MEDII DE PROGRAMARE FOLOSITE ÎN TRANSMITEREA sI PRELUCRAREA DATELOR
4.1 Mediul de programare LabView
LabView reprezinta un puternic mediu grafic de programare, utilizat extensiv pentru achizitia semnalelor, analiza masurarilor si prezentarea datelor, oferind flexibilitatea limbajelor de programare traditionale si în acelasi timp o interfata utilizator prietenoasa. LabView este disponibil pentru o multitudine de platforme, Windows, Linux, HP-US, Sun Solaris.
4.1.1 Constructia aplicatiilor grafice
Caracteristica principala a programului LabView este aceea ca utilizeaz& 757g67h #259;, pentru dezvoltarea aplicatiilor, simboluri intuitive de panouri frontale si scheme bloc. Utilizatorul dezvolta aplicatia soft prin constructia ierarhizata de Instrumente Virtuale (VI-uri). Un instrument virtual este un pachet de programe grafice care arata si actioneaza ca un instrument.
Panoul frontal (cu butoane, comutatoare, întrerupatoare, cadrane de instrumente) înfatiseaza intrarile, iesirile si constituie interfata uzuala pentru operatii interactive. În spatele panoului este o diagrama-bloc, care reprezinta programul executabil.
LabView este un sistem ierarhizat, datorita faptului ca un instrument virtual poate fi reprezentat sub forma de simbol grafic si utilizat în schema bloc la constructia unui alt instrument virtual.
LabView prezinta aplicatiile pe care le contine în biblioteci, descriindu-le în detaliu, panourile frontale, diagramele bloc si simbolurile fiind prevazute cu o descriere grafica si functionala completa.
4.1.2 Achizitia datelor si controlul instrumentelor
LabView permite achizitia semnalelor de la o varietate de echipamente. Se pot achizitiona date de la instrumente GPIB, seriale, Ethernet, PXI si VXI, folosind driverele incluse. Exista posibilitatea comunicarii cu mai mult de 1400 instrumente apartinând a 150 de producatori, folosind driverele de comunicatie LabView. Programul ofera performanta si portabilitate ridicate.
Driverele de comunicatie simplifica controlul instrumentelor si timpul de dezvolatare a noi aplicatii, eliminând necesitatea de a învata protocoale de programare pentru fiecare instrument în parte. Multe drivere folosesc Visual Instrument Software Architecture (VISA) pentru a comunica cu o gama de bus-uri de comunicatie, cum ar fi GPIB sau serial, folosind acelasi cod LabView. Indiferent pe ce tip de bus este instrumentul, driverele VISA preiau controlul protocoalelor de comunicare respective.
Controlul instrumentelor fizice cu LabView este proiectat cu simboluri grafice de blocuri, ce pot fi combinate pe ecran, pentru a construi soft-ul unui instrument virtual (VI). Cu LabView, controlul instrumentelor automate este la fel de simplu si intuitiv ca si manevrarea panourilor instrumentelor fizice.
VI-ul are în componenta module reutilizabile, ale caror panouri frontale pot fi intuitiv utilizate, pentru a efectua masurari. În plus, fiecare VI poate fi introdus într-o simpla forma grafica (icon) si combinata grafic cu un alt icon, pentru a construi un VI de nivel superior.
Fig.5.1. Instrument virtual pentru analiza frecventei unui filtru realizat cu LabView
4.1.3 Analiza datelor
LabView este un sistem complet pentru programare stiintifica, si include posibilitati extinse de analiza, utile într-o arie larga de aplicatii.
LabView ofera o multitudine de functii integrate si module aditionale dedicate special analizei masurarilor si procesarii semnalelor. Cu aceste unelte, putem analiza masurarile pe masura ce le efectuam, extrage si procesa date, si putem înzestra aplicatiile cu capacitatea de a lua decizii bazate pe rezultatele masurarilor. Folosind aceste functii, nu mai este necesar sa scriem propriul nostru algoritm pentru transformarea datelor brute în informatie utilizabila.
Functiile incluse sunt: primitive, statistice, procesare digitala a semnalelor, filtrare si metode numerice:
Primitive:
aperatii aritmetice, operatii logice;
concatenare, formatare, partajare;
data, timpul, alertarea utilizatorului;
sin, cos etc.
Functii statistice:
medie, abatere standard, varianta, mediana, RMS, histograme;
regresie liniara, polinomiala, exponentiala, reziduala;
Procesarea numerica a semnalelor:
Transformata lui Fourrier, putere spectrala, convolutia, corelare;
Integrarea, diferentierea, interpolarea, decimarea;
Hanning, Hamming, Triunghi, Gausiana;
Generare impuls, puls, dreptunghi, triunghi, exponentiala, rampa;
Filtre:
Trece jos, trece sus, trece banda, opreste banda, ButterWorth, Chebzshev, Elliptic, Hanning, Barlett, Bessel
Metode numerice:
Analiza factoriala, sign, sinc, erf;
Adunare, scadere, trecere de la forma algebrica la forma polara si invers etc.
4.1.4 Prezentarea datelor
LabView combina toate datele de intrare si iesire pe panoul intuitiv de pe ecran. Include o gama larga de instrumente de vizualizare, incluzând instrumente de generare a tabelelor si graficelor, instrumente de vizualizare 2D si 3D. Putem oricând modifica modul de prezentare, culorile, font-urile, tipul graficelor si roti, mari/micsora sau muta aceste grafice cu ajutorul mose-ului.
VI-urile opereaza direct pe panourile lor frontale. Pot fi executate în paralel VI-uri multiple, mutând mouse-ul între panourile lor frontale. Panoul frontal de control si datele pot fi tiparite, la fel cum pot fi trecute sau scoase din alte panouri frontale ale altor programe de aplicatii.
LabView include posibilitatea de a publica aplicatia realizata pe Web, de a o face accesibila ca pagina de internet cu ajutorul toolset-ului Web Publishing Tool. Putem astfel accesa, vizualiza datele generate si controla aplicatia noastra de oriunde din lume. De asemenea, datele de intrare si iesire pot fi integrate în format Microsoft Word sau Excel, usor de arhivat sau interschimbat cu alti utilizatori.
4.2 LabWindows
Acest utilitar, produs tot de firma National Instruments, combina un limbaj de programare stiintific cu un mediu de de dezvoltare performant, care simplifica procesul de elaborare al software-ului specific instrumentatiei virtuale. LabWindows/CVI (C for Virtual Instrumentation) este destinat sa lucreze cu platformele Windows de pe PC-uri si X-Windows Systems de pe statiile Sun SPARC. Mediul de programare vizuala permite integrarea usoara a componentelor hard si soft în instrumentul virtual dorit.
Domeniile vizate sunt: achizitia de date, monitorizarea si controlul proceselor, testari echipamente si masuratori de înalta calitate. Bibliotecile aferente ofera facilitati complexe pentru controlul instrumentelor GPIB, VXI, RS-232, SCXI, facilitati pentru acizitie prelucrare, calcul stiintific si statistic, vizualizare si stocare date. Utilizatorul are la dispozitie peste 450 drivere, nefiind necesara programarea la nivel de registre, cu diferite echipamente, deosebit de complexe.
Un instrument virtal se poate crea deosebit de simplu, dupa urmatorul sablon: se construieste mai întâi interfata pentru utilizator, prin plasarea elementelor de control necesare (selectate din meniuri). În fisierul sursa C, se completeaza functiile call back asignate (functiile sistem necesare sunt automat introduse de mediu în programul sursa al aplicatiei), se definesc variabilele, etc.
Marele avantaj fata de LabView este posibilitatea de control absolut al functiilor proprii elementelor de control din interfata utilizator.
4.3 Test Point
Test Point este un software modern, produs de firma Superlogics, care ofera un mediu de programare pentru achizitia de date si instrumente IEEE-488, placi de achizitie de date la instrumente si dispozitive RS-232/488. Dintre caracteristici putem enumera:
- Include peste 100 de drivere pentru instrumentele cele mai folosite.;
- Suporta mai multe canale de la surse analogice si digitale;
- Grafice de înalta rezolutie, butoane selector, grafica, comutatoare personalizate;
- Analiza cu functii trigonometrice, statistice, logice, de interpolare, de analiza în domeniul timp si frecventa;
- Suporta maximum 4 placi GPIB pe sistem si maximum 14 instrumente pe placa, permite o rata de transfer de maximum 1,5 Mbytes/s.
- Crearea de aplicatii client/server cu alte aplicatii Windows folosind tehnica DDE sau OLE.
Soft-ul ofera o metoda de programare de tip programare orientata pe obiecte (POO), simpla, intuitiva, clar organizata. Un obiect, ca unitate elementara a programarii, este o componenta a aplicatiei care poate fi modificata individual si ajustata oricând. Deoarece programarea se realizeaza cu ajutorul obiectelor, nu este necesar sa se defineasca un numar mare de functii sau comenzi si nici sa se declare variabile.
4.4 HP-VEE
HP-VEE este un limbaj de programare vizual pentru dezvoltarea programelor de aplicatii destinate controlului instrumentelor si achizitiei de date. Utilizând HP-VEE, se pot realiza:
Achizitii de date de la instrumentele conectate la calculator sau de la cartelele de achizitii de tip plug-in;
Controlul si comanda echipamentelor prin diferite tipuri de interfete de comunitatie (Seriale, HPIB, GPIB, VXI);
Prezentarea datelor folosind diferite tipuri de ecrane, afisaje alfanumerice sau cadrane de instrumente;
Control si reglaj pentru a simula date, masurari si calculul unor variabile de iesire etc.
Comunicarea cu alte programe din Windows utilizând ActiveX Automation
4.5 Limbajul de programare MATLAB
4.5.1 Descriere generala
MATLAB este un pachet de programe interactiv, de mare performanta, pentru calcule stiintifice si ingineresti. El integreaza analize numerice, calcule cu matrice, procesarea semnalelor si posibilitati grafice, intr-un mediu de programare, usor de utilizat, în care problemele si solutiile lor sunt exprimate întocmai cum sunt scrise matematic, fara o programare traditionala.
MATLAB este un sistem interactiv, al carui element de baza este matricea si care nu necesita dimensionarea ei. Acest sistem permite rezolvarea multor probleme numerice, într-o fractiune din timpul care l-ar lua scrierea unui program in Fortran, Basic sau C. Totodata, solutiile problemei sunt exprimate în Matlab, la fel de exact cum sunt scrise matematic.
Din punct de vedere grafic, Matlab este foarte bine dotat, având toate posibilitatile de reprezentare grafica (ferestere multiple, zoom, masurari cu cursorul, axe logaritmice, reprezentari 3D etc.)
Cea mai importanta caracteristica a programului Matlab este usurinta cu care poate fi extins folosind Toolbox-uri dedicate. Structural, Matlab este realizat sub forma unui nucleu de baza, cu interpretor propriu, în jurul caruia sunt construite toolbox-urile.
4.5.2 Data Acquisition Toolbox
Din punct de vedere al achizitiei de date pentru masurari prezinta un deosebit interes toolbox-ul Data Acquisition Toolbox.
Prin
intermediul lui Matlab permite accesul direct la date masurate. În timp
real si contine un set complet de optiuni pentru controlul
si comunicarea cu o varietate de larga de produse hardware de
achizitii de date conectate la PC. Toolbox-ul permite configurarea unor echipamente
externe, citeste datele si le introduce în mediul Matlab, dupa
care acestea pot fi analizate. Fig 5.2
Data Acquisition Toolbox
În fapt, toolbox-ul constituie o baza de fisiere de tip M si de tip MEX, ce pot fi executate, din linia de comanda, sau prin intermediul programelor obisnuite Matlab. Toolbox-ul este complet integrat cu Matlab, astfel ca se pot analiza sau vizualiza datele în timpul colectarii lor, si ele pot fi salvate înscopul post-procesarii, sau chiar pot fi aduse îmbunatatiri în conformitate cu rezultatele precedente.
Sunt compatibile umatoarele componente hardware:
Seria E si seria 1200 de cartele de la National Instruments
VXI E1432/33/34 Series de la HP
Multimedia Sound Cards Microsoft Windows;
Third party additional hardware
|
