Практическая часть
Возможности локальных сетей, сети Интернет и специального программного обеспечения АСМ позволяют сделать дорогостоящее уникальное оборудование доступным каждому учащемуся. Поскольку процесс сканирования не требует интерактивной работы с сервером, управлять микроскопом можно через сеть (локальную или Интернет).
Для управления атомно-силовым микроскопом, обработки и анализа изображений зондовой микроскопии используется пакет программного обеспечения (ПО) FemtoScan Online.
Программа способна работать в двух режимах: Master и Client.
В режиме Master (режим управления) оператор может задавать параметры сканирования, управлять процессом сканирования (запускать и останавливать сканирование, подводить и отводить столик с образцом). Для управления микроскопом предназначены команды меню SPM и кнопки панели инструментов SPM.
В режиме Client пользователи наблюдают процесс сканирования в режиме on-line, сохраняют принятые данные в виде файлов - изображений программы FemtoScan Online, обрабатывают полученные данные. При этом число пользователей в режиме Client не ограничено (или задается оператором-master).
В режиме Master может работать только один оператор.
Master может передать управление любому подключенному пользователю.
Для этого он меняет свой режим на Client, после чего любой пользователь может подключиться в режиме Master.
4.1.Структура программного обеспечения Femtoscan Online
Программное обеспечение работает в операционных системах Windows XP. Всю структуру программного обеспечения можно разделить на несколько уровней (рис.6).
Рис.6. Структура программного обеспечения
Нижний уровень – программа сигнального процессора платы DSP (формирует все управляющие сигналы для блока ЦАП-АЦП и шагового двигателя). Второй уровень – драйвер операционной системы, позволяющий обмениваться информацией с платой DSP через порты ввода-вывода. Третий уровень – сервер, обеспечивающий удаленное подключение. Четвертый – клиентская программа, с которой работает пользователь. Такая структура обеспечивает высокую скорость передачи данных, синхронизацию процессов, поддержку сети и удобство пользования.
Серверная часть программного обеспечения связывает драйвер операционной системы и конечных пользователей микроскопа (клиентов). Программа сервера (приложение Fmboard) работает на том же компьютере, где установлена плата DSP (в нашем случае – это компьютер оператора). Сервер обеспечивает своевременный прием данных от драйвера, их накопление и передачу клиентам. Он также обеспечивает интерфейс для мониторинга процесса сканирования, управления перемещением столика с образцом, загрузки программы в плату DSP. Рабочее окно сервера имеет окно осциллографа, на котором может отражаться значение опорного сигнала или сигнала обратной связи.
На сервере устанавливаются такие параметры, как адресация ЦАПов, скорость подвода столика с образцом, максимальное количество пользователей и т.д. На каждого пользователя заводится отдельный буфер данных, информация из которого считывается в асинхронном режиме. В окно событий специальной командой выводятся сведения о текущих соединениях.
Во избежание переполнения внутреннего буфера данных, при нарушениях связи с клиентом он автоматически отсоединяется от сервера. Отключение одного пользователя не влияет на работу других клиентов. В режиме сканирования отключение пользователя Master приводит к остановке процесса сканирования.
Пользователь непосредственно работает с клиентской частью программы. В ней устанавливаются параметры сканирования, из этой программы подаются команды по запуску и остановке сканирования, подводу и отводу столика с образцом. После запуска процесса сканирования открываются окна, в которых в реальном времени показываются результаты – получаемые изображения, их размеры, режим сканирования, параметры обратной связи, текущее положение зонда, скорость сканирования. Одновременно клиент может проводить обработку изображения и анализ полученных данных, используя широкий набор различных функций.