2.3 LabView виртуалды аспабы

Сіз пакетті зерттеуге кірісуден бұрын, LabVIEW не екені, онымен не істейтініңізді және ол сіз үшін не істей алатынын білу сізге қызық болар.

LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench - зертханалық виртуалды аспаптарды дайындау ортасы) бағдарламалау ортасы болып табылады, оның көмегімен сіз алгоритмнің барлық элементтерінің графикалық көріністерн пайдалана отырып, қосымшалар құра аласыз, бұл оны С, С++ немесе Java секілді мәтінді пайдалана отырып бағдарламалайтын қарапайым бағдарламалау тілінен ерекшеленеді.

Алайда LabVIEW алгоритмдің тілге қараған біршама үлкен мәнге ие. Бұл – бағдарламалау жұмыстарының тек бір бөлігі болып табылатын зерттеушілер - ғалымдар мен инженерлерге арналған қосымшаларды жасау және орындау ортасы. LabVIEW барлық таралған операциялық жүйелердің басқаруымен жұмыс істейтін компьютерлерде қызмет көрсетеді: Windows, MacOS, Linux, Solaris и HP-UX.

LabVIEW мықты бағдарламалау тілі еңбек өнімділігін жүз есе жоғарылатуға мүмкіндік береді. Бағдарламалаудың қарапайым тілдерінің көмегімен толық қосымша құру көп уақыт – апта немесе ай алуы мүмкін, ал LabVIEW мен бірнеше сағат қана қажет, өйткені пакет әртүрлі өлшеулерді, мәліметтерді талдау және нәтижелерді рәсімдеуды бағдарламалау үшін арнайы жасалған. LabVIEW икемді графикалық интерфейске ие және бағдарламалауда қарапайым болғандықтан, ол процестерді үлгілеу, идеяларды көрсету, жалпы сипаттағы қосымшаларды құру және заманауи бағдарламауға үйрету үшін керемет сай келеді.

LabVIEW құрған өлшеу жүйесі стандартты зертханалық аспапен салыстырғанда жоғары икемділікке ие, өйткені ол заманауи бағдарламалық жасақтама мүмкіндіктерінің әртүрлілілін пайдаланады. Кіріктірме өлшеу-басқару аппараттық бөлікпен қамтамасыздандырылған сіздің компьютеріңіз және LabVIEW қойылған міндеттерді орындау үшін толығымен бапталатын виртуалды аспапты құрады. LabVIEW көмегімен қарапайым құралдармен салыстырғанда өте төмен шығынмен виртуалды аспаптың қажетті түрін құруға болады. Қажет болған жағдайда 1 минуттың ішінде оған өзгеріс енгізе аласыз.

LabVIEW сіздің міндеттеріңізді бағдарламалау бойынша жұмыстарді жеңілдету үшін құрылған. Осы мақсат үшін бағдарламалаудың типтік міндеттерінің үлкен санын жүзеге асыратын және сонымен бізді жадты көрсеткіш, үлестіргіштермен жне бағдарламалаудың дәстүрлі түрлеріне тән басқа да шамандықпен кертартпа жүруден алшақ ететін, пайдалануға дайын қосалқы бағдарламалар мен функциялардың кең кітапханасына ие. LabVIEW де кіріктірме аппараттық құралдардан (data acquisition - DAQ) мәліметтерді шығару/енгізу, жалпы қолдану арнасымен (ЖҚА, General Purposes Interface Bus - GPIB) жұмыс істеу үшін, RS-232 кезекті порты арқылы құрылғыларды басқару, мәліметтерді талдау, көрсету және сақтау үшін бағдарламалық құрамдастар, Internet арқылы өзара әрекет ету үшін виртуалды аспаптардың арнайы кітапханасы бар. Талдау кітапханасы (Analysis) сигналды генерациялау оны өңдеу, әртүрлі сүзгілер, терезелер, статистикалық өңдеулер, регрессиялық талдау, сызықты алгебра және массивтер арифметикасын қоса отырып, көптеген пайдалы функциялардан тұрады.

LabVIEW өзінің графикалық табиғатының арқасында - мәліметтерді тиімді көрсету және ұсыну пакеті болып табылады. Шығыс деректері сіз қалайтын кез келген формада көрсетілуі мүмкін. Стандартты түрдегі диаграммалар, графиктер, сондай-ақ түпнұсқалық қолданушы графигі графика (user-definedgraphics) шығыс деректерін көрсетудің мүмкін болған тәсілдерінің кіші бөлігін ғана құрайды.

LabVIEW бағдарламаларын басқа платформаларға жеңіл портатирлеуге болады: сіз Macintosh та қосымша жасай аласыз, содан кейін, көптеген қосымшалар үшін бағдарламада дерлік ештеңені өзгертпей,оны Windows те іске қоса аласыз. Сіз LabVIEW де құрылған қосымшалар адам қызметінің көптеген салаларында – технологиялық процестерді автоматтандыруда және биологияғ ауыл шаруашылығында, психологияда, химия, физика, білім беру және .т.б жұмысты сапалы жақсартатынын көресіз.

Мәліметтер ағыны және графикалық бағдарламаландыру тілі. LabVIEW ортасында қосымшалар жасау С неме Java негізіндегі ортадағы жұмыстан бір өте маңызды ерекшелікпен ерекшеленеді. Егер дәстүрлі алгоритмдік тілдерде бағдарламаландыру тізбекті түрде бағдарламалық кодты түзетін мәтіндік командаларды енгізуге негізделген болса, ал LabVIEW де алгоритм блок-диаграмманы (block-diagram) түзетін графикалық икондық формада (pictorial form) құрылатын графикалық бағдарламалау тілі қолданылады. Осы тәсілді қолдана отырып, сіз назарыңызды тек мәліметтер ағынына шоғырландыра аласыз; ықшамдалған синтаксис енді сізді алгоритмді талдаудан еліктірмейді. 2.9 және 2.10-суретте LabVIEW қарапайым қолданушы интерфейсі мен оны жүзеге асыратын графикалық код бейнеленген.

LabVIEW де ғалымдар мен инженерлерге таныс терминология иконкалар суреті және негізгі идеялар қолданылады. Бұл тіл бағдарламаланатын әрекеттерді сипаттау үшін мәтінде емес, графикалық белгілерге негізделеді. LabVIEW үшін негізін қалаушы мәліметтер ағыны (dataflow) принципі алгоритді орындау тәртіін бір мағыналы анықтайды. Сіз LabVIEW ді дәстүрлі бағдарламалау тілінің аз ғана тіпті жоқ тәжірибесінде игере аласыз, әйтсе же оның принциптерін білу пайдалы болып табылады.

2.9-сурет – ВА беттік панелі

2.10-сурет – ВА блок-диаграммасы

LabVIEW жұмысын сипаттау. LabVIEW бағдарламалары виртуалды аспаптар (ВА,virtual intruments - VI) болып табылады, өйткені олар функциялық және сыртқы жағынан шынайы (дәстүрлі) аспаптарға ұқсас. Алайдаолар С немесе Basic секілді әйгілі бағдарламалау тілдерінің бағдарламалаыр мен функцияларына қаттыұсқайды. Осында және әрі қарай біз LabVIEW бағдарламасын, оның түрі мен шынайы аспаптарымен жосығына қарамай,виртуалды аспап немесе ВА деп атаймыз.

Виртуалды аспап үш негізгі бөліктен тұрады:

• Беттік панель (Front Panel) виртуалды аспаптың интербелсенді қолданушы интерфейсінен тұрады және дәстүрлі аспаптың беттік панелін осылай ұқсатқаннан кейін солай атаған. Онда басқару тұтқасы, түймелер, графикалық индикаторлар және қолданушы тарапынан мәліметтерді енгізу құралы болып табылатын басқа да басқару элементтері (controls) болуы мүмкін, ал индикациялау элементтері (indicators) - бағдарламадан шығыс мәліметтері. Қолданушы тышқан мен пернетақтаны пайдалана отырып, мәліметтерді енгізеді, содан кейін монитор экранында бағдарлама әрекетінің нәтижелерін көреді;

• Блок-диаграмма (Block Diagram) LabVIEW, G (Жей) графикалық бағдарламалау тілінде құрылған ВА бастапқы бағдарламалық коды болып табылады. Блок-диаграмма шынайы орындайтын бағдарламадан тұрады. Блок-диаграмманың компоненттері болып табылады: төмен деңгейдегі виртуалды аспаптар, LabVIEW кіріктірме функциялары, бағдарламаны орындайтын басқару константалары мен құрылымдары. Белгілі бір объектілер арасында мәліметтер ағынын белгілеу үшін, немесе олардың арасында байланыс орнату үшін, сіз сәйкес өткізгіштерді (wires)сызуыңыз қажет. Беттік панелдегі объектілер блок-диаграммада сәйкес терминалдар (terminals) түрінде көрсетілуі мүмкін, олар арқылы мәліметтер қолданушыдан бағдарламаға және кері түсуі мүмкін;

• Бірқатар ВА ны басқа ВА блок-диаграммасында қосалқы бағдарлама ретінде қолдану үшін, оның иконкасын (icon) жән байланыстырушы панелді (coonector) анықтау керек. Басқа ВА ішінде қолданылатын виртуалды аспап виртуалды қосалқы аспап (ВҚА, SubVI) деп аталады, ол дәстүрлі алгоритмдік тілдердегі қосалқы бағдарламаларға аналогты. Иконка ВА бір мағыналы графикалық көрінімі болып табылады және басқа ВА блок-диаграммасында объект ретінде қолданылуы мүмкін. Байланыстырушы панель ол қосалқы

аспап - ВҚА ретінде қолданылғанда, басқа блок-диаграммадан ВА әлімттердін жіберу механизмінен тұрады. Қосалқы бағдарламаның дәйектері мен параметрлеріне сай, байланыстырушы панель виртуалды аспаптың кіріс және шығыс мәліметтерін анықтайды.

Виртуалды аспаптар иерариялық және модульдік (modular) болады. Сіз оларды жеке қосымша (top-level programs) ретінде де, виртуалды қосалқы бағдарламалар ретінде де қолдана аласыз. Осы қисына сай, LabVIEW модульдік бағдарламалау(modular programming) концепциясын ұстанады. Бастапқыда сіз бірқатар қарапайым қосалқы міндеттерг үлкен қолданбалы міндетті бөлесіз. Әрі қарай әрбір қосалқы міндеттері орныдау үшін виртуалды аспаптар құрасыз, сонан кейін бұл ВА ларды жоғары деңгейдегі аспаптың блок-диаграммасына біріктіресіз, ол қолданбалы міндетті толық орындайды.

Модульдік бағдарламаландыру технологиясы өте жақсы, сондықтан әрбірВҚА мен жекелей жұмыс істей аласыз, бұл қосымшаларды түзетуді жеңілдетеді. Бұдан өзге, төмен деңгейдегі ВҚА бірнеше қосымшаларға тән міндеттерді орындайды және сондықтан көптеген жеке қосымшаларда қолданылуы мүмкін [6].

2.1 кестеде LabVIEW негізгі терминдерінің қатары және дәстүрлі бағдарламалау тілдері үшін олардың жалпы қабылданған эквиваленттер келтірілген.

2.1 кесте –LabVIEW терминдері мен дәстүрлі бағдарламалау тілі үшін олардың эквиваленттері

LabVIEW	Дәстүрлі бағдарламалау тілдері
Виртуалды аспап (ВА)	Бағдарлама
Функция	Функция немесетәсіл
Виртуалды қосалқы аспап (ВҚА)	Қосалқы бағдарлама, объект
Беттік панель	Қолданушы интерфейсі
Блок-диаграмма	Бағдарламалық код
G немесе LabVIEW	С, C++, Java, Basic және т.б.

2.11-сурет – Блок-диаграмма (LV7.1) құру үшін аспаптар панелі

2.12-сурет – Беттік панелді құру үшін (LV7.1) құру үшін аспаптар панелі

Виртуалды аспаптың кодын жасау үшін күрделі алгоритмдерді жүзеге асыруға мүмкіндік беретін дайын ВА стандартты жинағынан тұратын компононенттер палитрасын қолданады. Аспаптар панелі 2.11-суретте көрсетілген.

Беттік панелді құру үшін сандық индикаторлар мен тетіктер, түймелер, шамшырақтар, тұтқа, графикалық индикаторлар және т.б. жинағынан тұратын аспаптардың басқа панелі қолданылады. Бұл аспаптар панелі 2.12-суретте келтірілген.