Реферат По курсу «История и методология информатики и вычислительной техники» на тему: «LabVIEW. Возможности и перспективы развития» Содержание Введение 3 Виртуальный прибор 9 Программный комплекс LabVIEW 10 Программирование, основанное на потоках данных 10 Достоинства LabVIEW 12 Широта применения 14 Расширяющийся мир виртуальных приборов 15 Сопутствующие продукты и технологии 16 Версии программного обеспечения 17 Дополнительные модули и тулкиты к LabVIEW. 18 Библиотеки и Toolkit для анализа и обработки данных 19 Средства профессиональной разработки приложений 20 Расширение возможностей LabVIEW 20 Средства обмена данными с продуктами других производителей 21 Средства моделирования и разработки систем управления 21 Литература 23 Введение Современные средства разработки прикладного программного обеспечения предоставляют широкий выбор инструментов, как для опытных программистов, так и для не искушенных в программировании пользователей.
Эти средства позволяют создавать пользовательские программы непосредственно на стандартных языках программирования, например C/C++, Basic, а также с помощью специальных библиотек, являющихся основой ряда инструментальных программных средств. Пакеты для разработки прикладного программирования для систем автоматизации по своему основному назначению разделяются на две основные группы: • пакеты программ labview, Measurement Studio, LabWindows/CVI, Agilent VEE и т.п. ориентированы, в основном, на использование в системах автоматизации лабораторного эксперимента и испытаний, хотя могут применяться и при создании других приложений, не связанных со взаимодействием с измерительно-управляющим оборудованием; • пакеты LabVIEW/DSC, Lookout, InTouch, «Трейс Моуд» предназначены для создания прикладного программного обеспечения в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУТП) и промышленной автоматики (системы SCADA-Supervisory Control And Data Acquisition). По способу программирования эти пакеты делятся на следующие: • текстовые или текстово-графические (Pascal, Delphi, LabWindows/CVI, Measurement Studio, Visual Basic, Visual C/C++), использующие элементы визуального текстового программирования для создания пользовательского интерфейса приложения и ориентированные в первую очередь на опытных программистов; • графические объектно-ориентированные (InTouch, «Трейс Моуд»), основанные на применении графических образов объектов АСУТП в качестве элементов программирования; • графические функционально-ориентированные (LabVIEW, LabVIEW/DSC, Agilent VEE), использующие функционально-логический принцип конструирования (рисования) и графического представления алгоритмов программ.
Графические пакеты легко осваиваются не только программистами – профессионалами, но и пользователями, не имеющими опыта программирования.
С одной стороны современные графические системы позволяют создавать программы, практически не уступающие по эффективности программам, написанным в текстовых пакетах.
С другой стороны в большинстве случаев графические программы более наглядны, легче модифицируются и отлаживаются, быстрее разрабатываются.
Несомненным достоинством графических систем программирования является то, что разработчиком приложения может быть сам постановщик задачи – инженер, технолог.
LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) позволяет разрабатывать прикладное программное обеспечение для организации взаимодействия с измерительной и управляющей аппаратурой, сбора, обработки и отображения информации и результатов расчетов, а также моделирования как отдельных объектов, так и автоматизированных систем в целом.
Разработчиком LabVIEW является американская компания National Instruments. В отличие от текстовых языков, таких как C, Pascal и др где программы составляются в виде строк текста, в LabVIEW программы создаются в виде графических диаграмм, подобных обычным блок-схемам. Иногда можно создать приложение, вообще не прикасаясь к клавиатуре компьютера.
LabVIEW является открытой системой программирования и имеет встроенную поддержку всех применяемых в настоящее время программных интерфейсов, таких как Win32 DLL, COM.NET, DDE, сетевых протоколов на базе IP, DataSocket и др. В состав LabVIEW входят библиотеки управления различными аппаратными средствами и интерфейсами, такими как PCI, CompactPCI/PXI, VME, VXI, GPIB (КОП), PLC, VISA, системами технического зрения и др. Программные продукты, созданные с использованием LabVIEW, могут быть дополнены фрагментами, азработанными на традиционных языках программирования, например C/С++, Pascal, Basic, FORTRAN. И наоборот можно использовать модули, разработанные в LabVIEW в проектах, создаваемых в других системах программирования.
Таким образом, LabVIEW позволяет разрабатывать практически любые приложения, взаимодействующие с любыми видами аппаратных средств, поддерживаемых операционной системой компьютера.
Используя технологию виртуальных приборов, разработчик может превратить стандартный персональный компьютер и набор произвольного контрольно-измерительного оборудования в многофункциональный измерительно-вычислительный комплекс. Несомненным достоинством LabVIEW является то, что разработчику и пользователю доступны функционально идентичные системы программирования для различных операционных систем, таких как Microsoft Windows 95/98/NT/2000/XP, Linux, MacOS. Например программа разработанная под Windows будет почти без изменений работать на компьютере с Linux1. При установке соответствующих дополнительных модулей можно использовать LabVIEW как среду разработки программ для различных целевых систем и операционных систем (ОС): • системы на базе ОС реального времени (ОСРВ) LabVIEW-RT; • карманные компьютеры и другие устройства на базе ОС WindowsCE/PocketPC; • карманные компьютеры и другие устройства на базе ОС PalmOS; • многофункциональные программируемые устройства, например FPGA; • сигнальные процессоры (DSP). В основе технологии использования LabVIEW лежит комбинированное моделирование систем на ЭВМ, включающее аналитическое, имитационное и натурное.
Для аналитического моделирования характерно то, что алгоритм функционирования системы записывается в виде некоторых аналитических соотношений (алгебраических, интегро-дифференциальных, конечно – разностных и т.п.) или логических условий.
При имитационном моделировании алгоритм функционирования системы воспроизводится во времени с сохранением логической структуры и последовательности протекания элементарных явлений, составляющих процесс.
В настоящее время имитационное моделирование – наиболее эффективный метод исследования систем, а часто и единственный практически доступный метод получения информации о поведении системы, особенно на этапе ее проектирования.
Натурным моделированием называют проведение исследования на реальном объекте с возможностью вмешательства человека в процесс проведения эксперимента и последующей обработки результатов эксперимента на вычислительной технике. Отличие модельного эксперимента от реального заключается в том, что в модельном эксперименте могут быть реализованы любые ситуации, в том числе «невозможные» и аварийные, что в силу разных причин бывает недопустимо при работе с реальными объектами.
Все представленные виды моделирования могут быть реализованы с использованием системы программирования LabVIEW. LabVIEW может успешно применяться в образовательных и научных целях, при промышленной автоматизации, в проектных и коммерческих структурах, связанных с тестированием и измерением каких-либо параметров, их анализом, визуализацией результатов, созданием баз данных, использованием компьютерных сетей. Система LabVIEW включает в себя: • ядро, обеспечивающее работоспособность программных процессов, разделение аппаратных ресурсов между процессами; • компилятор графического языка программирования «G»; • интегрированную графическую среду разработки, выполнения и отладки программ; • набор библиотек элементов программирования в LabVIEW, в том числе библиотеки графических элементов пользовательского интерфейса, библиотеки функций и подпрограмм, библиотеки драйверов, библиотеки программ для организации взаимодействия с измерительно-управляющими аппаратными средствами и т.п.; • развитую справочную систему; • обширный набор программ-примеров с возможностью как тематического, так и алфавитного поиска. Программирование в системе LabVIEW максимально приближено к понятию алгоритм.
После того, как вы продумаете алгоритм работы своей будущей программы, вам останется лишь нарисовать блок-схему этого алгоритма с использованием графического языка программирования «G». Вам не потребуется думать о ячейках памяти, адресах, портах ввода-вывода, прерываниях и иных атрибутах системного программирования.
Данные будут передаваться от блока к блоку по «проводам», обрабатываться, отображаться, сохраняться в соответствии с вашим алгоритмом.
Мало того, сам поток данных будет управлять ходом выполнения вашей программы. Ядро LabVIEW может автоматически использовать эффективные современные вычислительные возможности, такие как многозадачность, многопоточность и т.п. Процесс программирования в LabVIEW похож на сборку какой-либо модели из конструктора. Программист формирует пользовательский интерфейс программы – «мышкой» выбирает из наглядных палитр-меню нужные элементы (кнопки, регуляторы, графики.) и помещает их на рабочее поле программы.
Аналогично «рисуется» алгоритм – из палитр-меню выбираются нужные подпрограммы, функции, конструкции программирования (циклы, условные конструкции и проч.). Затем также мышкой устанавливаются связи между элементами – создаются виртуальные провода, по которым данные будут следовать от источника к приемнику.
Если при программировании случайно будет сделана ошибка, например какой-то провод будет подключен «не туда», то в большинстве случаев LabVIEW сразу обратит на это внимание программиста. После того, как алгоритм – блок-схема нарисован, программа готова к работе. Помимо библиотек, входящих в состав комплекта поставки системы LabVIEW, существует множество дополнительно разработанных программ. Многие из них свободно доступны через Internet. Собственные разработки пользователей, накопленные в процессе работы, могут размещаться в новых библиотеках и могут быть многократно использованы в дальнейшем.
Система программирования LabVIEW имеет встроенный механизм отладки приложений. В процессе отладки разработчик может назначать точки останова программы, выполнять программу «по шагам», визуализировать процесс исполнения программы и контролировать любые данные в любом месте программы. Система LabVIEW позволяет защитить программы от несанкционированного изменения или просмотра их исходного кода. При этом разработчик может либо использовать пароли на доступ к приложениям, либо вовсе удалить исходный код из работающего приложения.
Virtual Instrumentation) – концепция, в соответствии с которой организ... Сущность: система организуется в виде программной модели некоторого ре... Предшественницей концепции виртуальных приборов служила концепция слеп... Концепция виртуальных приборов применяется в качестве базовой в таких ... В настоящее время торговые марки DASYLab и DiaDem также принадлежит Na...
Программный комплекс LabVIEW. В общем, описать это довольно сложно, лучше посмотреть на картинку, ри... 3. Индикаторы – это графики, шкалы, лампочки, текстовые поля и тому подоб... Этот код чем-то напоминает собой блок-схему, хотя отличий много.
Достоинства LabVIEW. Полноценный язык программирования • Интуитивно понятный процесс графич... Вместе с тем LabVIEW – очень простая и интуитивно понятная система. Не...
LabVIEW находит применение в самых разнообразных сферах человеческой д... Применение интегрированной среды LabVIEW для измерения сигналов, обраб... В соответствии со своим названием он первоначально использовался в исс... В связи с ростом возможностей Internet сфера применения LabVIEW стала ... Все большее число разработчиков создает виртуальные приборы, допускающ...
. Управление процессами может быть прямым или осуществляется через специ... После измерения и анализа какой-либо величины следующим логическим шаг... – список огромный! Сейчас персональные компьютеры проникли практически... И вновь LabVIEW значительно облегчает решение этой задачи: мониторинг ...
BridgeVIEW – разновидность LabVIEW, позиционируемая как полноценная SC... Лицевая панель виртуального прибора формируется так же, как и в LabVIE... LabWindows – продукт фирмы National Instruments, реализующий концепцию... LabWindows позволяет создавать автономно выполняющиеся EXE-программы. . Сопутствующие продукты и технологии.
LabVIEW Full Development System. Полный комплект LabVIEW Full Development. System лучше всего подходит для осуществления ввода / вывода сигналов,... Профессиональный комплект разработчика LabVIEW. Professional Development System включает все функции комплекта LabVIEW...
Параллельное исполнение нескольких задач. Интерактивные средства отладки приложений. Обмен данными по протоколам Bluetooth, Wi-Fi, IrDA, RS232. Потоковая запись на диск с поддержкой формата AVI. Встроенные средства безопасности.
Digital Filter Design Toolkit Разработка цифровых фильтров. Библиотеки и Toolkit для анализа и обработки данных. LabVIEW Order Analysis Toolkit Порядковый анализ. LabVIEW Sound and Vibration Toolkit Дробный октавный анализ в соответс... Vision and Image Processing Обработка изображений; распознавание образ...
LabVIEW Execution Trace Toolkit Для LabVIEW Real-Time; создание log-фа... LabVIEW VI Analyzer Toolkit Улучшение качества кода за счет анализа ре... Средства профессиональной разработки приложений. LabVIEW State Diagram Toolkit Автоматическое создание кода LabVIEW по ...
Расширение возможностей LabVIEW Application Builder Создание исполнимых файлов ЕХЕ; создание динамически загружаемых библиотек DLL. Remote Panels Удаленное управление приложениями LabVIEW из окна web-браузера. LabVIEW Internet Development Toolkit Разработка интернет приложений; XML, FTP, CGI, SMTP. Motion Control Разработка систем управления двигателями; поддержка шаговых и сервоприводов.
Math Interface Toolkit LabVIEW и Mathlab®; конвертация ВП LabVIEW в ME... IVI Driver Toolkit Разработка IVI драйверов для приборов; симуляция пр... LabVIEW Report Generation Toolkit for Microsoft Office Простота создан... . LabVIEW Database Connectivity Toolset Взаимодействие с базами данных.
Simulink®. Средства моделирования и разработки систем управления. LabVIEW Simulation Interface Toolkit Быстрое создание прототипов контр... Control Design Toolkit Интерактивная разработка систем управления; раз... LabVIEW State Diagram Toolkit Автоматическое создание кода LabVIEW по ...
Литература 1. Н.А. Виноградова, Я.И. Листратов, Е. В. Свиридов. «Разработка прикладного программного обеспечения в среде LabVIEW». Учебное пособие – М.: Издательство МЭИ, 2005. 2. http://www.automationlabs.ru/ 3. http://digital.ni.com/ 4. http://www.labview.ru/ 5. http://ru.wikipedia.org/.