LabVIEW重构其他语言开发的旧系统

news2024/9/20 9:34:35

在面对一个运行已久、代码不清晰的项目时，如果该项目涉及复杂的通讯协议（如串口和488通讯），重新开发并优化成LabVIEW版本可以极大提升系统的易用性和维护性。为了确保通讯协议的顺利解析和移植，借助专业工具分析现有通讯协议并逐步优化系统架构是关键。本文将从多角度提供具体建议，包括协议分析、代码架构优化、硬件兼容性测试等，帮助顺利完成软件重构。

具体建议:

使用协议分析工具
要解析现有软件的通讯协议，可以使用串口监视工具（如Serial Port Monitor、Docklight）或专门的GPIB协议分析工具（如NI Trace Analysis Tool）。这些工具可以捕获和解析通讯数据，帮助理解当前系统中的通讯协议。

逐步重构并优化系统架构
在将旧系统迁移至LabVIEW时，建议先从关键通讯部分入手，将现有的串口或488通讯协议用LabVIEW实现。通过LabVIEW内置的串口通信VIs或NI-488.2驱动来替代原系统中的通讯模块，这样可以减少出错风险，同时提高开发效率。

GPIB协议分析工具详解

GPIB（通用接口总线，General Purpose Interface Bus）是广泛应用于仪器和设备之间的通讯协议，尤其在测试和测量设备中。为了分析和抓取GPIB通讯协议，使用专业的GPIB协议分析工具是非常关键的一步。以下是对GPIB协议分析工具的详细介绍、如何抓取通讯协议的方法以及实际使用案例。

1. GPIB协议分析工具简介

GPIB协议分析工具可以帮助用户监控、捕捉并分析设备与设备之间通过GPIB总线传输的通讯数据。这类工具通常能够显示发送的命令、接收到的响应数据，以及数据传输中的时序信息，从而帮助用户了解通讯协议并诊断问题。典型的GPIB协议分析工具包括：
- NI Trace Analysis Tool（由National Instruments提供）
- Keysight IO Libraries（原Agilent）
- Prologix GPIB-to-USB接口软件
2. 如何抓取GPIB通讯协议

抓取GPIB通讯协议的过程可以通过以下步骤完成：

(1) 连接设备

首先，需要使用GPIB分析工具来连接目标设备。通常，连接设备的步骤包括以下内容：
- 使用NI GPIB接口卡或USB-GPIB适配器将分析工具与GPIB总线连接。
- 将仪器和设备通过GPIB电缆连接到总线。
(2) 启动协议分析工具

启动GPIB协议分析软件，如NI Trace Analysis Tool。该工具可以设置捕获条件，记录所有通过GPIB总线传输的命令和响应数据。

(3) 配置捕捉参数

在软件中，设置要捕获的通讯类型，可以选择捕获特定的命令、所有数据或错误信息等。一般情况下，默认的设置会捕获所有GPIB活动，但可以根据需求进行过滤。

(4) 开始捕获

启动捕获功能，软件将记录所有的GPIB通讯活动。这时，可以在被监控设备之间进行通讯，比如发送命令、读取响应等。

(5) 分析抓取的数据

在完成数据捕获后，分析工具会生成一个详细的日志，显示所有传输的命令、数据和时间戳。用户可以根据日志信息，了解设备之间的通讯协议和数据结构。

(6) 导出数据

分析完成后，用户可以将抓取的数据导出为报告，以便进一步分析或用于将通讯协议重新开发到LabVIEW等平台上。

3. GPIB协议分析工具的使用方法

以NI Trace Analysis Tool为例，使用步骤如下：

（1）安装NI Trace Analysis Tool

NI Trace Analysis Tool是NI提供的一个协议分析工具，安装在NI开发环境中，如NI MAX（Measurement & Automation Explorer）。

（2）设置捕获条件

打开NI Trace Analysis Tool后，用户可以选择监控的GPIB接口，设置捕获条件，包括要监控的设备、过滤的数据类型（命令或响应）、捕获时间范围等。

（3）监控通讯

启动工具后，它将实时显示设备之间通过GPIB总线传输的所有数据和命令。每条记录包含了时间戳、数据长度、命令和响应内容。

（4）分析通讯日志

工具会生成详细的通讯日志，用户可以查看特定命令的响应时间、数据结构和可能的错误。NI Trace Analysis Tool还提供了过滤和搜索功能，帮助用户快速找到特定的数据或命令。

（5）案例：GPIB通讯分析

假设用户有一个通过GPIB控制的数字示波器，他们可以通过NI Trace Analysis Tool捕捉所有GPIB命令和响应数据。分析数据后，用户可能发现示波器的GPIB通讯协议中每条命令都有固定的结构，例如“:MEASure
?”用于查询峰峰值电压，系统可以根据该命令的响应确定设备的电压读数。通过这种分析，用户可以在LabVIEW中复现该通讯协议，实现对示波器的控制。

4. GPIB协议分析工具的使用案例

案例1：故障诊断

在测试和测量领域中，某一台测试设备无法响应控制命令。使用GPIB协议分析工具，工程师可以抓取设备之间的通讯信息，并发现设备返回了错误代码。通过分析错误代码，可以定位到GPIB总线上的通讯超时问题，最终通过修改通讯时序解决了问题。

案例2：通讯协议移植

一个旧系统使用GPIB协议与多个测试设备通讯，现计划迁移到LabVIEW中实现。通过GPIB协议分析工具，开发人员抓取了所有关键通讯数据，并通过分析了解设备的指令集。随后，他们在LabVIEW中实现了相同的通讯逻辑，成功将旧系统移植到新的平台。

GPIB协议分析工具是解析和诊断GPIB通讯问题的有力工具，特别是在项目重构或移植时，能够帮助开发人员抓取现有的通讯协议并分析数据。通过对GPIB命令的深入理解，开发人员可以将现有系统优化并转移到LabVIEW等平台中进行开发。

测试硬件兼容性与性能
重构过程中应注意硬件兼容性问题。确保LabVIEW能够与现有硬件正常通讯，并尽量测试不同条件下的通讯性能，确保数据传输的稳定性和实时性。
模块化设计，方便后续维护
在LabVIEW中开发时，采用模块化设计思想。将通讯部分、控制逻辑和数据处理部分分开，方便调试和维护。使用状态机或生产者-消费者设计模式可以提高系统的可维护性和灵活性。
日志和错误处理机制
对于复杂通讯项目，完善的日志记录与错误处理机制非常重要。LabVIEW中的Error Cluster和简单的文件日志系统可以帮助快速定位问题，避免系统崩溃。
充分利用LabVIEW工具包
LabVIEW的丰富工具包，如VISA通讯工具包、NI Modbus库等，可以简化串口和488通讯的实现。同时，LabVIEW具有良好的扩展性，支持多种硬件平台，利于未来的功能扩展和升级。