LabVIEW如何方便地调用DLL文件

转自:http://bbs.elecfans.com/jishu_469502_1_1.html
 
LabVIEW调用DLL文件
  LabVIEW支持通过调用DLL文件的方式与其它编程语言混合使用。比如,在实际的工程项目中,用户可以用C++语言实现软件的运算部分,并把这些功能构建在DLL文件中,然后再使用 LabVIEW编写程序的界面部分,并通过调用编写好的DLL来调用运算部分的功能。
  LabVIEW 中是通过Call Library Function Node(CLN)节点来完成DLL文件调用的。创建一个新的VI,右击程序框图,在Functions Palette中依次选中Connectivity——Libraries&Executables工具栏即可找到该节点(图1)。
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图1 Call Library Function Node
  将节点放置在程序框图中,双击会出现它的配置对话框,共有四页。第一页用于填写被调用函数的信息(图2)。Library name or path需给出DLL文件名和路径,操作系统路径下的DLL文件,直接输入文件名也可调用,否则必须输入全路径。在这里已经给出名字的DLL是被静态加载到程序中的,也就是说当调用了这个DLL的VI被装入内存时,DLL同时被装入内存。LabVIEW也可动态加载DLL,只要勾选上Specify path on diagram的选项即可。选择了这个选项,在 Library name or path中输入的内容就无效了,取而代之的是CLN 节点多出一对输入输出,用于指明所需要使用的DLL的路径。这样,当VI被打开时,DLL不会被装入内存,只用程序运行到需要使用这个DLL中的函数时,才把其装入内存。Function name是需要调用的函数的名称,LabVIEW会把DLL中所有的暴露出来的函数都列出,用户只要在下拉框中选取即可。Thread栏用于设定哪个线程里运行被调用的函数。用户可以通过 CLN 节点的配置面板来指定被调用函数运行所在的线程。CLN 的线程选项非常简单,只有两项: Run in UI thread和Run in any thread。LabVIEW的程序框图上直接可以看出一个 CLN节点是选用的什么线程。如果Run in UI thread,节点颜色是橙色的;Run in any thread则是浅黄色的(图3)。
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图2 填写被调用函数信息
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图3 CLN不同线程对比
  通常情况下,除非使用的动态链接库是多线程安全的,CLN 中选择Run in any thread方式;否则必须选择Run in UI thread方式。判断一个动态链接库是不是多线程安全的,需通过以下方法:如果一个动态链接库的文档中没有明确说明它是多线程安全的,那么就要当作是非多线程安全的;在可以看到动态链接库源代码的条件下,如果代码中存在全局变量、静态变量或者代码中看不到有lock一类的操作,那么这个动态链接库也就肯定不是多线程安全的。
  选择了Run in any thread方式,LabVIEW会在最方便的线程内运行动态链接库函数,且一般会与调用它的VI在同一个线程内运行。因为LabVIEW是自动多线程的语言,它也很可能会把动态链接库函数分配给一个单独的线程运行。如果程序中存在没有直接或间接先后关系的两个CLN节点,LabVIEW很可能会同时在不同的线程内运行它们所调用的函数,也许是同一函数。对于非多线程安全的动态链接库,这是很危险的操作。很容易引起数据混乱,甚至是程序崩溃。
  选择Run in UI thread方式,因为LabVIEW只有一个界面线程,所以如果所有的CLN设置都是界面线程,那么就可以保证这些CLN调用的函数肯定全部都运行在同一线程下,肯定不会被同时调用。对于非多线程安全的动态链接库,这种方式就保证了它的安全。
  让我们回到配置对话框第一页,Calling convention用于指明被调用函数的调用约定。这里只支持两种约定:stdcall和C call。它们之间的区别在于,stdcall由被调用者负责清理堆栈,C call由调用者清理堆栈。这个设置错误时,可能会引起LabVIEW崩溃,也就是说如果LabVIEW调用DLL函数时出现异常,首先应该考虑这个设置是否正确。(Windows API一般使用的都是stdcall;标准C的库函数大多使用C call。如果函数声明中有类似__stdcall这样的关键字,它就是stdcall的。)第二页是函数参数的配置(图4)。
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图4 配置函数的参数
  DLL和LabVIEW之间传递参数,最常用的三种数据类型是数值、数值型数组和字符串。C语言中经常把指针或者数据的地址在函数间传递,在32位操作系统中,可以使用int32数值来表示指针。因此,当需要在LabVIEW中传递指针数据时,可以使用I32或U32数值类型来表示这个地址类型的数据。但是,64位的程序中,数据的地址只能使用I64或U64来表示。这样,如果一个调用了DLL函数的VI,并且函数参数中有地址型数据,使用固定数据类型的数值来表示地址,就要准备两份代码。解决方法是使用LabVIEW中的新的数据类型Pointer-sized Integer。这个数据类型的长度在不同的平台上会自动使用32位或64位长度。如果在C语言函数参数声明中有const关键字,可以选中Constant选项。布尔类型在DLL函数和LabVIEW VI之间传递没有专有的数据类型,是利用数值类型来传递的。输入时先把布尔值转变为数值,在传递给DLL函数;输出时再把数值转为布尔值。对于数组的传递,LabVIEW只支持C数据类型中的数值型数组,传递数组类型需要注意的的是“Array Format”要选择“Array Data Pointer”。这个设置中还有其他两个选项,带有“Handle”的参数类型都是表示LabVIEW定义的特殊类型的。在第三方的DLL中不会使用到数组参数作为输出值时,要记得为输出的数组数开辟空间。开辟数据空间的方法有两种:第一种方法,创建一个长度满足要求的数组,作为初始值传递给参数,输出数的数据就会被放置在输入数组的所在的内存空间内。第二种方法是直接在参数配置面板上进行设置。在Minimum size中写入一个固定的数值,LabVIEW就会按此大小为输出的数组开辟空间。在 Minimum size 中选择函数的其它数值参数,而不是固定数值。这样LabVIEW会按照当时被选择的参数值的大小来开辟空间。字符串与使用与数组是非常类似的,实际上在C语言中字符串就是一个I8数组。
       在NI软件的安装路径下打开当前使用版本的LabVIEW文件夹,通过 examples\dll\data passing\Call NativeCode.llb找到简单数据类型在LabVIEW与C之间的对应关系。部分常见关系见表1。
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表1 数据类型对比
  第三页用于为DLL设置一些回调函数,可以使用这些回调函数在特定的情形下完成初始化、清理资源等工作(图5)。
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图5 设置回调函数
  如果为Reserve选择了一个回调函数,那么当一个新的线程开始调用这个DLL时,这个回调函数首先被调用。可以利用这个函数为新线程使用到的数据做初始化工作。线程在使用完这个DLL之后,它会去调用Unreserve中指定的回调函数。Abort中指定的函数用于VI非正常结束时被调用,也就是让一个程序在运行完前停止。这些回调函数的原型在Prototype for these procedures中列出,必须要由DLL的开发者按照特定的格式实现。如果使用的DLL不是专为LabVIEW设计的,一般不会包含这样的回调函数。
  第四页是错误处理方式,用户可根据需要选择相应的错误检查级别。
  另外还需要注意的是,C语言中的struct在LabVIEW中可以使用cluster来表示,但有时需要作出相应的调整。这是因为在C语言中,struct的字节对齐是可以进行设置的,这就决定了其各元素的存放地址的可变性。C语言中的对字节对齐数可通过#pragma pack指令或在工程属性中进行指定。而在LabVIEW的cluster中,所有元素只能是1字节对齐的,所以如果要和C语言中非1字节对齐的struct对应,需要做出一些调整。比如,对于C语言中2字节对齐的struct,第一个元素如果是I8型的,在LabVIEW的cluster中第一个元素对应不变,但不能紧挨着放第二个元素,必须留一个无意义的空位。C语言的struct其实也是如此,只不过没有表现出来。所以为了方便,如果自己用C语言生成DLL文件供LabVIEW调用最好将struct都设为1字节对齐。C语言的struct中可以嵌套数组,但是这和LabVIEW中含有数组元素的cluster是不一样的,LabVIEW中需要将数组中的元素都拆开放入cluster中。
  如果C语言的struct中含有一个指针,LabVIEW中的cluster只能用一个U32数值(32位系统上,64位系统上使用U64)来表示指针的地址,而不能将指针所指向的内容放到Cluster中去。如果声明的是指向struct的指针,才能在LabVIEW中使用cluster与之对应。CLN节点的配置面板中,没有一个专门命名的“struct”或者“cluster”参数类型,应选择“Adapt to Type”就可以了。如果参数的类型就是结构而非指针,考虑到C函数参数的压栈顺序,把一个结构体作为参数传给函数,相当于把结构中每个元素分别作为参数传递给函数。图6为C语言中struct和LabVIEW中cluster的部分匹配图。
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图6 struct和cluster匹配
LabVIEW打包DLL文件
我们接下来学习如何使用LabVIEW来打包一个DLL文件。
  首先我们编写一个名为Scale.vi的程序,功能很简单就是对输入的数据乘上10,然后再输出(图7)。
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图7 scale.vi
  必须在任务管理器中才能生成.dll文件。所以我们首先建立一个project,过程如下:
点击File>>New Project:
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图8 生成新项目
  接着弹出是否将该VI添加到新项目的对话框:
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图9 是否添加VI到新建项目
  选择Add,生成新的项目管理器,将其保存在需要的路径下:
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图10 项目管理器
  右键单击项目浏览器窗口中的Build Specifications,在快捷菜单中选择New>>Shared Library(DLL),弹出对DLL文件进行设置的对话框。点击Category>>Information,根据自己需求修改Build specification name和Target filename:
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图11 Information页面
  点击Source Files>>Project Files>> Scale.vi>> ,弹出对话框,直接用默认值,点击OK:
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图12 Define VI Prototype
  点击Destination>> Scale.dll,点击 ,可选择需要保存的路径。然后再点击Support Directory,这是指明了DLL支持文件的路径(比如数据文件之类的放在哪个文件夹),选择默认即可:
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图13 Destination页面
  Category中的Source Files可供用户对打包VI的属性和密码做一些设置;Advanced和Additional Exclusions可以做一些高级的设置,这些均按默认值即可。Version Information可让用户填写版本号、名称、版权、公司等信息:
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图14 Version Information
点击Run-Time Languages,可对支持语言进行选择,默认即可。点击Preview>>Generate Preview,可以预览到结果:
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图15 预览生成
点击Build,弹出生成状态对话框:
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图16 生成状态框
点击Done,生成完成,打开DLL文件保存的路径查看:
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图17 DLL文件保存路径
LabVIEW调用DLL文件
  LabVIEW可以方便地调用DLL文件,这些DLL文件可以是其他编译工具,如VC,生成的。
  LabVIEW可以直接通过CLN节点来调用DLL文件,以前面生成的Scale.dll文件为例。现有一个内部定时连续采集程序,通过调用该DLL文件,使读取的值为实际采集值的10倍(图18)。
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图18 连续采集程序
方法一
  在程序框图放入Call Library Function Node,双击弹出对话框。在Function页面的Library name or path中给入生成的Scale.dll文件的路径,Function name选择Scale,其他选项默认。
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图19 Function页面
  由于是LabVIEW生成的DLL文件,在Parameters页面不需要做改动,但是由于VI还有一路输出,所以还需要添加一个参数y,作为DLL文件的输出。
  如果是C语言等非LabVIEW生成的DLL函数,需要将retuen type的type选项和Data type选项改成函数定义的参数类型,对于函数里输入的参数也都需要自行添加。Callbacks和Error Checking则不需要改动。
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图20 Parameters页面
  点击“OK”,将生成的CLN的输入段连接到DAQmx Read.vi,return type输出连接到波形图表上,即可实现采集值放大10倍的功能。
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图21 完成后的程序
 
方法二
LabVIEW中还有一种方法可以调用DLL文件,在VI的选项栏,依次选择Tools——Import——Shared Library(.dll),弹出Import Shared Library对话框。
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图22 生成Import Shared Library对话框
  选择Create VIs for a shared library,点击Next,在Shared Library(.dll) Files中输入Scale.dll文件的路径,Head(.h) File里填写头文件的路径。
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图23 选择DLL文件路径和头文件路径
  点击Next,如果DLL文件中依赖其他的一些DLL文件,需要在Include Paths中填写这些文件的路径。其他选项可以根据客户需求设置,一般默认即可。这样一直点击Next到最后,选择Open the generated library,点击Finish。这样可以生成一个.lvlib格式的库文件,里面包含了Scale.vi,这是将调用该DLL文件的方法封装好的VI,只留下输入和输出接口,方便运用到LabVIEW的程序中。直接将Scale.vi拖放到刚才的连续采集中即可完成方法一的功能。
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图24 完成的程序
VC调用LabVIEW生成的DLL文件
  刚才介绍了LabVIEW调用DLL文件的方法,使用VC调用LabVIEW生成的DLL文件也很简单。还是以之前生成Scale 的DLL文件为例,不同的是采集电压程序使用的是C语言的例程,但和LavVIEW实现的功能相同。
  首先将先前生成Scale DLL文件时,路径下所有的文件全部复制粘帖到C语言例程的文件夹下。打开连续采集程序,点击状态栏的Project——Settings,在Project Settings对话框中加载入Scale.lib的静态链接库。
  在程序中键入#include "Scale.h",以便引入该DLL函数。下面是C程序的代码,功能是有限点采集电压,通过Scale.dll文件实现采样值放大10倍的功能。加粗部分是因为调用DLL文件所做的改动。
  1 #include
  2 #include "NIDAQmx.h"
  3 #include "Scale.h"
  4 
  5 #define DAQmxErrChk(functionCall) if( DAQmxFailed(error=(functionCall)) ) goto Error; else
  6 
  7 
  8 
  9 int main(void)
 10 
 11 {
 12 
 13 int32 error=0;
 14 
 15 TaskHandle taskHandle=0;
 16 
 17 int32 read;
 18 
 19 float64 data[1000];
 20 
 21 char errBuff[2048]={'\0'};
 22 
 23 int i=0;
 24 
 25 double x10=0;
 26 
 27 
 28 
 29 
 30 
 31 /*********************************************/
 32 
 33 // DAQmx Configure Code
 34 
 35 /*********************************************/
 36 
 37 DAQmxErrChk (DAQmxCreateTask("",&taskHandle));
 38 
 39 DAQmxErrChk (DAQmxCreateAIVoltageChan(taskHandle,"Dev1/ai0"/*Config correct device*/,"",DAQmx_Val_Cfg_Default,-10.0,10.0,DAQmx_Val_Volts,NULL));//
 40 
 41 DAQmxErrChk (DAQmxCfgSampClkTiming(taskHandle,"",10000.0,DAQmx_Val_Rising,DAQmx_Val_FiniteSamps,1000));
 42 
 43 
 44 
 45 /*********************************************/
 46 
 47 // DAQmx Start Code
 48 
 49 /*********************************************/
 50 
 51 DAQmxErrChk (DAQmxStartTask(taskHandle));
 52 
 53 
 54 
 55 /*********************************************/
 56 
 57 // DAQmx Read Code
 58 
 59 /*********************************************/
 60 
 61 DAQmxErrChk (DAQmxReadAnalogF64(taskHandle,1000,10.0,DAQmx_Val_GroupByChannel,data,1000,&read,NULL));
 62 
 63 
 64 
 65 printf("Acquired %d points\n",read);
 66 
 67 
 68 
 69 for(i=0;i<1000;i++){
 70 
 71 Scale(data, &x10);
 72 
 73 printf("the %d Value is : %f \n",i,x10);
 74 
 75 
 76 
 77 }
 78 
 79 Error:
 80 
 81 if( DAQmxFailed(error) )
 82 
 83 DAQmxGetExtendedErrorInfo(errBuff,2048);
 84 
 85 if( taskHandle!=0 ) {
 86 
 87 /*********************************************/
 88 
 89 // DAQmx Stop Code
 90 
 91 /*********************************************/
 92 
 93 DAQmxStopTask(taskHandle);
 94 
 95 DAQmxClearTask(taskHandle);
 96 
 97 }
 98 
 99 if( DAQmxFailed(error) )
100 
101 printf("DAQmx Error: %s\n",errBuff);
102 
103 printf("End of program, press Enter key to quit\n");
104 
105 getchar();
106 
107 return 0;
108 
109 }

所以,使用LabVIEW不仅可以方便地调用各种编译软件生成的DLL文件,自己也能生成DLL文件供其他编译软件调用。这样,用户在编写大型项目时更加灵活,也为熟悉C语言的工程师提供了巨大的方便。本文只对LabVIEW和VC相互调用DLL文件做了简单的介绍,很多高级功能和技巧,用户可以在实际运用中逐渐掌握。

既然选择了远方,就不顾风雨兼程
posted @ 2018-01-22 16:18  优秀afa  阅读(17024)  评论(0编辑  收藏  举报