基于VB 的程控儀器編程方法

王笑怡，張 雷，張海濤

（1.中國電子科技集團公司第四十七研究所，沈陽110000；2.中國人民解放軍95979 部隊，山東新泰271207）

1 引 言

目前，在科研院校及企業的科研生產中大量使用程控儀器，但對儀器的使用普遍是各自獨立的工作，儀器間的協同工作完全依賴人工干預，沒有形成統一體，對儀器的應用開發仍處于初級階段[1]。在當前發展生產力、提升勞動效率的趨勢下，全球企業和科研單位掀起了自動化測試的浪潮[2]，對程控儀器的進一步編程開發勢在必行。

在工控測試系統中使用到的程控儀器通常具有GPIB、LAN、USB、串口等硬件接口[3]，支持用于儀器編程的標準I/O 函數庫，即VISA 庫[4]。計算機通過軟件編程調用VISA 庫函數與程控儀器進行通信，從而實現自動測量、數據存儲、匯總、分析等[5－6]。

VB 是一種應用廣泛的可視化編程語言，具有高效、快速、界面設計功能強大等特點[7]，以其為開發平臺，可以快速地創建應用程序，縮短開發周期。在VB 開發環境下使用VISA 庫對程控儀器編程，通常使用自定義函數編程、ActiveX 控件和ActiveX EXE三種設計方法。

在此以一個應用實例為背景，闡述這三種設計方法的實現過程。本實例是在VB 中調用VISA 庫中的函數，對連接在USB 端口的KEYSIGHT 34470A數字多用表（以下簡稱程控儀器）進行編程控制，實現連接程控儀器、設置VDC 測量功能、讀取測量結果等功能。整體控制流程如圖1 所示，在“連接”按鈕的Click 事件中實現連接程控儀器并設置為VDC測量功能，在Timer1 控件的Timer 事件中讀取測量結果。

圖1 程序控制事件流程圖

2 自定義函數編程方法

2.1 實現方法

自定義函數編程是將程控儀器的操作指令直接嵌入在程序函數中，通過調用函數實現對程控儀器的控制。主要實現方法是在自定義函數中調用VISA 庫函數，完成對程控儀器的控制，步驟如下：

1) 創建工程，添加窗體并按圖2 放置控件；

圖2 自定義函數編程方法窗體設計

2) 向工程中添加 VISA 模塊（VISA 函數庫）；

3) 在窗體模塊中添加如下的自定義函數：

4) 在窗體模塊中“連接”按鈕的Click 事件中，調用Connect 函數連接程控儀器，調用SetFunction 函數設置程控儀器為VDC 測量功能；在定時器Timer事件中調用GetValue 函數讀取測量結果并顯示。

2.2 運行效果及優缺點

上述編程方法的實際工作界面與運行結果如圖3 所示。采用自定義函數編程方法，由于程控儀器的操作指令直接嵌入在程序函數中，代碼量較少，函數與客戶端處于同一個進程，使用同一個執行線程，訪問速度快捷[8]。但是，這種方法編寫的程序，不易移植或不能被其他程序調用，同時受VB 的進程/線程管理機制的限制，如果客戶端同時管理多個程控儀器時，處理不及時可能會出現線程阻塞現象，導致數據丟失。

圖3 基于自定義函數編程方法運行效果

3 ActiveX 控件編程方法

利用VB，可以通過ActiveX 技術，把自有業務封裝后，再和一般的部件組合起來，編譯成.OCX 文件提供給其他應用程序使用。在提供對象時必須遵循ActiveX 的規范。其他應用程序使用 ActiveX 控件的方法，與使用標準內裝的控件完全一樣。在程序中加入ActiveX 控件后，它將成為開發和運行環境的一部分，并為應用程序提供新的功能。

3.1 實現方法

通過創建自定義ActiveX 控件，將與程控儀器相關的業務（如調用VISA 庫函數實現對程控儀器的控制）封裝在控件內部，控件通過屬性、方法和事件實現對外接口。使用時將創建的ActiveX 控件加入到窗體中，在窗體模塊中通過設置屬性、調用方法和響應事件實現對程控儀器的控制。具體的實現方法如下：

1) 創建ActiveX 控件工程，按圖4 所示，控件界面窗體中放置Label 控件（用于簡單顯示）；

圖4 控件界面窗體

2) 向工程中添加VISA 模塊；

3) 用“ActiveX 控件接口向導”為控件添加VISA Address 屬性、Connect 方法、SetFunction 方法、Get Value 方法和Complete 事件。在Connect 方法和Set Function 方法函數中添加自定義函數編程方法中給出的代碼，在GetValue 方法函數返回前，使用Raise Event 語句引發Complete 事件。

GetValue 方法函數修改后代碼如下：

4) 添加工程，在新工程中添加窗體，按圖5 放置ActiveX 控件（控件名為uctKS34470A1）及其他控件；

圖5 ActiveX 控件編程方法窗體設計

5) 在窗體模塊中“連接”按鈕的Click 事件中，設置ActiveX 控件VISAAddress 屬性，調用Connect方法連接程控儀器，調用SetFunction 方法設置程控儀器為VDC 測量功能；在定時器Timer 事件中調用Get Value 方法讀取測量結果，在Complete 事件中顯示。

3.2 運行效果及優缺點

基于此編程方法的運行效果如圖6 所示。采用ActiveX 控件方法，按照ActiveX 規則將可復用的軟件封裝在一個控件中，因此其他遵循ActiveX 規則的開發工具，像Visual Basic 和Microsoft Visual C++之類以及像Microsoft Office 之類的最終用戶產品均可以使用這些文件[8]，這是該方法的便利之處。然而在設計ActiveX 控件時，需要對屬性值和控件初始狀態進行維護，因此需額外增加一定的程序代碼；同時ActiveX 控件仍然與客戶端使用同一進程和執行線程，同樣有線程阻塞的風險。

圖6 基于ActiveX 控件編程方法運行效果

4 ActiveX EXE 編程方法

4.1 實現方法

ActiveX EXE 編程方法也是基于ActiveX 技術，只是將業務和部件編譯成.EXE 文件在后臺運行，為其他應用程序提供服務。它的具體實現方法為：

1) 創建ActiveX EXE 工程，工程描述為“KEYSI GHT 34470A Digit Multimeter Component”；

2) 向工程中添加VISA 模塊；

3) 用類生成器使用工具添加VISAAddress 屬性、Connect 方法、SetFunction 方法、GetValue 方法和Complete 事件。相應的代碼同ActiveX 控件編程方法中一致；

4) 編譯并運行；

5) 新建工程，添加窗體，在窗體中按圖7 放置控件；

圖7 ActiveX EXE 編程方法窗體設計

6) 在“引用”窗口將ActiveX EXE 部件引入工程中，如圖8 所示；

圖8 引用ActiveX EXE 部件

7) 在窗體模塊的聲明部分定義類變量：

Private WithEvents cKS34470A1 As clsKS34470A

并在窗體Load 事件中創建類：

Set cKS34470A1 = New clsKS34470A

8) 在窗體模塊中“連接”按鈕的Click 事件中，設置類的VISAAddress 屬性，調用Connect 方法連接程控儀器，調用SetFunction 方法設置儀器為VDC測量功能；在定時器Timer 事件中調用GetValue 方法讀取測量結果，在Complete 事件中顯示。

4.2 運行效果及優缺點

基于此編程方法的運行效果如圖9 所示。ActiveX EXE 編程方法具有與Active 控件編程相同的優點，除此外，ActiveX EXE 還可以在遠程計算機上運行，為多個應用程序提供服務。ActiveX EXE 同樣需要一定量的代碼維護類的創建和終止。另外，ActiveX EXE 使用自身的進程，與客戶端進程是分開的，不會出現阻塞現象，但ActiveX EXE 與客戶端是進程間通信，訪問速度沒有進程間通信快速。

圖9 基于ActiveX EXE 編程方法運行效果

5 三種編程方法的對比

通過以上分析，對三種編程方法進行匯總對比，其各自優缺點的最終對比情況歸納為表1。

表1 三種編程方法優缺點對比

三種編程方法均能實現控制要求，各有特點，設計時應根據需求適當選用。

6 結束語

實例中所述的三種設計方法皆是基于VB 的程控儀器編程的，對其各自的代碼量、可移植、線程阻塞和進程使用幾個方面進行了對比分析，其結論可為程序開發者選擇合適的設計方法提供參考依據。采用這些編程方法研制的多種自動化測試系統，實現了在計算機控制下協同工作的設計要求，自動化程度顯著提高,在實際應用中運行穩定，切實提高了企業生產效率。