基于Delphi的車載數(shù)據(jù)顯示界面的設(shè)計

引言

在自動控制、儀表智能化、工業(yè)測控點實時監(jiān)控等領(lǐng)域中，人們經(jīng)常用計算機對生產(chǎn)過程實行實時監(jiān)控，以對下位機采集來的數(shù)據(jù)進行實時數(shù)據(jù)處理，同時產(chǎn)生和傳輸控制信號，在這種特定環(huán)境下，計算機要與過程控制的實時信號相聯(lián)系，為此，使用筆者使用delphi開發(fā)了一個車載數(shù)據(jù)采集顯示系統(tǒng)的界面，從而在基于windows操作系統(tǒng)中實現(xiàn)了下位機與上位機的數(shù)據(jù)通信。

設(shè)計思想和軟件架構(gòu)

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

（1）通過該軟件對串口參數(shù)進行配置，以與下位機形成統(tǒng)一的通訊協(xié)議。

（2）通過該軟件實時顯示下位機的數(shù)據(jù)采集值，同時調(diào)用和察看存盤的數(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

串口通信模塊的設(shè)計

在delphi環(huán)境下的串口通信實現(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)或行間匯編編寫串口通信程序較為復(fù)雜，但優(yōu)點是可以實現(xiàn)功能更強大，應(yīng)用更廣泛、更復(fù)雜的低層次通信程序，mscomm通信控件可以用來提供簡單的串行端口通訊功能，也可以用來創(chuàng)建功能完備、事件驅(qū)動的高級通訊工具，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)生的事件和錯誤，因為mscomm控件的屬性較多，應(yīng)用起來比較方便，所以用該控件編寫串行通信程序相對來說比較簡單，下面介紹本文在程序設(shè)計中用到該控件的幾個屬性：

comm port：設(shè)置并返回通信口號。

comm event：返回通信事件或錯誤。

input：返回并刪除接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，在設(shè)計時，該功能無效，而在運行時為只讀。

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則以二進制形式返回。

output：向輸出緩沖區(qū)中寫入數(shù)據(jù)，在設(shè)計時無效，運行時為只讀。

portopen：設(shè)置并返回通信端口開或關(guān)的狀態(tài)，運行時有效。

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、數(shù)據(jù)位和停止位。

oncomm事件：當(dāng)commevent屬性的值變化時產(chǎn)生次事件，以標(biāo)志發(fā)生了一個通信事件或錯誤。

mscomm控件有兩種處理通信的方式，即事件驅(qū)動和查詢方式[3]，事件驅(qū)動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)生的事件或錯誤，實時性較強，而查詢方式是在程序通過查詢commevent屬性的值來判斷通信的過程中的事件或錯誤，這種方式適合于應(yīng)用程序較小、實時性要求不是很高的系統(tǒng)中，本文采取的是事件驅(qū)動方式，用戶可以在oncomm事件中編寫程序代碼。串口通信的主要步驟有：

（1）設(shè)置通信對象、通信端口以及其他屬性；

（2）設(shè)定通信協(xié)議；

（3）打開通信端口，進行數(shù)據(jù)的傳送；

（4）關(guān)閉通信端口。

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

數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計

數(shù)據(jù)處理模塊的主要任務(wù)是將從下位機上接收到的數(shù)據(jù)進行分類，并對數(shù)據(jù)進行分割和轉(zhuǎn)化，以得到需要的數(shù)據(jù)，在下位機和上位機的通信過程中數(shù)據(jù)是按照一定的通信協(xié)議進行封裝和傳輸?shù)?，下位機把數(shù)據(jù)以16進制的數(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個字節(jié)，其中id號占2個字節(jié)，每個data占一個字節(jié)，id號代表了數(shù)據(jù)的類型含義，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)計中，必須將id號和數(shù)據(jù)進行分離，以分別讀出它們各自的數(shù)值，然后根據(jù)id的數(shù)值對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進行分類和轉(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)計中合理地使用這些變量來達到正確顯示數(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

在數(shù)據(jù)顯示模塊的設(shè)計當(dāng)中，筆者使用了timer（定時器）這一控件來進行軟件的開發(fā)。因為在軟件設(shè)計過程中，定時器所起到的作用是非常大的。timer控件具有enabled（定時器使能屬性）、interval（定時時間間隔）等屬性。使用timer時，首先要將enable置1，然后設(shè)定時間間隔，最后在ontimer（）事件中添加程序代碼。

由于車輛狀態(tài)的各種參數(shù)的實時性相當(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)的顯示要求是動態(tài)實時地反應(yīng)車輛的行駛狀況，采用定時器可以每隔一段時間對顯示的數(shù)據(jù)進行一次刷新，從而很好地滿足這一需要[4]。顯示程序的代碼可以全部寫在定時器里面，數(shù)據(jù)顯示的界面分為歡迎界面、整車參數(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，每一個界面都能實時的反應(yīng)正確的參數(shù)信息，并回饋給駕駛員每個部分的工作狀態(tài)，其中整車參數(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

在該界面的設(shè)計過程中，還有一個數(shù)據(jù)保存模塊。該模塊的功能是將車上重要的行駛參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)保存到計算機的硬盤里，也可以通過usb接口用移動硬盤將數(shù)據(jù)從計算機里讀出，以方便工作人員和研究人員對數(shù)據(jù)的察看和分析，從而對汽車的性能和控制作進一步的改善，因為汽車在行駛過程中下位機與上位機的通信數(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)往文件里寫一次，那么對資源的開銷太大，而且會降低軟件的運行效率，所以，本文采用定時方式，即每隔一段時間存儲一次數(shù)據(jù)，即對數(shù)據(jù)的存儲過程是在定時器里完成的，這樣，每次汽車啟動時，就可在系統(tǒng)里建立一個文本文件，并設(shè)置文件的存儲路徑，然后每隔一段時間向這個本文文件里寫一次數(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)計過程中，調(diào)用api函數(shù)即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲，其程序流程圖如圖8所示。

結(jié)束語

本文給出了基于delphi的車載數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)界面的設(shè)計框架和軟件體系結(jié)構(gòu)，本系統(tǒng)通過串行通信技術(shù)來實現(xiàn)下位機和上位機的實時通信，并通過對實時數(shù)據(jù)的處理，顯示和存儲，來達到對汽車行駛狀態(tài)的監(jiān)控，實踐證明：用delphi開發(fā)該系統(tǒng)，其人機界面友好，便于操作，移植性強，并具有很好的擴充性?？梢韵嘈烹S著工業(yè)信息化和自動化的發(fā)展，這項技術(shù)將會應(yīng)用在更多的領(lǐng)域。