采集仪上位机设计
本章开发了一款基于
C#
的上位机软件,用于对多类型同步信号采集仪的各项功能
进行操作。从采集仪的数据传输需求出发,上位机利用以太网
UDP
协议实现与采集仪
的数据交互,包括向采集仪发送控制信息与配置信息、接收采集仪传来的
AD
数据,然
后对数据进行解析,根据面向用户原则,开发图形用户界面
GUI
,实现性能配置、数据
可视化和本地存储的功能。
4.1 总体设计
本文开发的多类型同步信号采集仪可以根据
UDP
协议传来配置信息对
AD
芯片进
行配置,并通过
UDP
协议发送同步采集到的
AD
芯片数据,因此,用于对采集仪进行
各项功能操作的上位机软件将实现如下的功能:开发
UDP
从机与采集仪
UDP
主机建立
通信;通过
UDP
协议向采集仪发送配置信息和控制信息;通过
UDP
协议接收采集仪发
送过来的
AD
数据;开发面向用户的图形用户界面
GUI
;实现数据配置、数据可视化与
本地存储的功能。
根据上述需求分析,上位机软件模型可划分为主界面模块、数据交互模块、数据配
置模块、数据可视化模块和数据本地存储模块,利用这五个模块来实现对采集仪的各项
功能操作,功能模块结构如图
4.1
所示。
上位机的每个模块实现功能如下:
(
1
)主界面模块:搭建起
GUI
的整体界面,后续的子界面均在主界面中添加。
(
2
)数据交互模块:搭建
UDP
从机,建立起与采集仪的
UDP
通信,将数据配置
模块的配置信息通过
UDP
协议发送到采集仪,接收采集仪通过
UDP
协议发送来的
AD
数据并将其传送给数据可视化模块。
(
3
)数据配置模块:建立数据配置界面,用户可以对每一个通道
AD
芯片的类型
与灵敏度进行设置,类型信息发送到采集仪进行配置,灵敏度信息将用于数据可视化模
块对数据进行解析。
(
4
)数据可视化模块:建立数据可视化界面,根据灵敏度信息对采集仪发送来的
AD
数据处理,用户可以观察到每一个通道数据的变化曲线。
(
5
)数据本地存储模块:建立数据本地存储设置界面,用户可以根据监测需求对解
析后的
AD
数据进行相应的存储。
4.1.1 C#编程语言
C#
是一款由微软开发的现代通用面向对象的编程语言,凭其简洁的语法与强大的性
能得到广大程序员的青睐,在接近
C
和
C++
构想的同时也兼顾了
Java
的特性,并提供
了可视化工具,可以方便快捷高效地开发
GUI
界面等应用程序,因此,本文选用
C#
编
写采集仪的上位机,完成对采集仪的控制与配置功能。
C#
包含有如下特点:
(
1
)简单、安全。
C#
提供了命名空间用于管理文件,可利用
using
关键字添加命
名空间;拥有广泛的数据类型并且每个数据类型的大小是固定的;不像
C++
和
C
那样使
用指针,没有直接读取内存的危险操作,满足结构健康监测系统稳定监测的需求。
(
2
)面向对象,组件。封装、继承和多态这三个功能保证了
C#
编程语言的高速的
开发效率;大量的标准库和组件版本极大地方便了
GUI
界面的开发。
(
3
)支持多种类型程序。不仅可以开发
Windows
窗体
GUI
程序,同时也可以开发
Web
应用程序和手机应用程序。
(
4
)可在多种计算机平台编译。在
Windows
、
Linux
和
Mac
系统均可以使用。
(
5
)支持自动垃圾回收。可以节约大量系统资源。
4.1.2 文件结构
本章将上位机的所有资源、程序文件均存放在
eDAQ_Sampling_Software
工程文件
下,文件结构如图
4.2
所示。
主要程序文件的介绍如下:
(
1
)
Program.cs
:上位机主程序运行入口。
(
2
)
Form_Dashboard.cs
,上位机
GUI
主界面。
(
3
)
Form_Welcome.cs
、
UDP_Comm.cs
、
UDP_Config.cs
:数据交互模块。
(
4
)
Form_Config.cs
,数据配置模块。
(
5
)
Form_Chart.cs
、
Channel_Parameters.cs
,数据可视化模块。
(
6
)
Form_Save.cs
、
Form_Save_Setting.cs
,数据本地存储模块。
4.1.3 主程序入口
主程序使用了
System.Windows.Forms
命名空间,该命名空间是开发
Windows GUI
界面的基础,通过使用其包含的大量类可以方便快捷地实现丰富的用户界面功能。
在
Main
主函数中,首先可以利用
Application
类自带的
EnableVisualStyles
和
SetCompatibleTextRenderingDefault
方法完成对
GUI
界面的初始化,最后利用
Run
函数
开启
Form_Dashboar
类,即
GUI
的主界面。
4.2 主界面模块设计
通过创建
Form_Dashboard
类搭建起上位机的主界面,该类继承自
Form
类,主界面
如图
4.3
所示,包含左侧菜单栏与右侧功能栏两个部分。