隨著電子技術(shù)的發(fā)展，嵌入式控制系統(tǒng)進(jìn)入了各個(gè)行業(yè)，而友善的人機(jī)交互決定了臺(tái)式機(jī)和控制系統(tǒng)的結(jié)合不可避免。同時(shí)，隨著虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展，硬件軟件化的趨勢(shì)愈加明顯，在測(cè)控系統(tǒng)中，一般的系統(tǒng)構(gòu)架都采用前端是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，然后將采集到的數(shù)據(jù)通過傳輸協(xié)議傳輸?shù)胶笈_(tái)臺(tái)式機(jī)中進(jìn)行更加靈活的處理和顯示，比方說現(xiàn)在TI的CVS或者LabVIEW就是專門用于方便地設(shè)計(jì)虛擬儀器的開發(fā)工具[1?2]。這個(gè)一方面是降低成本的方式；另一方面，系統(tǒng)的構(gòu)架上靈活，適應(yīng)性得到了加強(qiáng)。

　　摘要：針對(duì)測(cè)控系統(tǒng)中測(cè)試儀器接口的差異性，利用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)的封裝，繼承和多態(tài)思想，設(shè)計(jì)了一個(gè)具有較強(qiáng)通用性的通訊類。在此給出了該類族的UML圖例，在具體的設(shè)計(jì)應(yīng)用中，各個(gè)層次的分工明確清晰，從而提高設(shè)計(jì)的效率，使得采用該設(shè)計(jì)思想的系統(tǒng)具有較強(qiáng)的魯棒性。之后，給出了應(yīng)用于GPIB接口儀器的設(shè)計(jì)用例，系統(tǒng)具有很好的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性，要增加不同儀器時(shí)，針對(duì)不同接口很容易添加每個(gè)接口類的設(shè)計(jì)代碼。

　　關(guān)鍵詞：測(cè)控系統(tǒng),接口,GPIB,OOP

　　1硬件構(gòu)架

　　嵌入式的測(cè)控系統(tǒng)，結(jié)合臺(tái)式機(jī)靈活的軟件設(shè)計(jì)，可以提供給用戶多樣的虛擬儀器的人機(jī)交互界面，以及復(fù)雜的數(shù)據(jù)管理功能。圖1就是一個(gè)典型的測(cè)控系統(tǒng)的基于虛擬儀器構(gòu)架的抽象系統(tǒng)框圖。

　　整個(gè)系統(tǒng)，分成了3個(gè)邏輯部分：第一部分就是待測(cè)控的系統(tǒng)，可能是某個(gè)系統(tǒng)的溫度，或者是某個(gè)工業(yè)控制過程的流量等；第2部分是數(shù)據(jù)采集和控制執(zhí)行單元，這個(gè)部分負(fù)責(zé)了數(shù)據(jù)的采樣和來自工控機(jī)的命令的執(zhí)行，關(guān)于數(shù)據(jù)采集單元，可以簡(jiǎn)單的由傳感器加A/D轉(zhuǎn)換電路組成，也可以是諸如頻譜儀等專門的測(cè)量?jī)x器。由于有些系統(tǒng)是開環(huán)系統(tǒng)，所以未必有控制執(zhí)行單元，所以這個(gè)單元在圖中用了虛線的方式表示，負(fù)責(zé)工控機(jī)經(jīng)過某些算法運(yùn)算之后，執(zhí)行控制命令；第3部分就是工控機(jī)所在的儀器界面的部分，這個(gè)部分可以使對(duì)原始數(shù)據(jù)的形象圖形化表示（即虛擬儀器，完成人機(jī)交互），也可以負(fù)責(zé)執(zhí)行諸如一些特殊的信號(hào)處理功能，然后將處理結(jié)構(gòu)進(jìn)行顯示或者將處理結(jié)果作為算法控制的輸入，進(jìn)行產(chǎn)生控制信號(hào)，一邊對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行及時(shí)的控制。

　　系統(tǒng)的工作過程，首先是由被測(cè)控系統(tǒng)的需要檢測(cè)的數(shù)據(jù)決定了所需要的數(shù)據(jù)采用硬件進(jìn)行采用原始的數(shù)據(jù)，然后又采用系統(tǒng)將數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換為原始數(shù)據(jù)信號(hào)，如果采樣后需要立即進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理，就可以使用DSP對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一次加工，然后作為初始數(shù)據(jù)，通過標(biāo)準(zhǔn)的傳輸協(xié)議（如串口，網(wǎng)口，藍(lán)牙[3]，或者USB[4]等），將數(shù)據(jù)傳輸給工控PC，然后通過編寫工控軟件，將數(shù)據(jù)進(jìn)一步進(jìn)行深層次的處理，顯示，存儲(chǔ)，如果需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，就可以在工控機(jī)上對(duì)信號(hào)使用如濾波，變換或者控制PID等的各種算法，然后通過標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，將處理的控制信號(hào)傳輸?shù)娇刂茍?zhí)行單元，對(duì)測(cè)控系統(tǒng)中所關(guān)心的參數(shù)進(jìn)行控制。

　　本文關(guān)注的就是各種傳輸協(xié)議在工控PC上的編程時(shí)代碼的適應(yīng)性，擴(kuò)展性以及代碼的復(fù)用性。

　　2接口類的設(shè)計(jì)

　　2.1基于面向?qū)ο蟮慕涌陬惖脑O(shè)計(jì)

　　對(duì)于具體的通訊協(xié)議接口，比如串口、網(wǎng)口或者GPIB，甚至其他的芯片的接口[8?9]等，都是繼承自通訊類COM的，在COM類中，各個(gè)接口方法可以定義成虛方法，這樣，有利于在具體的派生類中對(duì)其進(jìn)行重載，從而有利于動(dòng)態(tài)多態(tài)機(jī)制的實(shí)現(xiàn)，而具體的差異統(tǒng)統(tǒng)放到每個(gè)具體類的擴(kuò)展部分。例如，對(duì)于串口，關(guān)注的是串口名稱，串口數(shù)據(jù)傳輸速率，有無校驗(yàn)，數(shù)據(jù)位數(shù)以及停止位等信息[4]，而網(wǎng)卡則關(guān)注的IP地址和端口號(hào)，這些信息可以利用封裝機(jī)制，封裝到每個(gè)具體的接口類中，他們代表著不同類之間的差異與個(gè)性，這些差異信息完全由具體類自己控制操作。通過重載父類COM類的公有方法，就提供了通用的接口。

　　2.2該構(gòu)架的使用模型

　　在具體的使用過程中，如果是用測(cè)量?jī)x器進(jìn)行來承擔(dān)原始數(shù)據(jù)的采集的，那么用戶一定是明了儀器所使用的與控制機(jī)進(jìn)行聯(lián)機(jī)的接口類型的，或者是串口，或者是網(wǎng)口，或者是其他的新標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制接口，在應(yīng)用編程時(shí)，就需要先創(chuàng)建一個(gè)這樣的通訊口的對(duì)象，然后把這個(gè)對(duì)象的引用傳遞給儀器類，產(chǎn)生一個(gè)儀器對(duì)象出來，由于儀器是繼承Device抽象類的，所以在產(chǎn)生出具體儀器類之后，利用面向?qū)ο蟮亩鄳B(tài)技術(shù)，可以將這個(gè)儀器對(duì)象傳給一個(gè)上層應(yīng)用的Device指針，上層應(yīng)用就可以通過Device類提供的通用接口，來對(duì)設(shè)備進(jìn)行打開，讀寫等操作，在應(yīng)用層，用戶可以利用線程技術(shù)，來提高系統(tǒng)的整體性能。

　　3結(jié)語

　　基于這樣的面向?qū)ο蟮乃枷朐O(shè)計(jì)出來的測(cè)控系統(tǒng)的通訊接口類，在某個(gè)銀行終端的模擬測(cè)試中，可以很好地適應(yīng)串口和網(wǎng)口的測(cè)試，代碼思路清晰，非常有利于擴(kuò)展和維護(hù)。

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