AF(操作者框架)系列(1)-LabVIEW中的模块化应用概述

时间:2024-05-18 19:46:43

一、引子

在前面对LabVIEW介绍的文章中,关于框架开发的内容涉及很少。为了讲解操作者框架(Actor Framework)的优缺点,也只是拿出来QDSM(Queue-Driven State Machine )框架进行了比较。

所以,在写这个开篇之前,其实一直想一篇关于LabVIEW框架开发的文章,讲解一下当前的LabVIEW开发环境中,主要有哪些框架,各自的优缺点、使用情景,以及框架的演变历程。腹稿有了大致的架构,写完这篇文章,准备再找个时间写一下。

二、正文

本系列有13个视频,但是最后一个是基于NXG版本的开发,当前坑比较多,暂不考虑使用。

所以准备写12篇笔记文章。

首先,进入本系列视频文章的解读:

在这个系列中,目的是让大家了解如何使用Actor Framework,在LabVIEW中开发面向操作者的应用程序。操作者框架是LabVIEW中的一个高级概念,也是当前可以使用的官方支持的快速开发框架。

编程人员总希望以稳定可靠的方式,尽可能多地重用代码。而Actor Framework(以下文中简称AF)满足这个需求,它支持代码重用。使用AF还有很多其他好处,当然,也有一些缺点,我们将在这个系列中的后面的文章中介绍这些缺点。

本系列的技术文章讲解,需要技术人员可以熟练使用QMH模式,在LabVIEW中进行模块化软件开发的能力。

首先,我们将使用QMH模式,编写一个基本需求,来演示其如何工作的。然后,再使用AF替代,用以表明这可能是一种更好的软件开发方法。

根据常用的最佳软件设计原则,我们将代码分成具有高内聚性和低内聚性的模块。

为了举例说明这一点,在一个简单的数据显示应用程序中,我们编写一个数据采集模块、一个文件i/o模块、一个用户界面模块和一个控制模块,来组织不同循环之间的所有消息。程序框图如下:

 AF(操作者框架)系列(1)-LabVIEW中的模块化应用概述

 

 

然后将基本的功能模块用QMH框架写出来,如下图:

 AF(操作者框架)系列(1)-LabVIEW中的模块化应用概述

 

 

用户界面模块实际上由两个循环组成,一个是基于事件的循环,另一个是基于键值的循环。

所谓的高内聚性,就是每个模块都应该有一个明确的目的,只负责一件事,例如用户界面模块只负责接收和显示数据或响应用户输入,但它不负责判断文件是不是你的,也不具备做文件i/o的能力。低耦合,意味着一个模块不应该依赖于另一个模块。例如,即使I/O文件没有加载,用户界面也应该运行。

所以,内聚性指的是模块本身如何编写,而耦合指的是模块如何依赖于其他模块。高内聚性的主要好处是它的可读性,如果你在一个模块中有密切相关的函数,那么很清楚该模块做什么的,也使该模块变得可维护。

举个可维护性的例子,假如,在写入一个文件时有一个bug,您知道另一个必须出现在两个文件I/O模块中,因此您可以很快的测试那些特定的函数,来判断问题所在。

因为该模块只有一个明确的用途,该模块也变得高度可重用,。

如果您有其他需要使用文件i/o模块的应用程序,则有一个明确的目的:它们可以在您想要的任意多个应用程序中将其放到您的框图中,因为低耦合的好处是可维护性,因此对特定模块的更改仅限于该单个模块,而不会对其他模块产生连锁反应模块可测试性。因此,单元测试中涉及的模块可以保持在最低限度。如果所有功能都是一个模块的一部分,那么您可以使用同一个模块测试这些功能。

现在我们知道为什么有这些单独的循环,让我们来演示如何在循环之间进行通信。

 AF(操作者框架)系列(1)-LabVIEW中的模块化应用概述

 

 

首先,点击开始按钮,消息依次在“用户接口模块”、“信息处理循环”、“数据采集模块”进行传递,实现了各模块的功能运行。

综上,搭建了整个通信系统,即队列或用户事件,这些队列或用户事件的引用将存储在功能全局变量(FGVs)中,与其他模块共享。在实际运行过程中,并非所有模块都需要实际加载,它们可以在运行时异步动态启动。

虽然,这只是一个模块化软件开发的概况,但基本覆盖了已知的大多数情况,如果您注意到这些“用户界面模块”、“消息处理循环”、“数据采集模块”,它们都是完全相同的代码,但是不得不重复它三次,所以如果使用QMH框架,通过努力,可以将部分的逻辑封装成子程序,放在单独的项目库中,以简化程序,但仍然有些重复。

 AF(操作者框架)系列(1)-LabVIEW中的模块化应用概述

 

 

现在,我们可以使用一种更为结构化的技术,在开发代码时,最大化将代码重用和高效使用。而这正是AF所具备的特性。所以在下一篇文章解读中,要向您展示AF是如何派生的,以便展示它如何解决代码重用的问题,特别是在这样的模块化应用程序中。


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