LabVIEW Corso Base II

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1 LabVIEW Corso Base II Corso sulla versione software 6.0 Edizione settembre 2000 Part Number G-01 Traduzione Luglio 2001 A Survey of Modern Computer-Based Experiments Copyright Copyright 2000 National Instruments Corporation. Tutti i diritti riservati. In base alle leggi sul copyright questa pubblicazione non può essere riprodotta o trasmessa in alcuna forma elettronica o meccanica, inclusa la fotocopia, la registrazione, la memorizzazione in banche dati, o tradotta, completamente o parzialmente, senza il consenso preventivo della National Instruments Corporation. I prodotti e i nomi delle società elencati sono marchi o nomi commerciali registrati delle rispettive società. Marchi LabVIEW, National Instrument e ni.com sono marchi registrati di National Instruments Corporation. I prodotti o le società citate sono marchi registrati o marchi delle rispettive società.

2 Indice Worldwide Technical Support and Product Information ni.com National Instruments Corporate Headquarters North Mopac Expressway Austin, Texas USA Tel: Worldwide Offices Australia , Austria , Belgium , Brazil , Canada (Calgary) , Canada (Ontario) , Canada (Québec) , China , Denmark , Finland , France , Germany , Greece , Hong Kong , India , Israel , Italy , Japan , Korea , Mexico (D.F.) , Mexico (Monterrey) , Netherlands , New Zealand , Norway , Poland , Portugal , Singapore , Spain , Sweden , Switzerland , Taiwan , United Kingdom LabVIEW Corso Base II ii National Instruments Corporation

3 Indice Indice Guida per lo studente A. Descrizione di questo manuale... GS-1 B. Prerequisiti... GS-3 C. Installazione del software per il corso... GS-4 D. Obiettivi del corso... GS-5 E. Tavola d orientamento... GS-6 F. Convenzioni adottate nel corso... GS-7 Lezione 1 Pianificazione di applicazioni in LabVIEW A. Il processo di pianificazione e di progetto B. Il processo di implementazione C. Tecniche di gestione degli errori D. Architetture di programmazione in LabVIEW E. Modelli di VI Sommario, trucchi e consigli Lezione 2 Progettazione di pannelli frontali A. Nozioni fondamentali sull interfaccia utente B. Utilizzo di cluster booleani come menu C. Nodi proprietà Proprietà comuni D. Proprietà dei grafici E. Riferimenti al controllo F. Menu run-time di LabVIEW (opzionale) G. Diagrammi d intensità Sommario, trucchi e consigli Esercizi aggiuntivi National Instruments Corporation iii LabVIEW Corso Base I

4 Indice Lezione 3 Tecniche di gestione dei dati A. Tecniche di gestione dei dati in LabVIEW B. Variabili locali C. Variabili globali D. Avvertenze importanti su variabili locali e globali E. DataSocket Sommario, trucchi e consigli Esercizi aggiuntivi Lezione 4 Tecniche avanzate di I/O su file A. Lavorare con file a flusso di byte B. File datalog di LabVIEW C. Salvataggio di dati su disco Sommario, trucchi e consigli Esercizi aggiuntivi Lezione 5 Sviluppo di grandi applicazioni in LabVIEW A. Assemblaggio di un applicazione in LabVIEW B. Caratteristiche di LabVIEW per lo sviluppo di progetti C. Strumenti di LabVIEW per la gestione di progetti Sommario, trucchi e consigli Esercizi aggiuntivi Lezione 6 Controllo delle prestazioni A. Panoramica sul multithreading e il multitasking in LabVIEW B. La finestra Profile C. Velocizzare i VI D. Memoria di sistema E. Ottimizzazione dell uso della memoria da parte dei VI Sommario, trucchi e consigli Appendice A. SubVI polimorfici... A-2 B. Grafica personalizzata in LabVIEW... A-7 C. Il Web Server in LabVIEW... A-14 D. Informazioni aggiuntive... A-19 E. Tabella delle corrispondenze dei caratteri ASCII... A-21 LabVIEW Corso Base II iv National Instruments Corporation

5 Guida per lo studente Grazie per aver acquistato il kit del Corso Base II di LabVIEW. Voi potrete iniziare a sviluppare un applicazione subito dopo aver completato gli esercizi di questo manuale. Questo manuale e il software di accompagnamento vengono utilizzati nel Corso Base II di LabVIEW a carattere pratico della durata di due giorni. Voi potete utilizzare l acquisto di questo kit per iscrivervi al corso senza versare la corrispondente quota di registrazione se vi registrate entro 90 giorni dall acquisto del kit. Visitate la sezione Customer Education del sito ni.com per i programmi dei corsi online, i prospetti, i centri di formazione, e la registrazione di classi. A. Descrizione di questo manuale Questo manuale vi insegna ad utilizzare LabVIEW per sviluppare applicazioni di test e misure, di acquisizione dati, di controllo degli strumenti, di memorizzazione dati, di analisi delle misure e di generazione di rapporti. Questo manuale presuppone che abbiate familiarità con Windows, Macintosh o Unix e che abbiate esperienza nella scrittura di algoritmi sotto forma di diagrammi di flusso o di schemi a blocchi e che inoltre abbiate svolto il Corso Base I o abbiate un esperienza equivalente. Il manuale è suddiviso in lezioni, ognuna delle quali copre un argomento o un insieme di argomenti. Ogni lezione consiste in: Un introduzione che descrive lo scopo della lezione e che cosa imparerete Una descrizione degli argomenti trattati nella lezione Un insieme di esercizi per fissare gli argomenti Un insieme di esercizi aggiuntivi per approfondimenti se il tempo lo consente Un sommario che sottolinea concetti importanti e le conoscenze impartite nella lezione National Instruments Corporation GS-1 LabVIEW Corso Base II

6 Guida per lo studente Diversi esercizi presenti in questo manuale utilizzano un dispositivo plugin multifunzione per l acquisizione dati (DAQ) collegato ad un DAQ Signal Accessory contenente un sensore di temperatura, un generatore di funzioni e dei LED. Se non possedete questo hardware, potete completare comunque la maggior parte degli esercizi. Assicuratevi di utilizzare le versioni demo dei VI quando lavorate con gli esercizi. Gli esercizi che richiedono esplicitamente dell hardware sono contrassegnati con l icona mostrata a lato. Potete anche utilizzare altro hardware rispetto a quello indicato precedentemente. Per esempio potete utilizzare un altro dispositivo DAQ della National Instruments collegato ad una sorgente di segnale, come ad esempio un generatore di funzioni. Ogni esercizio mostra una figura con un pannello frontale finito e lo schema a blocchi dopo che avete mandato in esecuzione il VI, come mostrato nell illustrazione seguente. Dopo ogni schema a blocchi segue una descrizione di ogni oggetto presente nello schema a blocchi. 1 Pannello frontale 2 Schema a blocchi 3 Commenti (questi non li inserite) LabVIEW Corso Base II GS-2 National Instruments Corporation

7 Guida per lo studente B. Prerequisiti Prima di utilizzare questo manuale, assicuratevi di avere i seguenti: (Windows) Windows 95 o successivi installato sul vostro computer; (Macintosh) Power Macintosh con sistema operativo MacOS o successivi; (UNIX) workstation Sun con Solaris 2.5 o successivi e software di sistema XWindows, una workstation modello HP 9000 serie 700 con HP-UX o successivi o un PC con Linux kernel 2.0.x o successivi per architetture Intel x86. (Windows) Dispositivo DAQ multifunzione configurato come device 1 utilizzando Measurement & Automation Explorer; (Macintosh) Dispositivo DAQ multifunzione nello Slot 1 DAQ Signal Accessory, conduttori e cavi LabView Professional Development System 6.0 o successivi (Opzionale) Un applicazione per word processing come (Windows) Notepad, WordPad, (Macintosh) TeachText, (UNIX) Text Editor, vi o vuepad I dischetti del Corso Base II di LabVIEW, contenenti i seguenti file: Nome file LVB2SW.exe LVB2Sol.exe LVB2Read.txt Descrizione Archivio contenente i VI utilizzati nel corso Archivio contenente gli esercizi completi del corso File di testo che descrive la procedura di installazione del software del corso National Instruments Corporation GS-3 LabVIEW Corso Base II

8 Guida per lo studente C. Installazione del software per il corso Seguite i passi seguenti per installare il software di LabVIEW Corso Base. Windows Macintosh UNIX 1. Avviate il programma denominato LVB2SW.exe. I file del corso verranno estratti nella directory c:\exercises\lv Basics 2. Basics2.llb verrà installata nella directory LabVIEW\user.lib. Quando avviate LabVIEW, comparirà una palette denominata Basics 2 Course nella palette User Libraries della palette Functions. 2. (Opzionale) Cliccate due volte su LVB2Sol.exe per installare le soluzioni di tutti gli esercizi nella directory c:\solutions\lv Basics Come mostrato nei punti 1 e 2 dell installazione sotto Windows, utilizzate un PC con Windows per estrarre i file e trasferirli nel vostro Macintosh. Se non avete accesso ad un PC, contattate National Instruments per i file decompressi. 2. Copiate i file sul vostro hard disk utilizzando la struttura a directory descritta nella sezione Windows. 1. Come mostrato nei punti 1 e 2 dell installazione sotto Windows, utilizzate un PC con Windows per estrarre i file e trasferirli nella vostra workstation. Se non avete accesso ad un PC, contattate National Instruments per i file decompressi. 2. Caricate il disco PC che state utilizzando per trasferire i file. Il corso presuppone la struttura a directory descritta nella sezione Windows. Copiate tutti i file nelle opportune locazioni. LabVIEW Corso Base II GS-4 National Instruments Corporation

9 Guida per lo studente D. Obiettivi del corso Il corso vi fornisce una preparazione che vi consente di: Comprendere il processo di sviluppo dei VI. Comprendere alcune architetture comuni di programmazione di VI. Progettare interfacce utente (pannelli frontali) efficaci. Utilizzare le tecniche di gestione dei dati nei VI. Utilizzare le tecniche avanzate di I/O su file. Utilizzare LabVIEW per creare le vostre applicazioni. Migliorare l utilizzo della memoria e le prestazioni dei vostri VI. Applicherete questi concetti nella Lezione 5, Sviluppo di applicazioni più grandi in LabVIEW. Nella Lezione 5, voi realizzerete un progetto che utilizza i VI che avete creato nelle Lezioni 1, 2, 3 e 4. Mentre questi VI singolarmente illustrano concetti e caratteristiche specifici di LabVIEW, essi fanno parte di un progetto più grande che completerete nella Lezione 5. Il progetto che realizzerete dovrà soddisfare i punti seguenti: Fornire un interfaccia utente a menu. Richiedere all utente di entrare nel programma con un nome e una password corretti. Se l immissione dei dati da parte dell utente non è corretta, disabilitare le altre caratteristiche. Acquisire dati con la specifica configurazione dell utente. L utente può analizzare un sottoinsieme di dati e salvare i risultati su file. L utente può caricare e visualizzare i risultati dell analisi precedentemente salvati su disco. Questo corso non vi fornisce le descrizioni seguenti: Metodi di programmazione in LabVIEW coperti dal LabVIEW Corso Base I. Teoria della programmazione Ogni VI interno, funzione o oggetto Lo sviluppo di un applicazione completa per ogni studente della classe. National Instruments Corporation GS-5 LabVIEW Corso Base II

10 Guida per lo studente E. Tavola d orientamento Pianificazione di applicazioni in LabVIEW Progettazione di pannelli frontali Sviluppo di diagrammi di flusso per il VI Application Exercise Realizzazione di: Menu di interfaccia utente, VI Acquire Data, VI Analyze & Present Data, VI Disable Controls Tecniche di gestione dei dati Realizzazione del VI Login Tecniche avanzate di I/O su file Realizzazione del VI Save Data to File (completa il VI Analysis & Present Data) Studio del VI View Analysis File Creazione di progetti più grandi Assemblaggio di parti per realizzare il VI Application Exercise e terminare il progetto Considerazioni sulle prestazioni LabVIEW Corso Base II GS-6 National Instruments Corporation

11 Guida per lo studente F. Convenzioni adottate nel corso» bold italic courier courier bold Arial narrow Click tasto destro Nel manuale del corso vengono adottate le convenzioni seguenti: Il simbolo» vi guida attraverso i menu nidificati e le opzioni delle finestre di dialogo fino all azione finale. La sequenza File»Page Setup»Options vi indica che dovete partire dal menu File, scegliere la voce Page Setup e quindi scegliere Options dall ultima finestra di dialogo. Questa icona indica una nota, e vi avverte di leggere una informazione importante. Questa icona vi indica che l esercitazione richiede un interfaccia GPIB plug-in o un dispositivo DAQ. Il testo in grassetto vi indica le voci che voi dovete selezionare o su cui cliccare del software, come le voci di menu e le opzioni della finestra di dialogo. Il testo in grassetto indica anche nomi di parametro, controlli e pulsanti del pannello frontale, finestre di dialogo, sezioni di finestre di dialogo, nomi di menu e nomi di palette. Il testo in corsivo indica variabili, enfasi, un riferimento incrociato o un introduzione ad un concetto chiave. Questo font indica anche del testo che dovete introdurre o un valore che dovete applicare. Il testo in questo font indica testo o caratteri che dovete inserire da tastiera, sezioni di codice, esempi di programmazione, ed esempi di sintassi. Questo font viene usato anche per nomi propri di drive di dischi, percorsi, directory, sottoprogrammi, nomi di dispositivi, funzioni, operazioni, variabili, nomi file ed estensioni, parti di codice. Il testo in questo font indica una piattaforma specifica e indica che il testo seguente si applica solo a quella piattaforma. (Macintosh) Premere <Command> e cliccare per ottenere la stessa azione di un click col tasto destro del mouse. National Instruments Corporation GS-7 LabVIEW Corso Base II

12 Guida per lo studente LabVIEW Corso Base II GS-8 National Instruments Corporation

13 Lezione 1 Pianificazione di applicazioni in LabVIEW Imparerete: Questa lezione descrive alcuni argomenti riguardanti lo sviluppo di applicazioni in LabVIEW, incluso il processo di progettazione, l organizzazione di subvi componenti e il processo di combinazione di questi componenti per creare un applicazione completa. Questa lezione descrive anche le comuni architetture di programmazione in LabVIEW tramite alcuni strumenti che vi aiutano nella realizzazione di VI. A. A pianificare e progettare nel modo migliore lo sviluppo di applicazioni in LabVIEW B. A convertire le vostre linee guida in subvi di LabVIEW C. A conoscere le tecniche di gestione degli errori D. A conoscere le architetture di programmazione in LabVIEW più comuni E. A conoscere i modelli dei VI National Instruments Corporation 1-1 LabVIEW Corso Base II

14 Lezione 1 Pianificazione di applicazioni in LabVIEW A. Il processo di pianificazione e di progetto Per impostare grandi progetti in LabVIEW, vedrete che di solito inizierete con un approccio di tipo top-down. Questo vuol dire che inizialmente definite le caratteristiche e le specifiche generali. Dopo aver definito i requisiti dell applicazione in base alle esigenze del vostro cliente, iniziate a sviluppare i subvi che volete eventualmente assemblare per creare il progetto completo. Questo stadio rappresenta il periodo di sviluppo bottom-up. Il riscontro con il cliente vi aiuta a determinare nuove caratteristiche e miglioramenti per la successiva versione del prodotto, riportandovi alla fase progettuale. Lo schema seguente illustra questo processo di sviluppo del progetto. Definizione del progetto Processo di confronto con il cliente Prove e rilascio del prodotto finale Progetto del diagramma di flusso Integrazione di subvi nel progetto Implementazione dei nodi come VI Prove sui subvi Top-Down Bottom-up Processo di sviluppo dei progetti in LabVIEW Progettare un diagramma di flusso vi aiuta a visualizzare il funzionamento della vostra applicazione e ad impostare la gerarchia complessiva del vostro progetto. Siccome LabVIEW è un linguaggio di programmazione a flusso di dati e i suoi schemi a blocchi sono simili a diagrammi di flusso tipici, è importante pianificare con cura questo diagramma. Potete implementare direttamente molti nodi del diagramma di flusso come subvi di LabVIEW. Pianificando con cura il diagramma di flusso prima dell implementazione della vostra applicazione in LabVIEW, potrete risparmiare del tempo successivamente. LabVIEW Corso Base II 1-2 National Instruments Corporation

15 Lezione 1 Pianificazione di applicazioni in LabVIEW Tenete comunque presente le seguenti linee guida per lo sviluppo del progetto: Definite accuratamente le specifiche del sistema. Determinate in maniera chiara le aspettative dell utente finale. Documentate che cosa deve effettuare l applicazione. Pianificate per il futuro modifiche ed aggiunte. B. Il processo di implementazione Dopo aver completato il processo di pianificazione, implementate la vostra applicazione sviluppando i subvi che corrispondono ai nodi del diagramma di flusso. Sebbene non possiate sempre adottare questo approccio, esso vi aiuta a rendere la vostra applicazione modulare. Definendo in maniera chiara una gerarchia delle specifiche della vostra applicazione, create uno schema per l organizzazione dei VI che sviluppate. Inoltre, la struttura a moduli rende più facile il test di piccole parti di un applicazione prima di passare ad una loro combinazione. Se realizzate un intera applicazione su un unico schema a blocchi senza subvi, potreste non essere in grado di iniziare un test senza prima aver realizzato la maggior parte dell applicazione. A quel punto, risulta molto difficile risolvere problemi che si dovessero presentare. Inoltre, effettuando test su parti più piccole di VI, più specifiche, potete determinare difetti di programmazione iniziali e correggerli prima di investire ore in implementazione. Prevedendo uno sviluppo modulare e gerarchico, è più facile mantenere il controllo del codice sorgente del vostro progetto e dello stato del progetto. Un altro vantaggio che deriva dall utilizzo di subvi è che sarà più facile in futuro apportare modifiche e miglioramenti all applicazione. Dopo aver realizzato e testato i subvi necessari, potrete completare l applicazione in LabVIEW. Questa è la parte di sviluppo bottom-up. National Instruments Corporation 1-3 LabVIEW Corso Base II

16 Lezione 1 Pianificazione di applicazioni in LabVIEW C. Tecniche di gestione degli errori Nel LabVIEW Corso Base I, avete utilizzato i cluster di error in e di error out per trasferire le informazioni sugli errori tra funzioni e subvi. Questi cluster di errore contengono tre parti di informazione un booleano di stato che indica un valore true per un errore, un numero che indica il codice di errore e la stringa sorgente che visualizza quale funzione o subvi ha generato l errore. Potete utilizzare la funzione Unbundle o Unbundle By Name che si trova nella palette Functions»Cluster per estrarre questa informazione come indicato nello schema a blocchi seguente. Cluster di errore I VI di gestione degli errori L esempio precedente illustra un tipico uso dell approccio error in/error out. I VI di I/O su File e le funzioni utilizzano i cluster di errore per passare le informazioni da un operazione alla successiva. Potete quindi utilizzare i VI di gestione degli errori dalla riga in basso della palette Time&Dialog per avvisare l utente di ogni condizione di errore verificatasi. Il VI Simple Error Handler prende il cluster error in o il valore del codice di errore e in caso di errore apre una finestra di dialogo che descrive l errore e le possibili ragioni di esso. Potete anche modificare il tipo di finestra di dialogo che si apre visualizzando un pulsante OK, non visualizzare per niente una finestra di dialogo o visualizzare una finestra di dialogo e fornire all utente la possibilità di continuare o di arrestare il VI. Il VI General Error Handler accetta il cluster error in o il valore del codice di errore e in caso di errore appare una finestra di dialogo del tipo specificato. Comunque potete anche impostare una lista di gestione degli errori per fare in modo che gli errori specificati siano cancellati o impostati quando occorre. LabVIEW Corso Base II 1-4 National Instruments Corporation

17 Lezione 1 Pianificazione di applicazioni in LabVIEW Potete inoltre utilizzare il VI General Error Handler per aggiungere errori alla tabella interna di descrizione degli errori. La tabella di descrizione degli errori descrive tutti gli errori di LabVIEW e le operazioni relative. Perciò potete aggiungere i vostri codici di errore e le descrizioni ai VI di gestione degli errori. Fate riferimento a LabVIEW Help per informazioni su come modificare i vostri VI di gestione degli errori. In caso di errore, i VI Simple Error Handler e General Error Handler aprono una finestra di dialogo che visualizza le informazioni contenute nel cluster di errore e i possibili motivi di quell errore come descritto nella tabella interna di descrizione degli errori. Talvolta avete linee separate di operazioni che vengono eseguite in parallelo da LabVIEW e ogni operazione mantiene i propri cluster di errore. Potete utilizzare il VI Merge Errors per combinare diversi cluster di errore in uno. Il VI Merge Errors controlla i cluster di errore in arrivo o la matrice dei cluster di errore e pone in uscita il primo errore trovato. Se non ci sono errori, LabVIEW restituisce il primo messaggio di avviso e il codice di errore è un valore positivo. Altrimenti LabVIEW fornisce una condizione di assenza di errore. National Instruments Corporation 1-5 LabVIEW Corso Base II

18 Lezione 1 Pianificazione di applicazioni in LabVIEW Inserimento della gestione degli errori nei vostri VI Dovreste inserire la gestione degli errori nei vostri VI in aggiunta all utilizzo dei cluster di errore per VI e funzioni interne. Per esempio, quando state costruendo un subvi da utilizzare in un progetto più grande, potreste non volere l esecuzione di subvi in caso di errore occorso precedentemente. Potete collegare i cluster di errore ad una struttura Case per considerare le condizioni di Error o No Error come mostrato nell esempio seguente. Inserite qui il codice da eseguire quando non ci sono stati errori Come mostrato nell esempio precedente, inserite il codice che volete eseguire nella condizione No Error e quindi definite il valore di errore in uscita corrispondente alla condizione in funzione di quello che avviene in quella condizione. Nell esercizio successivo realizzerete un VI che genera dati, li analizza e li presenta sul pannello frontale utilizzando i cluster di errore in modo appropriato. LabVIEW Corso Base II 1-6 National Instruments Corporation

19 Lezione 1 Pianificazione di applicazioni in LabVIEW Esercitazione 1-1 Obiettivo: Pannello frontale VI Generate & Analyze Data Realizzare un VI che generi, analizzi e visualizzi i dati utilizzando tecniche di gestione degli errori Realizzerete un VI che genera una sinusoide con rumore, calcola la risposta in frequenza di questi dati e rappresenta gli andamenti temporali e in frequenza su due grafici. Utilizzerete i cluster di errore e i VI di gestione degli errori per monitorare correttamente le condizioni di errore Nota Utilizzerete questo VI nell appendice. 1. Aprite un nuovo VI. 2. Aggiungete tre cursori verticali che si trovano nella palette Controls»Numeric, il pulsante Stop che si trova nella palette Controls»Boolean, e due grafici di forme d onda che si trovano nella palette Controls»Graph, come indicato nel pannello frontale precedente. Etichettateli opportunamente. Creerete due cluster Sampling Info e averaging parameters dallo schema a blocchi. National Instruments Corporation 1-7 LabVIEW Corso Base II

20 Lezione 1 Pianificazione di applicazioni in LabVIEW Schema a blocchi 3. Aprite e realizzate lo schema a blocchi utilizzando i componenti seguenti. a. Inserite un ciclo While che si trova nella palette Functions»Structures. Questo impone al VI di continuare a generare e ad analizzare i dati finché l utente clicca sul pulsante di Stop. Cliccate con il tasto destro del mouse sul terminale condizionale e selezionate Stop If True. b. Inserite il VI Sine Waveform che si trova nella palette Functions»Analyze»Waveform Generation. Questo VI genera una forma d onda sinusoidale con una data frequenza, ampiezza e impostazioni sul campionamento. Per creare il controllo del cluster con le impostazioni sul campionamento, cliccate con il tasto destro del mouse sul terminale d ingresso e selezionate Create»Control dal menu rapido. c. Inserite il VI Uniform White Noise Waveform che si trova nella palette Functions»Analyze»Waveform Generation. Questo VI genera un rumore bianco uniforme definito da ampiezza e informazioni sul campionamento. d. Inserite il VI Merge Errors che si trova nella palette Functions»Time & Dialog. Questo VI combina i cluster di errore che provengono dai VI Sine e Noise in un unico cluster di errore. e. Inserite il VI Add Waveforms che si trova nella palette Functions»Waveform»Waveform Operations. Questa funzione somma le due forme d onda per ottenere una sinusoide con rumore. f. Inserite il VI FFT Power Spectrum che si trova nella palette Functions»Analyze»Waveform Measurements. Questo VI calcola la risposta in frequenza dell ingresso della forma d onda tempo-variante e media i dati secondo i parametri specificati. LabVIEW Corso Base II 1-8 National Instruments Corporation

21 Lezione 1 Pianificazione di applicazioni in LabVIEW Per creare il controllo del cluster dei parametri della media, cliccate con il tasto destro del mouse sul terminale d ingresso e selezionate Create»Control dal menu rapido. g. Inserite la funzione Wait Until Next ms Multiple che si trova nella palette Functions»Time & Dialog. Questa funzione determina l esecuzione del ciclo While ogni mezzo secondo. Per creare una costante, cliccate con il tasto destro del mouse sul terminale d ingresso e selezionate Create»Constant dal menu rapido. h. Inserite la funzione Unbundle By Name che si trova nella palette Functions»Cluster. Questa funzione estrae il booleano di stato dal cluster di errore in modo da arrestare il ciclo in caso di errore. i. Inserite la funzione Or che si trova nella palette Functions»Boolean. Questa funzione combina il Boolean dello stato di errore e il pulsante Stop del pannello frontale affinché il ciclo si fermi se uno di questi valori diventa True. j. Inserite il VI Simple Error Handler che si trova nella palette Functions»Time & Dialog. Una finestra di dialogo appare in questo VI in caso di errore e visualizza informazioni sull errore. 4. Salvate questo VI come Generate & Analyze Data.vi nella directory c:\exercises\lv Basics Osservate come i VI che avete utilizzato nello schema a blocchi gestiscono gli errori. Cliccate due volte sul VI Sine Waveform e aprite il suo schema a blocchi. Notate che la prima cosa che fa è di osservare l errore nel cluster per verificare l esistenza di errori precedenti. Se c è stato un errore, LabVIEW fornisce una forma d onda vuota e passa all esterno le informazioni sull errore. Se non ci sono stati errori, LabVIEW genera una forma d onda sinusoidale con i parametri d ingresso specificati. 6. Avviate il VI. Potete regolare i controlli del pannello frontale per vedere i cambiamenti temporali e in frequenza delle forme d onda. Potete forzare un errore inserendo valori sbagliati in questi controlli. Per esempio, una frequenza di campionamento Fs troppo bassa o troppo alta fornisce un errore. Attivando l averaging mode, potete estrarre il picco della sinusoide dal rumore indipendentemente dalle ampiezze. Notate come agiscono le diverse tecniche di media sul segnale. 7. Fermate il VI e chiudetelo quando avete finito. Fine dell esercitazione 1-1 National Instruments Corporation 1-9 LabVIEW Corso Base II

22 Lezione 1 Pianificazione di applicazioni in LabVIEW D. Architetture di programmazione in LabVIEW Architettura di VI semplice Potete sviluppare meglio programmi in LabVIEW e in altri linguaggi di programmazione se seguite tecniche e architetture di programmazione coerenti. I programmi strutturati sono più facili da mantenere e da capire. Ora che avete creato diversi VI in LabVIEW sia nel LabVIEW Corso Base I che in esperienze di programmazione simili, questo concetto di programmazione strutturata viene descritto più in dettaglio. Uno dei modi migliori per creare un architettura di programmazione che sia facile da comprendere è di seguire tecniche di programmazione modulare e realizzare subvi per operazioni ripetute o raggruppabili per analogia. Per esempio, fate riferimento al VI che avete realizzato nell esercitazione 1-1. I subvi che avete utilizzato rendono il VI molto facile da seguire e da capire ed ogni parte può essere riutilizzata in altri VI. Con la documentazione dello schema a blocchi e quella presente nell opzione File»VI Properties»Documentation, un VI modulare è facile da capire e da modificare nel futuro. Potete strutturare i VI in maniera diversa a seconda della funzionalità che volete assegnarli. Questa sezione descrive alcuni tipi comuni di architetture per VI, con i loro vantaggi/svantaggi semplice, generale, a cicli paralleli, a condizioni multiple e a macchine di stato. Quando fate dei calcoli o effettuate delle misure veloci di laboratorio, non avete bisogno di un architettura complessa. Il vostro programma potrebbe essere un singolo VI che esegue una misura, o un calcolo e visualizza o registra i dati su disco. L architettura di VI semplice di solito non richiede un azione specifica di avvio o di stop da parte dell utente e il VI può essere attivato quando l utente clicca sul pulsante di run. Oltre ad essere utilizzata per semplici applicazioni, questa architettura viene usata per componenti funzionali all interno di applicazioni più grandi. Potete convertire questi semplici VI in subvi che vengono usati come blocchi costituenti di applicazioni più grandi. LabVIEW Corso Base II 1-10 National Instruments Corporation

23 Lezione 1 Pianificazione di applicazioni in LabVIEW Architettura generale di un VI Il pannello frontale e lo schema a blocchi precedente sono del VI Convert C to F che avete realizzato nel LabVIEW Corso Base I. Questo VI esegue l unico compito di convertire un valore da gradi Celsius in gradi Fahrenheit. Potete utilizzare questo semplice VI in altre applicazioni che necessitano di questa conversione senza aver bisogno di ricordare l equazione. Nel progettare un applicazione, generalmente dovete passare attraverso tre fasi: Inizializzazione Applicazione principale Chiusura Questa sezione viene utilizzata per inizializzare l hardware, leggere le informazioni di configurazione dai file o per richiedere all utente la posizione dei file. Questa sezione in generale consiste in almeno un ciclo che viene ripetuto fino a quando l utente decide di uscire dal programma o il programma si arresta per altri motivi come il completamento di un I/O. Questa sezione di solito si occupa di chiudere i file, di scrivere le informazioni di configurazione su disco o di ripristinare l I/O sullo stato di default. Lo schema a blocchi seguente mostra questa architettura generale. Per applicazioni semplici, il ciclo dell applicazione principale può essere abbastanza semplice. Quando avete interfacce utente complicate o eventi multipli, come ad esempio azioni dell utente, trigger sull I/O e così via, questa sezione può diventare più complicata. Le illustrazioni successive mostrano le strategie di progetto che potete adottare per progettare grandi applicazioni. Inserite qui il vostro codice National Instruments Corporation 1-11 LabVIEW Corso Base II

24 Lezione 1 Pianificazione di applicazioni in LabVIEW Notate nello schema a blocchi precedente che i collegamenti del cluster di errore controllano l ordine di esecuzione delle tre sezioni. Il ciclo While non può iniziare l esecuzione se il VI Startup non ha finito l esecuzione e ha fornito il cluster di errore. Di conseguenza, il VI Shutdown non può essere eseguito finché il programma principale all interno del ciclo While non ha terminato l esecuzione e il cluster di errore è passato all esterno del ciclo. Un altra cosa da notare nello schema a blocchi precedente è la funzione di attesa. Una funzione di attesa è necessaria in molti cicli soprattutto se quel ciclo sta monitorando un ingresso da parte dell utente sul pannello frontale. Senza la funzione di attesa, il ciclo potrebbe rimanere in esecuzione continuativamente, utilizzando tutte le risorse del sistema. La funzione di attesa forza l esecuzione asincrona del ciclo anche se l intervallo di attesa viene impostato su zero millisecondi. Se le operazioni all interno del ciclo principale dipendono da azioni dell utente, allora il periodo di attesa può essere aumentato ad un livello accettabile per i tempi di reazione. Un attesa di ms è di solito buona per la maggior parte degli utenti che non si accorgono del ritardo tra la pressione di un pulsante e la successiva esecuzione di un azione. Architettura di VI a cicli paralleli Alcune applicazioni richiedono che il programma risponda a diversi eventi concorrenti e li esegua. Un modo di progettare la sezione principale di questa applicazione è di assegnare un ciclo differente ad ogni evento. Per esempio, potreste avere un ciclo differente per ogni pulsante del pannello frontale associato ad un azione e per ogni altro genere di eventi, come una selezione di menu, trigger su I/O e così via. Lo schema a blocchi seguente mostra l architettura di VI a cicli paralleli. Inserite qui il codice per il primo processo Inserite qui il codice per il secondo processo Questa struttura è lineare e va bene per alcuni VI semplici del tipo a menu in cui si aspetta che l utente selezioni un pulsante tra tanti che portano ad azioni differenti. Questa architettura di VI è vantaggiosa rispetto ad altre tecniche anche nel consentire che un evento non vi impedisca di LabVIEW Corso Base II 1-12 National Instruments Corporation

25 Lezione 1 Pianificazione di applicazioni in LabVIEW rispondere ad altri eventi aggiuntivi. Per esempio, se un utente seleziona un pulsante che determina la comparsa di una finestra di dialogo, i cicli paralleli possono continuare a rispondere ad eventi di I/O. Quindi, il vantaggio principale dell architettura di VI a cicli paralleli è la sua abilità nel gestire processi multipli indipendenti e contemporanei. Gli svantaggi principali dell architettura a cicli paralleli riguardano il coordinamento e la comunicazione tra cicli differenti. Il pulsante Stop per il secondo ciclo nello schema a blocchi precedente è una variabile locale. Non potete utilizzare delle linee per passare i dati tra i cicli, perché ciò impedirebbe l esecuzione in parallelo dei cicli. Invece dovete usare delle tecniche globali per passare le informazioni tra i processi. Ciò può portare a condizioni di conflitto in cui compiti differenti tentano di leggere e di modificare gli stessi dati contemporaneamente determinando risultati inconsistenti e rendendo difficile la ricerca degli errori. Nota Fate riferimento alla Lezione 3, Tecniche di gestione dei dati, di questo corso, per ulteriori informazioni sulle variabili globali, sulle variabili locali e le condizioni di conflitto. Architettura di VI con strutture Case multiple Lo schema a blocchi seguente mostra come progettare un VI che possa gestire eventi multipli che possono passare dati in avanti e all indietro. Invece di usare cicli multipli, potete utilizzare un singolo ciclo che contenga strutture Case separate per ogni evento. Questa architettura di VI dovrebbe essere usata anche nella situazione in cui avete diversi pulsanti sul pannello frontale e ognuno attiva eventi diversi. Le condizioni FALSE seguenti sono vuote. Codice della Azione 1 Codice della Azione 2 Un vantaggio di questa architettura è che potete utilizzare delle linee per passare i dati. Ciò aumenta la leggibilità. Inoltre riduce il bisogno di utilizzare dati globali e di conseguenza rende meno probabile che incontriate situazioni di conflitto. Potete utilizzare i registri a scorrimento sulla cornice del ciclo per riportare i valori da un iterazione alla successiva, passando anche i dati. National Instruments Corporation 1-13 LabVIEW Corso Base II

26 Lezione 1 Pianificazione di applicazioni in LabVIEW Esistono diversi svantaggi nell architettura di VI con strutture Case multiple. Innanzitutto potete finire con l avere schemi a blocchi che sono molto grandi e difficili da leggere, modificare e correggere. Inoltre, siccome tutti i gestori degli eventi sono nello stesso ciclo, ognuno viene gestito in modo seriale. Di conseguenza, se un evento prende molto tempo, il vostro ciclo non riesce a gestire altri eventi. Un problema collegato è che gli eventi sono gestiti alla stessa velocità siccome nessun evento può essere ripetuto finché tutti gli oggetti nel ciclo While hanno terminato. In alcune applicazioni, potreste aver bisogno di impostare la priorità degli eventi sull interfaccia utente per renderli sufficientemente confrontabili con gli eventi di I/O. Architettura di VI con macchine a stati Potete realizzare schemi a blocchi più compatti utilizzando una singola struttura Case per gestire tutti i vostri eventi. L architettura di VI con macchine a stati è un metodo per il controllo dell esecuzione di VI in modo non lineare. Questa tecnica di programmazione è molto utile in VI che sono frazionabili in diversi compiti semplici, come nei VI che agiscono come interfaccia utente. Create una macchina a stati in LabVIEW con un ciclo While, una struttura Case e un registro a scorrimento. Ogni stato della macchina a stati è una condizione nella struttura Case. Inserite i VI e altro codice che volete eseguire nella condizione corretta. Un registro a scorrimento memorizza lo stato da eseguire fino all iterazione successiva del ciclo. Lo schema a blocchi della macchina a stati è mostrato nelle figure seguenti. LabVIEW Corso Base II 1-14 National Instruments Corporation

27 Lezione 1 Pianificazione di applicazioni in LabVIEW Codice della Azione 1 Codice della Azione 2 In questa architettura, progettate l elenco dei possibili eventi, o stati, e quindi mappateli ognuno su una condizione. Per il VI dello schema a blocchi precedente, gli stati possibili sono startup, idle, event 1, event 2 e shutdown. Questi stati sono memorizzati in una costante. Ogni stato ha la sua condizione in cui potete inserire i nodi opportuni. Mentre una condizione è in esecuzione, lo stato successivo viene determinato sulla base del risultato corrente. Lo stato successivo viene memorizzato nel registro a scorrimento. In caso di errore in uno degli stati, viene richiamata la condizione shutdown. Il vantaggio dell architettura con macchine a stati è che lo schema a blocchi può diventare molto più piccolo, rendendone più facile la lettura e la correzione. Un inconveniente della struttura Sequence è che non si può saltare o interrompere un frame. L architettura con macchine a stati risolve questo problema perché ogni condizione determina quale stato dev essere eseguito successivamente. Uno svantaggio dell architettura con macchine a stati è che con questo approccio potete perdere degli eventi. Se due eventi si presentano nello stesso istante, questo modello gestisce il primo e perde il secondo. Ciò può condurre ad errori che sono difficili da correggere perché possono presentarsi solo occasionalmente. Versioni più complesse dei VI con architettura con macchine a stati contengono codice aggiuntivo che realizza una coda di eventi e stati e così non li perdete. National Instruments Corporation 1-15 LabVIEW Corso Base II

28 Lezione 1 Pianificazione di applicazioni in LabVIEW Note aggiuntive sulle architetture di programmazione Come con altri linguaggi di programmazione, vengono usati diversi metodi e tecniche di programmazione quando si progetta un VI in LabVIEW. Le architetture mostrate in questa sezione costituiscono dei metodi comuni per fornirvi un idea di come si deve affrontare la scrittura di un VI. Le strutture dei VI diventano molto più complicate al crescere delle dimensioni delle applicazioni e quando vengono combinati diversi tipi di hardware, di interfacce utente e metodi di verifica degli errori. Tuttavia, vedrete utilizzare queste stesse architetture di programmazione di base. Esaminate gli esempi più grandi e le demo che vengono fornite con LabVIEW e descrivete quale architettura di VI viene usata e perché. Risorse aggiuntive per la realizzazione di applicazioni in LabVIEW sono descritte nel manuale LabVIEW Development Guidelines. Nel paragrafo successivo realizzerete un VI che utilizza una semplice architettura di VI per verificare il nome e la password di un utente. LabVIEW Corso Base II 1-16 National Instruments Corporation

29 Lezione 1 Pianificazione di applicazioni in LabVIEW Esercitazione 1-2 Obiettivo: Pannello frontale VI Verify Information Realizzare un VI che mostri una semplice architettura. Realizzerete un VI che accetta un nome e una password e verifica la corrispondenza in una tabella contenente le informazioni degli impiegati. Se il nome e la password coincidono, vengono forniti, come verifica, il nome e un oggetto booleano. Nota Utilizzerete questo VI nella Lezione Aprite un VI e realizzate il pannello frontale precedente. Modificate i controlli a stringa come descritto nelle etichette cliccando con il tasto destro del mouse sul controllo. Il controllo Table che si trova nella palette Controls»List & Table è una matrice bidimensionale di stringhe in cui la prima cella è l elemento 0,0. 2. Inserite le informazioni mostrate nel pannello frontale precedente in Table e salvate questi valori come default cliccando con il tasto destro del mouse su Table e selezionando Data Operations»Make Current Value Default dal menu rapido. National Instruments Corporation 1-17 LabVIEW Corso Base II

30 Lezione 1 Pianificazione di applicazioni in LabVIEW Schema a blocchi Il nome corrisponde Il nome non corrisponde 3. Aprite e realizzate lo schema a blocchi precedente utilizzando i componenti seguenti. a. Inserite un ciclo While che si trova nella palette Functions»Structures. Questo consente al VI di effettuare continuamente verifiche finché c è una corrispondenza di nome o non ci sono più righe nella tabella. Notate che è abilitata l indicizzazione sulla matrice dei nomi ma non sulle altre due voci inserite all interno del ciclo While. Abilitate l indicizzazione cliccando con il tasto destro del mouse sul tunnel e selezionando Enable Indexing dal menu rapido. b. Inserite una struttura Case che si trova nella palette Functions»Structures. Se l ingresso Nome coincide con una voce presente nell elenco della prima colonna della tabella, allora vengono verificate anche le password. Se Nome non corrisponde all inserimento corrente, il ciclo passa all iterazione successiva. Prima di creare una costante booleana nella condizione False, completate i collegamenti della condizione True. Quindi selezionate la condizione False e cliccate con il tasto destro del mouse il tunnel bordato di verde e selezionate Create»Constant dal menu rapido. c. Inserite la funzione Index Array che si trova nella palette Functions»Array. Questa funzione viene utilizzata per tirare fuori la matrice dei nomi dalla tabella. Quando collegate la tabella all ingresso della matrice di questa funzione, appaiono due indici, di riga e di colonna. LabVIEW Corso Base II 1-18 National Instruments Corporation

31 Lezione 1 Pianificazione di applicazioni in LabVIEW Cliccate con il tasto destro del mouse sull indice inferiore, di colonna, e selezionate Create»Constant dal menu rapido. Utilizzerete due di queste funzioni, quindi fatene una copia e inseritela nella struttura Case alla condizione True. d. Inserite la funzione Array Size che si trova nella palette Functions»Array. Questa funzione fornisce le dimensioni della matrice dei nomi. e. Inserite la funzione Decrement che si trova nella palette Functions»Numeric. Questa funzione decrementa di uno il numero dei nomi della matrice così si può controllare il ciclo While che parte da 0. f. Inserite la funzione Equal? che si trova nella palette Functions»Comparison. Utilizzerete due di queste funzioni per verificare se l ingresso Nome coincide con una voce della tabella e analogamente per Password. g. Inserite la funzione Less Than? che si trova nella palette Functions»Comparison. Questa funzione controlla il terminale condizionale del ciclo While. Il ciclo continua ad essere eseguito finché il numero di iterazione corrente è inferiore al numero di righe nella tabella. h. Inserite la funzione Not Or che si trova nella palette Functions»Boolean. Questa funzione controlla anch essa il terminale condizionale del ciclo While affinché il ciclo continui fino a quando viene trovata una coincidenza o non ci sono più righe nella tabella. i. Inserite la costante Empty String che si trova nella palette Functions»String. Utilizzerete due di queste costanti, una per la condizione True e l altra per la False. Se i nomi corrispondono ma non le password o se nessuno dei due corrisponde, allora viene fornita una stringa vuota nell indicatore Nome Confermato. j. Inserite la funzione Select che si trova nella palette Functions»Comparison. Questa funzione viene usata con la verifica della password. Se la password corrisponde, il nome corrente viene inviato all indicatore Nome Confermato; altrimenti viene inviata la stringa vuota. 4. Salvate il VI come Verify Information.vi. 5. Andate sul pannello frontale ed assicuratevi di avere alcuni nomi, i nomi non devono essere gli stessi usati nel manuale del corso, e password nel controllo della tabella. Se non lo avete già fatto, cliccate con il pulsante destro del mouse sulla tabella e selezionate Data Operations»Make Current Values Default così nomi e password vengono memorizzati permanentemente nella tabella. National Instruments Corporation 1-19 LabVIEW Corso Base II

32 Lezione 1 Pianificazione di applicazioni in LabVIEW 6. Inserite i valori nei controlli Nome e Password ed avviate il VI. Se Nome e Password coincidono con una delle righe presenti in tabella, viene fornito il nome nell indicatore Nome Confermato e si accende il LED Verificato. Altrimenti viene fornita una stringa vuota e il LED è spento. Assicuratevi di provare diverse combinazioni di nomi e password per verificare il comportamento corretto del VI. 7. Create un icona per questo VI perché lo utilizzerete come subvi in un esercizio più avanti. Per creare l icona, cliccate con il tasto destro del mouse sull icona nell angolo superiore destro del pannello frontale o dello schema a blocchi e selezionate Edit Icon dal menu. Disegnate un icona simile a quella mostrata qui. 8. Create il riquadro dei connettori per questo VI cliccando con il tasto destro del mouse sull icona del pannello frontale e selezionando Show Connector dal menu rapido. Selezionate uno schema e collegate gli oggetti del pannello frontale ai terminali come mostrato nel riquadro dei connettori seguente. 9. Salvate il VI con lo stesso nome. 10. Arrestate e chiudete il VI quando avete finito. Fine dell esercitazione 1-2 LabVIEW Corso Base II 1-20 National Instruments Corporation

33 Lezione 1 Pianificazione di applicazioni in LabVIEW E. Modelli di VI Nell ultima sezione, avete imparato qualcosa sulle architetture di programmazione dei VI. Affinché non dobbiate partire da zero nella realizzazione di un nuovo VI con un pannello frontale e uno schema a blocchi vuoto, vengono inclusi nel pacchetto di LabVIEW alcuni modelli. Questi modelli si trovano nella directory LabVIEW 6\Templates e contengono file con l estensione.vit. LabVIEW fornisce alcuni modelli di base e comunque non tutte le architetture di VI descritte sono disponibili come modelli. Potete salvare un VI che avete creato come modelli utilizzando l opzione File»Save with Options come mostrato nella seguente finestra di dialogo. Questa opzione vi consente di salvare architetture di VI e altre strutture di programmazione che utilizzate spesso per i vostri modelli. Ora esaminerete un paio di modelli. National Instruments Corporation 1-21 LabVIEW Corso Base II

34 Lezione 1 Pianificazione di applicazioni in LabVIEW Esercitazione 1-3 Obiettivo: Pannello frontale VIT Timed While Loop with Stop e State Machine Esaminare due modelli di VI forniti con LabVIEW. Esaminerete i modelli di VI che mostrano sia l architettura con la macchina a stati sia quella generale. Schema a blocchi 1. Aprite il Timed While Loop with Stop.vit dalla directory LabVIEW 6\Templates. Il pannello frontale contiene solo il pulsante di Stop. 2. Aprite ed esaminate lo schema a blocchi. 3. Noterete come questo VI possieda l architettura generale di un VI. Esso contiene un ciclo While che si arresta quando cliccate sul pulsante del pannello frontale e una funzione di attesa nel ciclo assicura che questo ciclo non utilizzi tutte le risorse del sistema. 4. Tornate al pannello frontale ed avviate il VI. Esso non fa niente ma continua l esecuzione fino a quando premete il pulsante di Stop. 5. Arrestate e chiudete il VI quando avete finito. 6. Aprite il State Machine.vit dalla directory LabVIEW 6\Templates. Il pannello frontale è vuoto. LabVIEW Corso Base II 1-22 National Instruments Corporation

35 Lezione 1 Pianificazione di applicazioni in LabVIEW Schema a blocchi 7. Aprite ed esaminate lo schema a blocchi. 8. Questa architettura con macchine a stati è implementata in un modo leggermente diverso da quello descritto precedentemente. Questo VI utilizza una costante di stringa per contenere gli stati della struttura Case mentre il VI mostrato precedentemente usava una del tipo enumerated, simile al controllo di tipo ring, per controllare gli stati. Siccome la struttura Case accetta sia numeri che stringhe, non importa come avete specificato i differenti stati. La chiave nell architettura con macchine a stati è che avete un ciclo While con una struttura Case all interno in cui ogni condizione è uno stato differente dell applicazione complessiva. Lo stato successivo viene determinato mentre il VI è in esecuzione sulla base di quello che accade nello stato corrente. 9. Chiudete il VI quando avete finito. Fine dell esercitazione 1-3 National Instruments Corporation 1-23 LabVIEW Corso Base II