Arduino和LabVIEW+LINX的互動應(yīng)用

俞新農(nóng)，俞健雄

(江蘇林海動力機(jī)械集團(tuán)公司技術(shù)中心 泰州市質(zhì)檢所, 泰州 225300)

?

Arduino和LabVIEW+LINX的互動應(yīng)用

俞新農(nóng)，俞健雄

(江蘇林海動力機(jī)械集團(tuán)公司技術(shù)中心 泰州市質(zhì)檢所, 泰州 225300)

上位機(jī)使用LabVIEW軟件，下位機(jī)使用Arduino控制板，借助于LabVIEW Hacker LINX工具包，可以很方便地使用LabVIEW軟件與Arduino控制板實(shí)現(xiàn)交互設(shè)計(jì)。把這個(gè)工具包和LabVIEW軟件結(jié)合起來，通過LabVIEW軟件就可以實(shí)現(xiàn)對Arduino控制板的控制或者與Arduino控制板交換數(shù)據(jù)，并且Arduino控制板只需寫入固件(Firmware)，不需要用戶編應(yīng)用程序。由于LINX只需要對LabVIEW圖形化編程，而無需Arduino編程，甚至不需要底層硬件知識，因此適合了解LabVIEW編程而不懂Arduino編程的使用者。

Arduino；LabVIEW；LabVIEW Hacker；LINX

引 言

Arduino是一塊基于開放源代碼的USB接口Simple I/O接口板(包括12通道以上的數(shù)字GPIO，4通道以上的PWM輸出，6～16通道10位 ADC輸入通道)，具有使用類似Java、C語言的IDE集成開發(fā)環(huán)境。

LabVIEW(Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench，實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程平臺)是由美國國家儀器公司開發(fā)的圖形化程序編譯平臺，發(fā)明者為杰夫·考度斯基(Jeff Kodosky)，程序最初于1986年在蘋果電腦上發(fā)表。目前可支持Windows、UNIX、Linux、Mac OS等操作系統(tǒng)。由于LabVIEW特殊的圖形程序簡單易懂的開發(fā)接口，縮短了開發(fā)原型的時(shí)間且方便日后的軟件維護(hù)，因此逐漸受到系統(tǒng)開發(fā)及研究人員的喜愛。

LabVIEW Hacker LINX Toolkit是https://www.labviewhacker.com論壇為Arduino開發(fā)的接口工具包。借助于這個(gè)工具包，可以很方便地使用LabVIEW軟件與Arduino控制板實(shí)現(xiàn)交互設(shè)計(jì)。把這個(gè)工具包和LabVIEW軟件結(jié)合起來，通過LabVIEW軟件就可以實(shí)現(xiàn)對Arduino控制板的控制或者與Arduino控制板交換數(shù)據(jù)，并且Arduino控制板只要寫入固件(Firmware)而不需要用戶編寫應(yīng)用程序。

1 LVH LINX特點(diǎn)

LINX最大的優(yōu)點(diǎn)在于，內(nèi)置有數(shù)百個(gè)庫提供給開發(fā)者使用。當(dāng)Arduino與LabVIEW連接之后，就可以使用LabVIEW中數(shù)千個(gè)內(nèi)置的庫來開發(fā)新的程序算法從而控制Arduino硬件，而且構(gòu)建UI(人機(jī)交互界面)也非常容易，適合于初入門的新手使用。同時(shí)，LINX支持Arduino控制板通過USB、串口、網(wǎng)絡(luò)(有線或無線)、藍(lán)牙或XBee等接口的形式與電腦上的LabVIEW進(jìn)行連接。

圖2 下位機(jī)燒錄固件(Firmware)程序

目前，LINX支持LabVIEW2011及更高版本，提供的函數(shù)庫中傳感器有加速度、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、熱敏電阻、光敏電阻、8段數(shù)碼管、RGB發(fā)光管和超聲波測距等。在LabVIEW中使用打開、讀寫、關(guān)閉等庫函數(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)對Arduino控制板的數(shù)字、模擬、脈寬調(diào)制PWM、I2C、SPI信號的讀取與控制。只需要將固件(Firmware)對應(yīng)的Arduino程序燒寫進(jìn)Arduino控制板，然后使用LabVIEW編寫上位機(jī)軟件，即可實(shí)現(xiàn)Arduino與LabVIEW的連接。LINX不僅支持Arduino Uno、MEGA 1280、MEGA 2560、Leonardo、Due、Yun、Nano、Pro、Pro Mini和Fio控制板，還支持NI公司的myRIO-1900、myRIO-1950控制板和Digilant公司的chipKIT Uno32、uc32、Max32、WF32控制板。該LINX已經(jīng)正式取代LIFA(LabVIEW Interface For Arduino)，但還不能開發(fā)Arduino控制板的中斷等，存在一定的局限性。

2 開發(fā)平臺的安裝

2.1 上位機(jī)軟件安裝

要想利用LINX函數(shù)庫來實(shí)現(xiàn)LabVIEW軟件與Arduino控制板的交互，上位機(jī)需要安裝3個(gè)軟件：

① 安裝2011及以上版本的LabVIEW軟件。

② 安裝與LabVIEW軟件配套的VISA插件。LabVIEW軟件和VISA插件可以在NI網(wǎng)站上下載，本文使用LabVIEW 2012和VISA 5.12。

③ 安裝VI Package Manager軟件，下載地址為http://jki.net/vipm。

下面主要講解如何安裝LVH LINX插件。首先，需要安裝VI Package Manager軟件，安裝完成之后，啟動VI Package Manager軟件，在窗口界面中找到LVH LINX，單擊 Install &Upgrade Packages 按鈕，如圖1所示。

圖1 安裝LVH LINX插件

下一步單擊 Continue按鈕，再下一步單擊Yes按鈕,選擇I accept these license Agreement(s) Install Packages。等待軟件下載完成，最后單擊Finish按鈕。

在圖1窗口界面中選中LVH Toolbox，單擊 Install &Upgrade Packages 按鈕，用同樣的方法安裝LVH Toolbox。

2.2 下位機(jī)軟件安裝

完成LVH LINX和LVH Toolbox工具包的安裝之后，就可以使用USB電纜將Arduino 與LabVIEW進(jìn)行連接，然后將固件(Firmware)程序燒錄進(jìn)下位機(jī)Arduino控制板中。在計(jì)算機(jī)上打開LabVIEW2012軟件，燒錄過程如圖2所示。

選擇“工具(T)”→LabVIEW Hacker→LINX→LINX Firmware Wizard…。有一塊Ardiuno Uno 控制板，USB轉(zhuǎn)串口，單擊Next按鈕，如圖3所示。

圖3 給Ardiuno Uno控制板燒錄固件(Firmware)程序

在控制面板-設(shè)備管理器中，可以查到Ardiuno Uno串口號為COM4。下一步選擇相應(yīng)的串口號，單擊Next按鈕。下一步再單擊Next按鈕，等待燒錄完成，單擊Finish 按鈕。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 設(shè)計(jì)應(yīng)用程序

該實(shí)例用戶能在上位機(jī)上控制Arduino Uno控制板上的數(shù)字量輸出口，如控制連在輸出口的LED燈亮或滅；同時(shí)能在上位機(jī)上讀取Arduino Uno控制板上模擬量輸入口的數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)顯示波形圖。打開LabVIEW 2012軟件，新建VI。輸入圖形化程序見圖4，前面板如圖5所示。

圖4 實(shí)例的圖形化程序

圖4中標(biāo)有LINX的5個(gè)函數(shù)為LVH LINX庫函數(shù)，其余為LabVIEW控件或函數(shù)。

① 初始化,打開與Arduino Uno控制板的連接，用USB轉(zhuǎn)串口方式，也可以用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)方式連接(Arduino Uno需要連網(wǎng)卡)。

② 控制Arduino Uno控制板數(shù)字量輸出口輸出函數(shù)。

③ 讀取Arduino Uno控制板上模擬量輸入口輸入函數(shù)。

④ 關(guān)閉與Arduino Uno控制板的連接。

⑤ 計(jì)算while循環(huán)的頻率。

⑥ 處理發(fā)生的錯(cuò)誤。

3.2 運(yùn)行程序

在程序運(yùn)行前，先要選定串口號為COM4，數(shù)字量輸出口為13，模擬量輸入口為0。運(yùn)行程序后，單擊“LED按鍵”就能看見Arduino Uno板輸出13口上的LED燈亮或滅；同時(shí)實(shí)時(shí)顯示模擬量輸入0口電壓波形圖,效果如圖5 所示。

圖5 實(shí)例的前面板

結(jié) 語

[1] LVH LINX[EB/OL].[2014-04-27]. http://www.labviewhacker.com/doku.php?id=libraries:linx:linx.

俞新農(nóng)(高級工程師、國務(wù)院特殊津貼中青年專家),從事工業(yè)自動化、嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)研究;俞健雄(碩士研究生)，從事生物化學(xué)生物分子學(xué)、微生物檢測等研究。

(責(zé)任編輯：蘆瀟靜 收修改稿日期：2014-06-09)

Interactive Application Based on Arduino and LabVIEW+LINX

Yu Xinnong, Yu Jianxiong

(Product Quality Supervising and Inspecting Institute of Taizhou City,R&D of Jiangsu Linhai Power Machinery Group Corp.,Taizhou 225300,China)

When host computer uses LabVIEW and lower computer uses Arduino control plate, it is quite easy to make use of LabVIEW and Arduino control plate to realize the interactive design by LabVIEW Hacker LINX toolkit. Combining the toolkit and LabVIEW, control of Arduino control plate or data exchange with Arduino control plate can be implemented via LabVIEW so long as Arduino is written in Firmware. Because nothing but LabVIEW graphical programming is needed by LINX,LINX is suitable for the users who know about LabVIEW programming and do not understand Arduino programming.

Arduino；LabVIEW；LabVIEW Hacker；LINX

TP368

A