|
Александр Курбатов
Окончание. Начало в № 6-8 за 2000 г.
Программное обеспечение для сбора и обработки данных при измерениях и испытаниях
В предыдущих частях статьи рассматривались программные продукты, выпускаемые американскими фирмами, доминирующими в этом сегменте рынка. Тем не менее имеется несколько конкурентоспособных с ними пакетов, разработанных в других странах. В данной части статьи представлены два германских и один тайваньский продукт.
Однако необходимо отметить, что за последний год с небольшим обе немецкие фирмы перешли под контроль столь же часто, сколь и заслуженно упоминаемой в настоящем материале National Instruments. Значение этой компании из Техаса на рынке рассматриваемого ПО начинает походить на то положение, которое занимает Microsoft в своей области.
В данной статье не упоминались продукты, которые создавались фирмами исключительно или преимущественно для программной поддержки собственной аппаратуры. Для тайваньского пакета, который менее универсален, чем вышеописанные, сделано исключение — для того чтобы привести пример ПО для построения недорогих систем сбора и обработки данных, которые можно получить полностью от одного производителя.
2.6. DASYLab
Название данного продукта германской фирмы DATALOG GmbH (www.dasytec.com) является аббревиатурой от Data Acquisition System Laboratory, и по своим возможностям пакет вполне заслуживает такое наименование. Он также поставляется и многими другими фирмами для предоставления потребителю возможности комплексного решения задач сбора и обработки данных с использованием выпускаемой ими аппаратуры. По степени популярности DASYLab часто ставят на второе, после LabVIEW, место среди графических систем.
В 2000 г. вышла существенно переработанная версия 5.5 пакета, которая и описывается далее. Рабочая среда — Windows 95/98 и Windows 2000/NT.
Обработка информации в системе производится в темпе поступления сигнала дискретизации (примерно как в пакетах серии Labtech) и в соответствии с заданной длиной блока данных. Вычисления в библиотечных модулях и передача данных между ними осуществляются поблочно. Поэтому перед вводом схемы необходимо установить обоснованные значения частоты дискретизации и размера блока в разделе меню Experiment Setup. Эти параметры можно изменять и в случае уже имеющейся схемы, но тогда могут потребоваться проведения изменений в конфигурации введенных модулей.
Функциональная схема системы, процесса или алгоритма быстро составляется в обычном для графических систем стиле из имеющихся библиотечных модулей (рис. 1). В распоряжении пользователя имеются модули, позволяющие удовлетворить практически все разумные запросы, которые возникают при сборе и обработке данных. Кроме типовых функций по созданию диалоговых панелей, управлению программой, стандартного ввода/вывода и элементарной математики имеются хорошо развитые возможности по проведению обработки сигналов во временной и частотной областях, сжатия данных, регулирования, статистики, классификации, документирования результатов, работе в сети и некоторые другие. Конкретный набор модулей зависит от варианта поставки DASYLab.
Рис. 1. Рабочая среда DASYLab версии 5.5
Каждый модуль может иметь до 16 каналов обработки данных. Конфигурация модуля быстро выполняется из соответствующего меню для каждого его канала со своими параметрами. Такой подход позволяет получать компактные, легко читаемые и быстро модернизируемые схемы.
Введенные в схему элементы графического интерфейса пользователя имеют свои отдельные окна для выполнения функций контроля и индикации. Эти окна могут открываться, закрываться и совмещаться со схемой (рис. 1). Таким образом, несколько ускоряется процесс разработки и отладки проекта. Допустимо создание отдельной от схемы специальной передней панели (Layout) в традиционном для измерительных приборов стиле (рис. 2).
Рис. 2. Передняя панель в DASYLab
Заметно, что разработчиками пакета было уделено особое внимание такому важному модулю, как графический дисплей. Его возможности действительно велики и удобны в процессе настройки под конкретную задачу. Также имеется много конфигурационных полезных мелочей.
Система обладает весьма обширными средствами взаимодействия с периферийным оборудованием. В части стандартного интерфейса к внешним устройствам предусмотрены RS232 и GPIB. Пакет может работать с очень большой номенклатурой аппаратуры сбора данных для PC по интерфейсам ISA, PCI, PCMCIA, USB и через параллельный порт от практически всех заметных производителей такой техники. Также имеется поддержка некоторых систем промышленных контроллеров процессов, в том числе с интерфейсом типа CAN. Непосредственная работа с портами ввода/вывода PC не предусмотрена.
Большую практическую ценность представляет собой возможность использования звуковой платы для ввода/вывода аналоговых сигналов переменного тока (с некоторыми ограничениями по частоте дискретизации) и параллельного порта PC для цифрового ввода/вывода. Эту функцию выполняет имеющийся в системе специальный драйвер, обеспечивающий работу в реальном времени. Данное свойство DASYLab позволяет получать крайне дешевые с точки зрения аппаратных затрат решения для значительного круга задач измерений и испытаний и может найти свое применение в радиолюбительской практике.
Научиться работать с программой можно очень быстро. Справка хорошо систематизирована, достаточно подробна и привязана к выполняемым действиям. Никаких проблем с использованием кириллицы замечено не было. Это и другие отмеченные свойства пакета делают его весьма привлекательным для отечественного потребителя.
2.7. DIAdem
Этот продукт германской фирмы GfS mbH (www.gfs-ac.de) не относится к хорошо известным. Степень его популярности оценить трудно. В обзорах предпочтений потребителей ПО для сбора и обработки данных выделение DIAdem отдельной строкой ни разу не встречалось, и, надо думать, его включали в группу «Прочие», на долю которой приходится несколько процентов.
Одной из причин, не способствующих популярности этого пакета, может быть его значительная сложность. Он все-таки больше ориентирован на профессионалов в области измерений и обработки данных, хотя фирма и утверждает, что начинающие смогут быстро его освоить. Можно предположить, что именно заметная оригинальность архитектуры DIAdem и серьезность использованных решений привлекли к нему упомянутое в начале внимание National Instruments.
Ниже рассматривается версия 7.02 пакета, которая вышла в конце 2000 г. и предназначена для работы под Windows 95/98 и Windows NT/2000.
DIAdem позволяет создавать системы, работающие на основе обоих принципов обработки данных, которые используются в графических пакетах. Первый принцип, базирующийся на привязке получения отсчета данных к частоте дискретизации (задается от таймера PC или вырабатывается примененной аппаратурой) и уже упомянутый в этой части статьи, называется в DIAdem одиночной обработкой (Single value processing). При втором подходе (LabVIEW и многие другие) данные по завершению их обработки в элементе системы передаются следующему в темпе выполнения конкретных вычислений. В DIAdem это именуется пакетной обработкой (Packet processing). Для обоих этих способов предусмотрены соответствующие и различные библиотечные функциональные узлы и свой способ их соединений в схеме, но и также есть два блока для обмена данными между частями системы, которые выполнены по разным принципам обработки данных. Таким образом, в DIAdem в рамках одного проекта допускается одновременное использование различных способов работы с данными.
Для пользователя пакет состоит из трех основных частей (в направлении сверху вниз): программный прибор (device), далее — модуль и потом — функциональный блок. Прибор представляет собой фактически отдельную программу со своим меню и набором модулей. В модули входят сгруппированные по назначению библиотечные функциональные блоки, которые в случае ввода их в схему отображаются на ней своей отдельной иконкой. Выбор прибора, модуля или блока производится из меню в левой части среды разработки (рис. 3).
Рис. 3. Рабочая среда в DIAdem версии 7.02
Имеются такие приборы: DATA, VIEW, CALC, GRAPH, DAC (Data Acquisition), VISUAL и AUTO (sequences). В DAC вводится схема (рис. 3), VISUAL имеет назначение в смысле передней панели и AUTO предназначен для организации порядка проведения измерений и испытаний. Остальные приборы могут обмениваться данными с DAC и используются для различного рода вычислений и манипуляций с данными (электронные таблицы и т. п.), их отображения во всевозможных стилях и форматах, презентаций и далее в этом роде. Возможности и назначение первых четырех приборов сходны с математическими и графическими пакетами, которые применяют для пост-обработки результатов измерений.
Набор библиотечных функциональных блоков в DIAdem слишком велик, чтобы попытаться его как-то описать в данном обзоре. Будет легче сказать, что они предусмотрены практически на все случаи жизни.
DIAdem поддерживает стандартные интерфейсы ко внешним устройствам типа GPIB, RS-232 и CAN. В него включены драйверы для значительного количества плат сбора данных и промышленных контроллеров процессов. В прямом виде работа с портами ввода/вывода PC не предусмотрена.
Как и в DASYLab, имеется возможность использования звуковой платы (только в режиме пакетной обработки) для ввода/вывода аналоговых сигналов с уже сделанными в 2.7 комментариями. В приборе DATA можно работать с WAV-файлами.
DIAdem является открытой системой в том смысле, что потребитель сам может создать собственный DLL-файл и включить его в систему для расширения ее функций. DLL пишется на Pascal/ Delphi/ C/ C++, и фирма дает пример таких действий.
К стандартной системе есть отдельно поставляемые расширения для работы с базами данных, изображениями и графикой.
К программе безусловно нужно привыкнуть. Она работает не без погрешностей, но они, а также некоторые неудобства не слишком досаждают. Их можно простить столь массивному пакету. Использование кириллицы трудностей не вызывает.
Сделанный обзор DIAdem получился более чем кратким. Для более подробного ознакомления с ним с сайта фирмы можно списать демо-версию. На этот продукт стоит обратить внимание при решении серьезных или глобальных проблем при организации комплексных измерений и испытаний, например, на транспорте, в автомобильной промышленности.
2.8. GeniDAQ
Разработчик этого продукта (раньше он назывался GENIE) — тайваньская фирма Advantech (www.advantech.com.tw), хорошо известная широким спектром своей аппаратуры измерительного, испытательного и вычислительного назначений. В 2000 г. наконец вышла 32-разрядная версия 4 пакета под новым названием GeniDAQ, которая предназначена для Windows 95/98, Windows NT и Windows CE. Далее рассматривается его выпуск 4.11.
В среде разработки GeniDAQ Builder в режиме Task Designer проектируется схема, а в окне Display Designer создается передняя панель (рис. 4), подобно другим пакетам этого рода. В части графического интерфейса пользователю предоставляется стандартный комплект органов управления и индикации, но с ограниченными возможностями (так, например, для графического дисплея нет функции автоматического выбора диапазона). В меню конфигурации элементов передней панели устанавливаются связи для приема/передачи данных между ними и соответствующими выходами/входами введенных блоков в схеме. При выполнении надписей на кириллице проблем замечено не было.
Рис. 4. Передняя панель в GeniDAQ версии 4.11
Набор библиотечных блоков для составления схем невелик, и в основном они предназначены для выполнения интерфейсных функций. Практически вся обрабатывающая часть проекта должна размещаться внутри одного или нескольких блоков, которые называются BASIC Script. В этих блоках текстом в специальном окне вводится программа на языке Visual Basic с расширением для поддержки специфических свойств данной системы. Набор собственных блоков для обработки данных минимален, и, таким образом, возможности системы в этом плане определяются свойствами хорошо известного продукта Microsoft. В части составления и отладки текстовых программ в GeniDAQ представляется значительно меньше удобств, чем имеется в родной среде Visual Basic.
Интенсивное использование текстового программирования в GeniDAQ является как его достоинством (универсальность, гибкость), так и недостатком (требуется знание языка). Об этом, впрочем, подробно шла речь в предыдущих разделах статьи. Также, вообще говоря, GeniDAQ не совсем корректно относить к пакетам графического программирования. Так, например, всю схему многих проектов можно построить буквально из двух-трех блоков типа: (Входной блок) BASIC Script ® (Выходной блок).
Для запуска проекта на исполнение вне среды разработки в пакете имеется специальная программа GeniDAQ Runtime, которая, к сожалению, так же, как и среда разработки, требует подсоединения аппаратного ключа защиты (Dongle) к параллельному порту PC. Это может затруднить взаимодействие с конечными потребителями разрабатываемого прикладного ПО.
В части интерфейса к аппаратуре поддерживается вся соответствующая продукция Advantech и стандартный RS-232. Есть возможность работы в сети (TCP/IP).
Отдельно, без техники Advantech, в использовании GeniDAQ практического смысла не видно. Но системы на его основе в виде аппаратно-программного комплекса целиком от одного производителя можно принять в рассмотрение при поиске недорогих решений и с учетом сделанных выше замечаний. Основной же областью применений GeniDAQ представляются задачи прямых измерений и основанные на них системы испытаний и контроля.
3. Заключение
Закончившийся 2000 г. отмечен интенсивным развитием ПО для сбора и обработки данных. Появились новые продукты и вышли существенно переработанные версии практически всех известных пакетов. Это подтверждает особое значение измерений и испытаний в современных технологиях.
К большому сожалению, отметить отечественный вклад в рассмотренную область информационных технологий не представилось возможным.
Отдельным пунктом необходимо заострить внимание на следующем: в случае использования звуковой платы в качестве средства измерения необходимо грамотно провести определение ее метрологических характеристик.
alex_kurbatov@hotmail.com
|
