普通运动控制卡在LabVIEW平台上的应用

　　LabVIEW（LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench）是美国国家仪器公司（NationalInstruments）推出一种基于图形语言的开发环境，编程非常方便，人机交互界面直观友好，用户可以创建独立的可执行文件，能够脱离开发环境而单独运行，是目前最流行的虚拟仪器编程平台，广泛应用于测试测量、过程控制、实验室研究与自动化等方面。

　　在运动控制方面，LabVIEW有专门的运动控制模块，并且NI公司为其所有的运动控制卡配备相应的驱动程序，可以方便实现即插即用功能。如果用户所使用的板卡不是NI公司的产品，又没有提供与LabVIEW兼容的驱动程序，就不能为LabVIEW所用。但是LabVIEW能够通过调用Windows32动态连接库（DynamicLinkLibrary，简称DLL）来编写与LabVIEW兼容的驱动程序，实现该运动控制卡在LabVIEW环境下二次开发，不仅可以大大降低成本、缩短开发周期，而且可以使界面美观。

二、应用背景

　　笔者在参与某二自由度运动平台运动仿真项目的研制过程中，选用深圳众为兴数控技术有限公司生产的ADT850型四轴运动控制卡，该型号的卡提供多种版本Windows下的驱动程序和在BorlandC++3.1、VB和VC等多种环境下开发所需的函数库。虽然在这些编程环境中很容易实现所需的运动控制，但是，如果要开发出一个美观的人机交互界面，将会有很大一部分时间花在程序主界面的编写上。为此，我们利用LabVIEW强大的界面编辑功能以及它能够调用Windows32动态连接库的特点，首先在VC编译环境中编译出运动控制所需要的动态链接库文件，然后在LabVIEW环境中编写程序主界面，最后在LabVIEW框图程序中调用动态链接库文件来编写所需的运动控制程序。其主要过程如图1所示。

图1 DLL生成与LabVIEW调用

三、程序设计

　　LabVIEW具有强大的外部接口能力，可用的外部接口包括：DDE、CIN、DLL、MATLABScript以及HiQScript等，其中DLL是其常用的外部接口。

　　3.1动态链接库（DLL）的编写

　　DLL是基于Windows程序设计的一个非常重要的组成部分。DLL的编制与具体的编程语言及编译器无关，只要遵守DLL的开发规范和编程策略，并安排正确的调用接口，不管用何种编程语言编制的DLL都具有通用性，这就给我们编写通用的DLL带来了很大的方便。

　　针对LabVIEW调用DLL的特点和运动控制的复杂性，我们所编写的通用DLL中必须包含多个可供调用的函数，这些函数都调用运动控制函数库中的一个或多个函数，DLL中每个可供调用的函数都对应着某一具体任务，称其为功能函数。DLL中的功能函数主要有：板卡初始化函数、运行条件初始化函数、两轴运行状态函数、两轴位置函数、脉冲发送函数、两轴伸长计算函数、停止运行函数、归零函数以及板卡结束运行函数等，每个功能函数一般都有自己独立的接口。

　　功能函数确定以后，在VisualC++6.0编译器中建立一个Win32Dynamic-LinkLibrary文件，添加上运动控制卡随带的运动控制函数库文件后，即可编译成我们所需要的DLL文件。

　　3.2动态链接库的调用

　　LabVIEW中动态链接库的调用是通过CLF（CallLibraryFunction）节点实现的，CLF节点位于LabVIEW功能模板中的Advanced子模板中。

　　在LabVIEW中调用DLL时，则应根据应用程序的需要，确定参数个数和参数类型及调用规则，然后在LabVIEW中正确地配置DLL。首先从Advanced子模板中选择CallLibraryFunctionNode图标并将其拖放到Diagram面板中适当位置，然后右键单击它，在弹出的菜单选项中选择Configer…弹出CallLibraryFunction对话框。在此对话框中，第一个参数LibraryNameorPath中填入需要调用的动态连接库文件的文件名和路径;第二个参数FunctionName是连接库中要调用的函数名称;第三个参数CallingConventions是对DLL的调用规则，可选择C或stdcall，该项的选择应与用C++语言编写的动态库的编译模式相一致。如果C++的调用方式为extern“C”declspec（dllexport），那么CallingConventions的选项为“C”，如果调用方式为externdeclspec（dllexport）stdcall，则Conventions的选项为默认值“stdcall”，否则发生不可预见的错误而退出程序。接下来的Parameter和Type分别是参数名称和参数类型，表示函数返回类型。左击AddaParameterAfter按钮，又多出了DataType和Pass两项，它们分别是数据类型转换和参数传递方式，这是配置所调用函数形参所必须的选项。

　　3.3程序实现

　　根据以上所编写的功能函数配置好CLF节点的参数个数及其数据类型后，也就设置好了CLF节点的输入输出端口。每一个功能函数对应着相应功能的CLF节点，我们可是像使用其它函数节点一样来应用这些CLF节点。针对某型二自由度运动平台运动控制的特殊性，要求这两个自由度完全独立，互不相关，这就不能采用多轴插补函数进行脉冲输出控制，只能是两轴分别控制。

　　整个LabVIEW框图程序的结构采用顺序结构（SequenceStructure），每一顺序框都对应某项固定的任务。图2中三个顺序框是整个框图程序的前三框，从左到右其任务分别是板卡初始化、板卡驱动成功与否和相关参数的初始化及其显示，相关参数初始化顺序框中采用While循环模式等待输入，只有当参数设定完成并按下确定键后程序才能继续往下运行。

图2 程序初始化阶段框图