串行連接中發(fā)生的事件和錯(cuò)誤，因?yàn)閙scomm控件的屬性較多，應(yīng)用起來(lái)比較方便，所以用該控件編寫(xiě)串行通信程序相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，下面介紹本文在程序設(shè)計(jì)中用到該控件的幾個(gè)屬性：

comm port：設(shè)置并返回通信口號(hào)。

comm event：返回通信事件或錯(cuò)誤。

input：返回并刪除接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，在設(shè)計(jì)時(shí)，該功能無(wú)效，而在運(yùn)行時(shí)為只讀。

inputlen：確定被input屬性讀取的字符數(shù)。

inputmode：設(shè)置并返回被input屬性讀取的數(shù)據(jù)類(lèi)型，其中cominputmodetext以文本形式返回，而cominputmodetext以本文形式返回，而cominputmodebinary則以二進(jìn)制形式返回。

output：向輸出緩沖區(qū)中寫(xiě)入數(shù)據(jù)，在設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)效，運(yùn)行時(shí)為只讀。

portopen：設(shè)置并返回通信端口開(kāi)或關(guān)的狀態(tài)，運(yùn)行時(shí)有效。

rthreshold：在mscomm控件中設(shè)置commevent屬性為commevreceive，并在產(chǎn)生oncomm事件之前，設(shè)置并返回要接收的字符數(shù)。

settings：設(shè)置并返回初始化參數(shù)，即波特率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位和停止位。

oncomm事件：當(dāng)commevent屬性的值變化時(shí)產(chǎn)生次事件，以標(biāo)志發(fā)生了一個(gè)通信事件或錯(cuò)誤。

mscomm控件有兩種處理通信的方式，即事件驅(qū)動(dòng)和查詢(xún)方式[3]，事件驅(qū)動(dòng)方式是處理端口通信的一種有效方法，它可以利用oncomm事件捕獲并處理通信中發(fā)生的事件或錯(cuò)誤，實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，而查詢(xún)方式是在程序通過(guò)查詢(xún)commevent屬性的值來(lái)判斷通信的過(guò)程中的事件或錯(cuò)誤，這種方式適合于應(yīng)用程序較小、實(shí)時(shí)性要求不是很高的系統(tǒng)中，本文采取的是事件驅(qū)動(dòng)方式，用戶(hù)可以在oncomm事件中編寫(xiě)程序代碼。串口通信的主要步驟有：

（1）設(shè)置通信對(duì)象、通信端口以及其他屬性；

（2）設(shè)定通信協(xié)議；

（3）打開(kāi)通信端口，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送；

（4）關(guān)閉通信端口。

下位機(jī)主要用于將采集上來(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò)pc機(jī)上的rs-232接口發(fā)送到上位機(jī)，其程序流程如圖2所示。

數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)處理模塊的主要任務(wù)是將從下位機(jī)上接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分割和轉(zhuǎn)化，以得到需要的數(shù)據(jù)，在下位機(jī)和上位機(jī)的通信過(guò)程中數(shù)據(jù)是按照一定的通信協(xié)議進(jìn)行封裝和傳輸?shù)?，下位機(jī)把數(shù)據(jù)以16進(jìn)制的數(shù)組形式向上發(fā)送，其數(shù)據(jù)幀的封裝格式如圖3所示，一幀數(shù)據(jù)包括10個(gè)字節(jié)，其中id號(hào)占2個(gè)字節(jié)，每個(gè)data占一個(gè)字節(jié)，id號(hào)代表了數(shù)據(jù)的類(lèi)型含義，data則代表具體的數(shù)據(jù)值，圖4是具體傳輸?shù)臄?shù)值模式。

因此，在程序設(shè)計(jì)中，必須將id號(hào)和數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，以分別讀出它們各自的數(shù)值，然后根據(jù)id的數(shù)值對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)和轉(zhuǎn)化，以變成所需要的數(shù)據(jù)，并附值給相應(yīng)的變量，從而在后面的顯示模塊設(shè)計(jì)中合理地使用這些變量來(lái)達(dá)到正確顯示數(shù)據(jù)的功能，其程序流程圖如圖5所示。

數(shù)據(jù)顯示模塊的設(shè)計(jì)

在數(shù)據(jù)顯示模塊的設(shè)計(jì)當(dāng)中，筆者使用了timer（定時(shí)器）這一控件來(lái)進(jìn)行軟件的開(kāi)發(fā)。因?yàn)樵谲浖O(shè)計(jì)過(guò)程中，定時(shí)器所起到的作用是非常大的。timer控件具有enabled（定時(shí)器使能屬性）、interval（定時(shí)時(shí)間間隔）等屬性。使用timer時(shí)，首先要將enable置1，然后設(shè)定時(shí)間間隔，最后在ontimer（）事件中添加程序代碼。

由于車(chē)輛狀態(tài)的各種參數(shù)的實(shí)時(shí)性相當(dāng)重要，它是駕駛員作出正確操作的根本依據(jù)，因此，數(shù)據(jù)的顯示要求是動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)地反應(yīng)車(chē)輛的行駛狀況，采用定時(shí)器可以每隔一段時(shí)間對(duì)顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行一次刷新，從而很好地滿足這一需要[4]。顯示程序的代碼可以全部寫(xiě)在定時(shí)器里面，數(shù)據(jù)顯示的界面分為歡迎界面、整車(chē)參數(shù)顯示界面、燃料電池參數(shù)顯示界面、鎳氫電池參數(shù)顯示界面和狀態(tài)信息顯示界面，每一個(gè)界面都能實(shí)時(shí)的反應(yīng)正確的參數(shù)信息，并回饋給駕駛員每個(gè)部分的工作狀態(tài)，其中整車(chē)參數(shù)顯示界面如圖6所示，燃料電池參數(shù)顯示界面圖如圖7所示。

數(shù)據(jù)保存模塊的設(shè)計(jì)

在該界面的設(shè)計(jì)過(guò)程中，還有一個(gè)數(shù)據(jù)保存模塊。該模塊的功能是將車(chē)上重要的行駛參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)保存到計(jì)算機(jī)的硬盤(pán)里，也可以通過(guò)usb接口用移動(dòng)硬盤(pán)將數(shù)據(jù)從計(jì)算機(jī)里讀出，以方便工作人員和研究人員對(duì)數(shù)據(jù)的察看和分析，從而對(duì)汽車(chē)的性能和控制作進(jìn)一步的改善，因?yàn)槠?chē)在行駛過(guò)程中下位機(jī)與上位機(jī)的通信數(shù)據(jù)量非常大，如果每接收到一組數(shù)據(jù)，就將數(shù)據(jù)往文件里寫(xiě)一次，那么對(duì)資源的開(kāi)銷(xiāo)太大，而且會(huì)降低軟件的運(yùn)行效率，所以，本文采用定時(shí)方式，即每隔一段時(shí)間存儲(chǔ)一次數(shù)據(jù)，即對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)過(guò)程是在定時(shí)器里完成的，這樣，每次汽車(chē)啟動(dòng)時(shí)，就可在系統(tǒng)里建立一個(gè)文本文件，并設(shè)置文件的存儲(chǔ)路徑，然后每隔一段時(shí)間向這個(gè)本文文件里寫(xiě)一次數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的保存格式遵循通信協(xié)議里數(shù)據(jù)幀的格式，在程序的設(shè)計(jì)過(guò)程中，調(diào)用api函數(shù)即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，其程序流程圖如圖8所示。

結(jié)束語(yǔ)

本文給出了基于delphi的車(chē)載數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)界面的設(shè)計(jì)框架和軟件體系結(jié)構(gòu)，本系統(tǒng)通過(guò)串行通信技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)下位機(jī)和上位機(jī)的實(shí)時(shí)通信，并通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的處理，顯示和存儲(chǔ)，來(lái)達(dá)到對(duì)汽車(chē)行駛狀態(tài)的監(jiān)控，實(shí)踐證明：用delphi開(kāi)發(fā)該系統(tǒng)，其人機(jī)界面友好，便于操作，移植性強(qiáng)，并具有很好的擴(kuò)充性?？梢韵嘈烹S著工業(yè)信息化和自動(dòng)化的發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)將會(huì)應(yīng)用在更多的領(lǐng)域。