LabView-02

一 [L5] 数据结构

数据结构除了Scalar以外还有Array和Cluster。

Array

• Uninitialized黑色/ initialized数据类型的颜色，array中数据类型保持一致。一般只用 1D和2D array。
• 2D的第一维是行第二维是列，3D的第一维是页，第二维是行，第三维是列。
• 常用Opreation
  • Initialize Array: 生成一个全部元素都相同的array
  • Insert Into Array: 在固定位置插入元素/子array，如果插入后的array其他维度尺寸超过原始尺寸，剪切，并丢弃多余内容。
  • Delete From Array: 删除并返回剩余array和被删除的array，删除长度可以填过大值。
  • Array Min & Max：返回最大值最小值和index，第一个
  • Search 1D Array：返回搜索值的index，第一个
  • index：返回(维度-1)的切片
  • subset：返回维度相同的切片
  • size
  • build array
    • concatenate input: 按维度链接 不增加维度
    • 普通：新增第一维 维度+1

Cluster

• Uninitialized黑色 / initialized都为numeric棕色，initialized其他/混合粉色，Error黄色。cluster中数据类型可以不一致。
• 各元素是有序的，会影响unbundle解包是的顺序。右键 - reoder controls in cluster
• 使用unbundle by name不会因为顺序的改变而出错。
• bundle by name 需要输入一个样板，最好就是 Type Definition。

Type Definitions

Control Options

1. custom control: 是一个snapshoot/样本，需要时可以拖一个过来使用，相互之间无联系
2. typdef:
   1. 右键 - Make Type Def ， 所选 terminal 左上角出现黑色三角。
   2. 右键 - Open Type Def ，打开生成的 .ctl 文件
   3. 在.ctl文件中 apply changes 会改变vi中terminal的样子
   4. 在vi中改变 不会影响ctl的样子，可以单独改变颜色，标签等。如果.ctl再次apply changes，所有vi中的改变会消失
3. strict typdef：
   1. vi中不能做任何改变
   2. ctl中改变同 typdef

Polymorphism

• 数字/Bool的array，纯数字/Bool的cluster，等可以和自己的同类或者和numeric/bool直接进行数学/逻辑运算。

• 运算方式是个对应元素相运算，故不能用于线性代数运算，需要转换成矩阵。

  

  

• Cluster of String / Array of String / Array of Cluster of String 也可以进行整体的字符串运算

• 等等 详见 操作手册 214页 附录B

二 [L4/6/10] 执行结构

1. Loop 循环

a. While循环

至少运行一次。i从0开始，可以选择是 stop-while / do-while。默认传递出一个值，Tunnel类型默认是Last Value。

b. For循环

可以运行0次。i从0开始，for i < N。默认传递出一个array，Tunnel类型默认是Indexing。可以右键边框额外开启conditional terminal，这时N的位置会出现红点，提醒当条件满足或者循环到达次数时会停止。

c. Tunnel 结构隧道

隧道用于接收和输出结构中的数据，颜色取决于数据类型，数据到达输入隧道后结构才开始执行，执行完毕后输出隧道才有输出。隧道有三种类型：

1. Last Value
2. Indexing
3. Concatenating

输入隧道只有Last Value和Indexing两种：

• Last Value将输入作为整体传递入循环，维度不变。
• Indexing将元素的第1维拆分后分批输入循环，维度-1。

输出隧道：

• Last Value将循环结束时的结果传递出去，维度不变。
• Indexing将每次循环的结果进行拼接，维度+1。
• Concatenating将每次循环结果进行拼接，维度不变。输入必须是array，这样才能在原维度上拓展。

注意Indexing和Concatenating在 Array3/4，Array7/8，Array10/11拼接方式的区别，这也是Arrat操作Build Array中普通和concatenate input的区别

Auto-Indexing 自动索引

即输入indexing隧道，Array作为for循环的输入，并在输入隧道开启Indexing时，可以不用设定N的值，相当于 (for item in list)，循环次数是array第1维的长度。如果同时设定了N的值，循环次数时N和第1维长度的最小值。

如果auto-indexing连接入while循环，循环次数不收array大小控制，仍有while的条件控制，当array中没有新元素能被取出是，使用变量类型的默认值。

d. Shift Register 位移寄存器

相当于在循环外在内存中创建了一变量，变量在每次循环中被更新。位移寄存器在结构体两边的位置必须处于同一水平位置。

通过拉长左边的寄存器 可以变成 Stacked Shift Register 栈移位寄存器，可以得到上一个循环时的值。

可以右键shift register将其转换为Feedback Node 反馈节点，以避免循环中出现长连线。反馈节点可以改变显示方向。

本身类似于Last Value，array会被当作整体输入输出。

在运行0次的情况下，连接循环的隧道输出的控件是未被初始化的，而连结位移寄存器的控件可以直接访问内存获取数据。

e. Timing

4个常用VI:

1. Wait until next ms multiple：产生delay，与系统时间同步
2. Wait (ms)：产生delay，从激活时间开始算
3. Time Delay Express VI：与Wait(ms)相同，多了Error接口，并且以秒做单位。
4. Elapsed Time Express VI：不会使程序产生Delay，而是告知启动它后经过的，和是否超过了预设的时间限制。

例：两种方案：1.任务间暂停60分钟，2.任务在整点运行。如果完成任务需要5分钟，从1:00开始，方案1的之后的运行将在2:05,3:10,4:15…方案2之后的运行将在2:00,3:00,4:00… 方案1是wait(ms)，方案2是wait until next ms multiple。

3. Case 条件

条件结构每次只能显示一个子程序框图、执行一个条件分支，相当于switch/if…elif…else。

选择器接线端支持的数据类型有

1. 整型 Int

   可以设定整数范围 a..b 是 包括a和b的闭区间；a.. 或 ..a 是包括 a的半开半闭区间。

2. 布尔型 Bool

   只有真假两种选择

3. 字符串型 String

   默认情况下，字符串区分大小写，可在结构框右键 - Case Insensitiv Match关闭，此时框体左下角会显示 A=a。

   单个字母时可以使用 .. : 但 a..c 表示a和b，和整型不同。

4. 枚举型 Enum。

5. Error Case

可以创建多个输入输出隧道，所有隧道各个分支共用接口，如果没有连线，输出隧道将显示白色，可以右键选择 右键 - Use Default if Unwired 在未链接时输出默认值。

可以设定默认分支，也就是 (else…)，可以设定某分支为默认分支，也可以单独创建默认分支。Bool选择没有也不能设定默认分支。分支可以合并，通过 Tool Palette - Edit Text 改变case。

另见case在状态机中的运用。

4. Event 事件

循环+事件结构用来降低资源消耗，相反如果用循环+条件结构的轮询Polling结构，在每次循环中判断按钮状态，需要消耗大量资源。事件结构将等待直至某一事件发生，并执行相应条件分支以便处理该事件。 并且和条件结构不同，可以关注不同的触发源，设定不同的分支。注意：必须放在循环(while)中，以避免锁定状态；一个循环中放一个事件结构；事件分支内代码经量短快；布尔开关放在分支内。

事件可以源于

1. 用户界面 user interface、
2. 外部 I/O external I/O 或
3. 应用程序的其它部分other parts of the program。

目前关注用户界面事件，有：

1. Mouse Clicks
2. Key Presses
3. Value Changes of a Control

用户界面事件分为两类：

1. Notify 绿色

2. Filter 红色 触发前确认，可以Discard这次触发，有专门的discard选项

   

事件结构可以设定 Timeout 超时，当等待时间超过设定值时，触发超时事件。默认值为-1，表示永不超时。

5. Sequential 顺序

不要用。在顺序结构中无法立即响应其他操作。

6. State Machine 状态机

使用enum，while，case，shift register 实现。

步骤：

1. 列出可能的状态 State
2. 在状态程序框图中绘制状态之间的关系 Transaction
3. 在LabVIEW中构建状态机

状态 State：

Enum是状态机的状态集合，设定TypeDef，使加入新的状态时可以同步。如果不使用TypeDef，并且Enum产生变化，会显示Coerision Dot。

Enum连入Case来处理这个状态下的具体情况，并且在出口设定新的状态，通过shift register完成状态更新，即完成transaction。

转移代码 Transaction:

1. 一对一 Single Default

   

2. 一对二 Select Function

   

3. 一对多 Case Structure

4. 一对多 Transition Array

   

Shift Register:

一个比较清爽的方案是：需要三个位移寄存器，一个给状态，一个给Error，另外把其他信息打包成Cluster，然后使用一个寄存器。

关于状态机的更多实用结构，见 LabVIEW3 。

三 [L4] Plot

1. Waveform Chart
   1. 放在循环内使用，因为它每次往图上新增这次循环中获得的新数据点
   2. 单图例，即一组数据，直接将scalar指传递给chart。图中只有一条数据线，如温度。
   3. 多图例，即多组数据，将多个scalar bundle以后形成cluster再传递给chart。图中多个数据线，如温度，湿度等。
   4. 更新方式：
      1. 条形图 strip：此模式具有滚动显示功能，类似于纸带条形图记录仪。此模式从左到右绘制值。当它收到新的数据值时，它会在右边界绘出该值，并将旧的值移到左边。
      2. 示波器图表 scope：此模式类似于示波器的回溯显示。当它接收到每个新值时，它会将值绘制到最后一个值的右侧。当到达绘图区域的右边界时，它会删除绘图并从左侧边界开始再次绘制。
      3. 扫描图表 sweep：此模式的作用与示波器图表非常相似，但当图表到达右边界时，图表不会被删除。相反，一条移动的垂直线标记了新数据的开始点，并在添加新数据时从左向右移动显示。
2. Waveform Graph
   1. 放在循环外使用，因为它每次画出一组数据。
   2. 单图例，接收1d-array
   3. 多图例，接受2d-array，可以使用build array建立2d-array。
3. XY Graph
   1. 放在循环外使用，和matplotlib的plot有点相似，接受一组数据。
   2. 数据是一个cluster，包括x的一个1d-array和y的一个y的1d-array。

四 [L7] SubVI/Modularity

模块化可以帮助简化代码，重复使用相同的部分。相当于定义一个函数。

1. icon 设定图标

2. 连结Connector Pane 连线板， 图标的接线口

   1. 选择pattern，标准默认样式 4x2x2x4
   2. 在Front Panel点击 Connector Pane相应位置，再连结需要的Control
   3. 应该预留左上右上的Reference接口，和左下右下的Error接口，左半边是输入，右半边是输出。
   4. 再subvi中不应该使用error handler，而应该建立error in和error out的端口。

   

   Required 必需、Recommended 推荐或Optional 可选 的接线端：右键单击连线板上的接线端，从快捷菜单中选择接线端类型，然后为输入或输出端选择必需、推荐和可选。输入端可以设置“必需”，未连接的话SubVI出现断线。输出端不存在“必需”选项。如未连接”推荐”或”可选”接线端，程序框图不会生成任何警告。在Context Help中，“必需”接线端的标签是粗体，“推荐”接线端的标签是普通文本，“可选”接线端的标签是灰色字体。

   

3. 写说明和提示。说明可以使图标在Context Help中显示介绍。提示可以是鼠标移动到图标上时显示简略浮窗说明。

五 [L8/9] Accessing

Hardware

Singal Type:

1. Analog
2. Digital
3. Counter: 包含数字信号特征的数字时间信号。比如上升边缘，边缘频率，脉冲宽度等。

NI MAX：

用来检验，设定，测试硬件设备的软件。还能模拟硬件，绿色是真实设备，黄色是模拟的设备。

1. Examining：
   1. Device Routes：查看设备内部信号传递
   2. Setting：查看上次内部外部校准Calibration的时间。真实设备可以进行Self-Calibrate。
2. Testing
   1. Self-Test：快速检测
   2. Test Panels：检测三种信号输入输出是否正常

DAQ Assistant：LabView中连接硬件的Express VI

DAQmx API： LabView中连接硬件的普通VI

DAQmx 需要的步骤：

1. Create task
2. Configure task
3. Start task
4. Acquire or generate data
5. Clear task
6. Check for errors

非NI设备: VISA

File

基本文件读取操作：

高层操作 vs 低层操作

High-Level: 开写关三步合一，简化block diagram，但资源消耗高，仅适合一次性读写。

1. Spreadsheet File：1D/2D array → text
2. Measurement File：signals(dynamic data types) → .lvm/.tdms
3. Waveforms: waveform → text

Low-Level: 一步一步，精细控制，节约资源，适合streaming

1. Refnum 线，标记不同的I/O操作，一个操作一个Refnum，防止多个文档打开发生混乱。
2. Streaming：文件打开，循环内不断写入。如果用high-level的方式，资源消耗就很高；low-level只需要放入 写 的function就ok。

文件类型：

• ASCII: 普通基于ascii的文档 如txt
• LVM: LabView自己的格式，LabVIEW measurement，固定了格式的ASCII文档。格式是用tab分隔，包含数据和数据生成时间等。用处不大。
• Binary：二进制文件，类似于python的pkl等，小快
• TDMS：National Instrument自己的格式，固定格式的二进制文件。有两个单独的文件构成，一个包含数据和数据特性的二进制文件，一个二进制索引文件。

更多File I/O 相关内容，见 LabVIEW4 。

注：部分图片来源
https://knowledge.ni.com/
https://zone.ni.com/
https://www.ni.com/images/gettingstarted/

• Previous
  LabView-01
• Next
  Smart Sensing-01