ASVT Материалы / основы_labview_1

Лекция 8. Методы проектирования и шаблоны

A.Параллелизм

Врамках данного курса параллелизм относится к выполнению нескольких задач в одно и то же время. В качестве примера можно привести формирование и отображение двух синусоид с различными частотами. При Используя параллелизм вы помещаете одну синусоиду в один цикл, а вторую – в другой.

Проблемы при программировании параллельных задач – передача данных между циклами без создания зависимости между этими данными. Например, если вы передадите данные по проводнику, циклы больше не будут параллельными. В примере с несколькими синусоидами вам может понадобиться единый механизм останова, как показано на рисунке 9-1.

Рисунок 9-1. Лицевая панель прибора с параллельными циклами

Рассмотрим, что произойдет, если вы попытаетесь передать данные между параллельными циклами, пользуясь различными методами.

Метод 1 (неверный)

Поместите терминал Loop Control снаружи обоих циклов и подключите его к обоим терминалам условия, как показано на рисунке 9-2. Loop control – входной сигнал для обоих циклов, поэтому значение терминала Loop Control считывается только один раз, до начала выполнения обоих циклов While. Если в цикл передается False, циклы While будут выполняться бесконечно. Выключение тумблера не останавливает VI, поскольку во время итераций циклов значение тумблера не считывается.

Лекция 8. Методы проектирования и шаблоны

Рисунок 9-2. Параллельные циклы, метод 1

Метод 2 (неверный)

Поместите терминал Loop Control в цикл 1, чтобы он считывался в каждой итерации цикла 1, как показано на приведенной блок-диаграмме. Хотя цикл 1 завершается как надо, цикл 2 не начинает выполняться, пока не получит все входные данные. Цикл 1 не передает данные из цикла, пока цикл не остановится, поэтому цикл 2 должен ждать последнее значение Loop Control, доступное только по завершении цикла 1. Таким образом, циклы не выполняются параллельно. Цикл 2 выполняет только одну итерацию, потому что его терминал условия получает значение True с переключателя

Loop Control из цикла 1.

Рисунок 9-3. Параллельные циклы, метод 2

Метод 3 (Решение)

Если бы вы могли считать значение Loop control из файла, зависимости между потоками данных между циклами больше не существовало бы, поскольку каждый цикл осуществляет доступ к файлу независимо. Однако операции чтение и записи файлов требуют времени, по меньшей мере - времени процессора. Другой способ - найти место, где данные Loop control могли бы храниться в памяти и напрямую считывались бы оттуда. Далее в этой лекции будет показаны методы решения этой проблемы.

Лекция 8. Методы проектирования и шаблоны

B. Переменные

В LabVIEW именно поток данных, а не последовательный порядок команд определяет последовательность выполнения элементов на блок-диаграмме. Благодаря этому можно создать блок-диаграмму, на которой операции выполняются одновременно. Например, вы можете одновременно запустить два цикла For и отобразить результаты на лицевой панели, как показано на приведенной блок-диаграмме.

Однако если вы будете использовать проводники для передачи данных между параллельными блок-диаграммами, они больше не будут параллельными. Параллельными блок-диаграммами могут быть два параллельных цикла на одной блок-диаграмме без зависимости потока данных, либо два отдельных VI, вызываемых одновременно.

В блок-диаграмме на рисунке 9-4 два цикла не выполняются параллельно из-за проводника между двумя subVIs.

Рисунок 9-4. Зависимость между данными, вызванная проводником

Проводник создает зависимость данных, потому что второй цикл не начинается, пока первый не закончится и не передаст данные через туннель.

Лекция 8. Методы проектирования и шаблоны

Чтобы два цикла работали параллельно, удалите проводник. Используйте другой способ для передачи данных между subVIs, например, переменную.

В LabVIEW переменные (variables) – элементы блок-диаграммы, позволяющие вам получать доступ к данным или сохранять данные в другом месте. Настоящее местоположение данных меняется в зависимости от типа переменной. Локальные переменные (Local Variables) хранят данные в элементах управления и индикации лицевой панели. Глобальные переменные (Global Variables) и однопроцессные переменные общего доступа(Single-Process Shared Variables) хранят данные в специальных репозитариях, которые могут быть доступны из разных VI. Функциональные глобальные переменные (Functional Global Variables) хранят данные в сдвиговых регистрах цикла While. Независимо от того, где хранятся данные, все переменные позволяют обойти проблему нормального потока данных путем передачи данных из одного места в другое без проводников. Поэтому переменные полезны в параллельной архитектуре, но они имеют и определенные недостатки, например, открывают возможность возникновения состязаний.

Переменные, используемые в одном VI

Локальные переменные используются для обмена данными в одном VI.

В LabVIEW вы считываете или записываете данные из объекта лицевой панели, используя его терминал на блок-диаграмме. Однако объект лицевой панели имеет только один терминал, а вашему приложению может понадобиться обратиться к данным в этом терминале более чем в одном месте.

Локальные и глобальные переменные передают информацию между точками в приложении, которые вы не можете соединить проводником. Используйте локальные переменные для доступа к объектам лицевой панели из нескольких мест в одном VI. Используйте глобальные переменные для доступа к данным и передачи их между несколькими VIs.

Используйте Feedback Node для запоминания данных из предыдущего VI или итерации цикла.

Создание локальных переменных

Щелкните правой кнопкой мыши по объекту лицевой панели или терминалу блок-диаграмме и выберите из контекстного меню Create»Local Variable для создания локальной переменной. Иконка локальной переменной появится на блок-диаграмме.

Вы можете также выбрать локальную переменную из палитры функций и поместить ее на блок-диаграмму. Узел локальной переменной еще не связан с элементов управления или индикатором.

Чтобы связать локальную переменную с элементом управления или индикатором, щелкните правой кнопкой мыши по локальной переменной и

Лекция 8. Методы проектирования и шаблоны

Control и записывает False в терминал условия цикла 2. Таким образом, циклы работают параллельно и одновременно выключаются при изменении положения переключателя на лицевой панели.

Рисунок 9-5. Использование локальной переменной для останова параллельных циклов.

При помощи локальной переменной вы можете записывать или читать элемент управления или индикатор лицевой панели. Запись в локальную переменную аналогична передаче данных на любой другой терминал. Однако при помощи локальной переменной вы можете записывать в нее значения, даже если это элемент управления, и читать данные, даже если это индикатор. То есть при помощи локальной переменной вы можете обращаться к объекту лицевой панели и как ко входу, и как к выходу.

Например, если интерфейс пользователя требует входа в систему, вы можете очищать поля Login и Password каждый раз при входе в систему нового пользователя. Используйте локальную переменную для чтения данных из строковых элементов управления Login и Password при входе пользователя в систему и записи пустых строк в эти элементы правления при выходе из системы.

Переменные для обмена данными между VIs

Вы можете также использовать переменные для передачи данных между несколькими одновременно выполняющимися VIs. Локальная переменная передает данные в пределах одного VI. Глобальная переменная передает данные между несколькими VI. Предположим, у вас есть два одновременно запущенных VI, каждый из которых содержит цикл While и выводит данные на график. Первый VI содержит булевский элемент управления для останова обоих VI. Вы можете использовать глобальную переменную для останова обоих циклов единственным булевским элементом управления. Если бы оба цикла были бы на блок-диаграмме одного и того же VI, вы могли бы использовать для этого локальную переменную.

Вы можете также использовать вместо глобальной переменной переменную общего доступа типа Single Process. Переменная общего доступа (Shared Variable) подобна локальной и глобальной переменной, но позволяет передавать данные по сети. Переменная общего доступа может быть использована на локальном компьютере (single-process) или публикуемой в сети (network-published). Хотя публикуемые в сети переменные общего

Лекция 8. Методы проектирования и шаблоны

узлы глобальной переменной другого глобального VI , которые вы поместили в текущий VI. Глобальные VI помещаются в другие VI точно так же, как subVI. Каждый раз при помещении на блок-диаграмму нового узла глобальной переменной, LabVIEW создает новый VI, связанный только с этим узлом глобальной переменной и его копиями.

На рисунке 9-6 показана лицевая панель глобальной переменной с числовым элементом, строкой и кластером, содержащим число и булевский переключатель. На панели управления не показываются кнопки Run, Stop и прочие кнопки стандартной панели управления.

Рисунок 9-6. Окно лицевой панели глобальной переменной

Поместив желаемые объекты на лицевую панель глобального VI, сохраните его и вернитесь на блок-диаграму исходного VI. Далее вы должны выбрать объект в глобальном VI, к которому хотите получить доступ. Щелкните по узлу глобальной переменной и выберите объект лицевой панели из контекстного меню. В контекстном меню перечислены все объекты лицевой панели глобального VI с присвоенными метками. Вы можете также щелкнуть правой кнопкой мыши по узлу глобальной переменной и выбрать объект лицевой панели из контекстное меню Select Item.

Также вы можете щелкнуть по узлу глобальной переменной инструментами Operating или Labeling и выбрать объект лицевой панели из контекстного меню.

Если вы хотите использовать эту глобальную переменную в других VI, щелкните Select a VI на палитре функций. По умолчанию глобальная переменная связана с первым объектом лицевой панели с собственной меткой, который вы поместили в глобальный VI. Дважды щелкните по узлу глобальной переменной на блок-диаграмме и выберите объект лицевой панели из контекстного меню Select Item для связи глобальной переменной с данными из другого объекта лицевой панели.

Создание переменных типа Single Process

Для использования переменной общего доступа необходим файл проекта. Для создания переменной общего доступа типа Single Process щелкните правой кнопкой по строке My Computer в окне Project Explorer и выберите