2) Poweroff (рис. П 2.8) - переводит стенд в состояние выключения, все элементы передней панели, кроме тумблера сети, переходят в состояние Disabled and Grayed Out. Глобальные переменные, необходимые для управления родом работы двойным нажатием, обнуляются, а программной строке присваивается значение default (таблица П 3.1).После этого программа переходит в режим ожидания события Wait for event. Так как все элементы неактивны, пользователь может либо включить стенд, либо остановить программу кнопкой Stop. Событие выполняется при переводе тумблера "Power" на передней панели в состояние false.

3) Poweron (рис. П 2.9) - включение стенда. Все управляющие элементы становятся активными, включается подсветка дисплея, инициализируется проверка интерфейсных параметров - Transfer Checking. Событие выполняется при переводе тумблера "Power" на передней панели в состояние true.

4) Transfer Checking (рис. П 2.10) - на этом этапе производится проверка параметров передачи данных с помощью подприбора TransferSettingsCheck (разд. 4.2.4). На его вход поступает имя стенда, затем проверяется значение выхода "Checked?". Если проверка прошла успешно, то выполняется кейс ButtonReaction, иначе выводится соответствующее сообщение об ошибке и стенд выключается (Power off).

5) Button Reaction, Cluster Reaction (рис. П 2.11), Display Reaction - эта связка событий выполняется последовательно и позволяет стенду корректно реагировать на входную программную строку. На первом этапе в ВП Bench_programming (разд. 4.2.3) поступает ссылка на кластер основной программы, его свойства изменяются в зависимости от программной строки. Затем следует case "Cluster Reaction", который, при отсутствии ошибок, изменяет строку результата измерений и режима, при необходимости, или только режима, по средствам передачи соответствующей команды в программную строку. После этого происходит реакция дисплея передней панели на произошедшие изменения. Кейс "Button Reaction" задействуется только при нажатии кнопок и проверке интерфейсных параметров - то есть, при изменении программной строки.

6) U (рис. П 2.12),I,R,F,T - эти события выполняются при нажатии соответствующих кнопок. В каждом из нихпроисходит передача соответствующей программной строки, изменение формата индикации, а также, где это необходимо, проверка номера нажатия, чтобы реализовать переключение рода работы двойным нажатием кнопки.

7) Range Up, Range Down (рис. П 2.13) - кейсы, отвечающие за переключение диапазона измерений. Инициализируются при нажатии одноименных кнопок. Происходит сравнение текущего значения диапазона и максимального, если они отличаются - производится переключение, выполняется case "ClusterReaction".

8) Led ON/OFF (рис П 2.14) - включение/выключение подсветки индикатора. Выполняется при нажатии соответствующего тумблера, в зависимости от состояния которого происходит передача программной строки L0 или L1, изменяется параметр Text.BGColorдля дисплея.

9) Wait for Event (рис П 2.15) - основной case программы. Он содержит структуру Event Structure, которая реагирует на изменение значений элементов передней панели. Каждое изменение инициализирует последовательность событий (1-8), затем программа возвращается к данному этапу и опять ждет действий пользователя. В данном кейсе реализована потоковая передача данных в стенд: в случае активной сессии передачи, в EventCase "Timeout", который выполняется каждую секунду, происходит инициализация события Continious_Data_Transfering (рис П 2.16) - передача глобальных переменных Benchbuffer и TransferSettingsCheck в свойство Val(Sgnl) одноименных элементов передней панели. Затем выполняются соответствующие EventCase - "Benchbuffer Value Change", в котором производится проверка совпадения нового и старого значения индикатора, для избежания реакция на повторяющуюся строку, а затем выполняется событие проверки буфера и стенд реагирует на входящую строку. После этого срабатывает событие "TransferSettingsCheck Value Change", в котором запускается проверка интерфейсных параметров передачи.

10) Exit - остановка программы. Происходит по нажатию кнопки Stop на передней панели.

Таким образом, после запуска ВП и включения тумблера "Power" происходит непрерывная программная обработка входных данных, синхронизация управляющих элементов и ожидание действий пользователя. Такая структура программы верхнего уровня позволяет избежать перегрузки оперативной памяти, а также зависаний программы.

4.4 Компоненты-аналоги инструментов VISA

Для того, чтобы имитировать процесс взаимодействия с виртуальным стендом через инструменты палитры VISA, были созданы аналоги (рис. 27), которые полностью повторяют действия оригинальных прототипов, имеют схожие названия, с подписью "Sim" (Simulation), передние панели, иконки и терминалы.

Рис. 27. Библиотека VISA_SIM

Виртуальные приборы VISA_Configure_Sim, VISA_Close_Sim

Первый инструмент (рис.28) - аналог VISA-Configure. Передняя панель построена аналогичным образом, за исключением параметра flow control, который неактивен. Иконка инструмента выполнена аналогично исходной, с пометкой S, а все терминалы расположены абсолютно идентично. Принцип работы заключается в передаче интерфейсных параметров в одноимённые глобальные переменные, для их последующей проверки внутри Bench_Main (разд. 4.2.5). Инструмент работает только при отсутствии входной ошибки на терминале errorin. Также, при запуске программы, инициализируется начало сессии обмена данными с прибором - значение переменной TransferSession становится true. Блок-диаграмма изображена на рисунке П 2.17.

Рис.28. VISA_Configure_Sim

Чтобы завершить сеанс работы со стендом, используется ВП VISA_Close_Sim - аналог VISA_Close. Блок-диаграмма и иконка с назначением терминалов изображены на рисунке 29. Если наименование порта на входе VISA resource name совпадает с портом стенда, то переменной TransferSession присваивается значение false. В данном случае внутри стенда прекратится чтение глобальных переменных с информацией из внешних программ.

Рис. 29. VISA_Close_Sim

Виртуальные приборы VISA_Write_Sim, VISA_Read_Sim

Функционал инструментов взаимодействия с виртуальным стендом реализован через компоненты VISA_Write_Sim (рис. 30), для записи в буфер устройства, и VISA_Read_Sim (рис. 31), для чтения строки состояния. Программы выполняют свои функции только при активной сессии взаимодействия, совпадении наименовании порта подключения с портом стенда и отсутствии входных ошибок.

VISA_Write_Sim получает на входной терминал значение строки "write buffer"и передаёт его в глобальную переменную, ответственную за буфер устройства. Также, на выходе инструмента, можно получить численное значение длины строки буфера. Внутри данного модуля реализована имитация стандартных ошибок инструментов VISA. При возникновении несоответствия интерфейсных параметров сессии с внутренними настройками стенда, помимо изменения отображения информации на дисплее происходит изменение глобальной переменной VisaErrors. Например, при несовпадении настроек стоп-бит, переменная принимает значение "framing", далее на выход errorout поступает соответствующий код ошибки, и сообщение, соответствующие разделу справки LabVIEW "VISA Error Codes". Подобная реализация имитации программных ошибок позволяет легко добавлять или удалять дополнительные значения, подражая тем самым модели поведения реального инструмента. В дальнейшем можно скопировать эту часть блок-диаграммы в другие компоненты VISA_SIM, если такая необходимость появится.

Рис. 30. VISA_Write_Sim

VISA_Read_Sim возвращает на выход строки "read buffer" часть строки состояния стенда с длиною, равною значению на входном терминале "byte count". Кроме того, с выходного терминала "return count" можно получить реальное значение длины строки состояния.

Рис. 31. VISA_Read_Sim

Глава 5. Апробация виртуального стенда

Процесс апробации виртуального лабораторного стенда происходил на каждом этапе разработки. Финальная версия была протестирована с помощью созданных инструментов VISA_Sim (разд. 4.3).

Рис.32. Блок-диаграмма TEST

На блок-диаграмме специального ВП TEST.vi (рис.32) представлена схема теста устройства. На входные терминалы VISA_Configure_Sim подключены заведомо правильные интерфейсные параметры, символ окончания termination char отключен, для удобства ввода программных данных. После запуска подпрограммы, начинается сессия управления виртуальным стендом: в цикле while с помощью инструмента VISA_Write_Sim происходит запись с клавиатуры в буфер устройства, а индикатор VISA_Read_Sim отображает реакцию стенда на входные данные. По нажатию кнопки STOP сессия обмена данных с прибором заканчивается.

На вход стенда, через соответствующую глобальную переменную, подавались различные тестовые строки. Отслеживалась реакция виртуального прибора, способность воспринимать данные из внешней программы, а также корректность рабочих алгоритмов. Примеры тестовых строк с соответствующей реакцией стенда приведены в таблице 3.

Таблица 3. Тестирование виртуального стенда

В ходе апробации были выявлены и устранены некоторые проблемы в ПО стенда - потоковый приём входных данных происходил не зависимо от состояния тумблера "Power", что было исправлено с помощью добавления проверки его свойства Value в EventCase "Timeout". В остальном прибор работает корректно - управление происходит из внешней программы, при этом оно также возможно с передней панели стенда, все элементы синхронизируются, выходные данные корректны, все инструменты обмена данных с прибором работают правильно.

Заключение