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基于Lua的虚拟仪器控制框架设计

作　者: 邓楠乔
导　师: 熊立川
学　校: 电子科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 脚本语言 Lua 自动控制 虚拟仪器 面向组件程序设计
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 52次
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内容摘要


传统仪器与计算机技术相结合,诞生了虚拟仪器。虚拟仪器大量使用软件来实现了信号分析、数据处理和显示等多种功能,因此在虚拟仪器的开发过程中,需要对仪器软件进行严格的测试。由于仪器软件普遍采用了多线程技术,传统的断点调试方法在仪器软件的调试中存在一定问题。另外,由于缺少规范,为某种仪器软件定制的调试方案也难以重用于其它项目中。针对这种现状,本文提出了一种通用的,用于仪器软件调试与控制的解决方案。首先,本文对仪器软件体系结构进行了深入研究,并基于脚本语言Lua、命令行控制台、面向组件程序设计等技术,设计和实现了一种易于与已有仪器软件整合的虚拟仪器控制框架。该框架扩展了仪器软件的功能,为仪器软件提供了通用的调试指令与调试信息输入输出方式,标准的软件调试接口定义与实现方式,以及基于Lua脚本程序的仪器软件自动调试与自动控制方式。其次,为了在实际应用环境中对控制框架的功能进行验证,本文还设计和实现了一个虚拟音频示波器,用于和控制框架整合在一起,作为控制框架的测试平台。该示波器使用计算机声卡来采集音频输入信号,不依赖于专用的硬件模块,简化了测试平台的搭建。该示波器功能简单、结构清晰,反映了大多数仪器软件的工作方式,演示了控制框架在仪器软件中的应用方法。最后,本文进一步研究了Lua及其相关技术在仪器软件调试以外的用途。以某频谱分析仪为例,本文分析了其原有上层软件架构,并在其基础上做出改进,设计了一种基于Lua的组件式仪器软件开发模型。该模型将仪器软件划分为粒度更小的组件,不但有利于对各个组件进行单独地开发和测试,并且有利于相同功能的组件在不同的仪器软件开发项目中得到重用。计算机技术发展至今,已经积累了大量的理论与技术。如何更好地结合与应用现有技术解决问题,不但是一种需要,更是一种创新。本文将已有技术应用于仪器软件开发领域,取得了良好的效果。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 引言  8-12
  1.1 研究背景  8-9
  1.2 国内外技术发展现状  9-11
  1.3 本文工作内容  11-12
第二章 仪器软件多线程调试方法  12-18
  2.1 概述  12
  2.2 仪器软件结构分析  12-14
  2.3 多线程软件调试问题分析  14-15
  2.4 仪器软件调试方法  15-17
  2.5 小结  17-18
第三章 虚拟仪器控制框架的设计与实现  18-48
  3.1 概述  18
  3.2 需求分析  18-20
  3.3 总体设计  20-22
  3.4 脚本解析器设计  22-28
    3.4.1 核心功能  22-25
    3.4.2 控制台命令解析  25-27
    3.4.3 多线程脚本解析  27-28
  3.5 命令行控制台设计  28-36
    3.5.1 单窗口控制台  29-32
    3.5.2 多窗口控制台  32-33
    3.5.3 远程控制台  33-36
  3.6 组件编写方式  36-39
    3.6.1 脚本组件  36-37
    3.6.2 C 组件  37-39
  3.7 整合方式  39-43
    3.7.1 源代码整合  39-40
    3.7.2 静态库  40-41
    3.7.3 动态链接库  41-43
  3.8 应用方式  43-47
    3.8.1 程序调试  43-45
    3.8.2 脚本控制  45-46
    3.8.3 图形窗口  46-47
  3.9 小结  47-48
第四章 控制框架的功能验证与应用研究  48-66
  4.1 概述  48
  4.2 需求分析  48-50
  4.3 虚拟音频示波器设计  50-60
    4.3.1 总体设计  50-53
    4.3.2 数据采集模块设计  53-55
    4.3.3 视图模块设计  55-59
    4.3.4 控制模块设计  59-60
  4.4 控制框架功能验证  60-65
    4.4.1 控制框架的整合  60-61
    4.4.2 命令行调试  61-62
    4.4.3 测试脚本  62-64
    4.4.4 图形控制  64-65
  4.5 小结  65-66
第五章 仪器软件架构优化  66-74
  5.1 概述  66
  5.2 频谱分析仪软件架构分析  66-68
  5.3 组件式仪器软件开发模型  68-73
    5.3.1 整体架构  68-70
    5.3.2 组件封装  70-71
    5.3.3 组件间交互  71-73
  5.4 小结  73-74
第六章 结论  74-75
致谢  75-76
参考文献  76-78
在学期间的研究成果  78-79

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统
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