基于VB 的程控仪器编程方法

王笑怡，张 雷，张海涛

（1.中国电子科技集团公司第四十七研究所，沈阳110000；2.中国人民解放军95979 部队，山东新泰271207）

1 引 言

目前，在科研院校及企业的科研生产中大量使用程控仪器，但对仪器的使用普遍是各自独立的工作，仪器间的协同工作完全依赖人工干预，没有形成统一体，对仪器的应用开发仍处于初级阶段[1]。在当前发展生产力、提升劳动效率的趋势下，全球企业和科研单位掀起了自动化测试的浪潮[2]，对程控仪器的进一步编程开发势在必行。

在工控测试系统中使用到的程控仪器通常具有GPIB、LAN、USB、串口等硬件接口[3]，支持用于仪器编程的标准I/O 函数库，即VISA 库[4]。计算机通过软件编程调用VISA 库函数与程控仪器进行通信，从而实现自动测量、数据存储、汇总、分析等[5－6]。

VB 是一种应用广泛的可视化编程语言，具有高效、快速、界面设计功能强大等特点[7]，以其为开发平台，可以快速地创建应用程序，缩短开发周期。在VB 开发环境下使用VISA 库对程控仪器编程，通常使用自定义函数编程、ActiveX 控件和ActiveX EXE三种设计方法。

在此以一个应用实例为背景，阐述这三种设计方法的实现过程。本实例是在VB 中调用VISA 库中的函数，对连接在USB 端口的KEYSIGHT 34470A数字多用表（以下简称程控仪器）进行编程控制，实现连接程控仪器、设置VDC 测量功能、读取测量结果等功能。整体控制流程如图1 所示，在“连接”按钮的Click 事件中实现连接程控仪器并设置为VDC测量功能，在Timer1 控件的Timer 事件中读取测量结果。

图1 程序控制事件流程图

2 自定义函数编程方法

2.1 实现方法

自定义函数编程是将程控仪器的操作指令直接嵌入在程序函数中，通过调用函数实现对程控仪器的控制。主要实现方法是在自定义函数中调用VISA 库函数，完成对程控仪器的控制，步骤如下：

1) 创建工程，添加窗体并按图2 放置控件；

图2 自定义函数编程方法窗体设计

2) 向工程中添加 VISA 模块（VISA 函数库）；

3) 在窗体模块中添加如下的自定义函数：

4) 在窗体模块中“连接”按钮的Click 事件中，调用Connect 函数连接程控仪器，调用SetFunction 函数设置程控仪器为VDC 测量功能；在定时器Timer事件中调用GetValue 函数读取测量结果并显示。

2.2 运行效果及优缺点

上述编程方法的实际工作界面与运行结果如图3 所示。采用自定义函数编程方法，由于程控仪器的操作指令直接嵌入在程序函数中，代码量较少，函数与客户端处于同一个进程，使用同一个执行线程，访问速度快捷[8]。但是，这种方法编写的程序，不易移植或不能被其他程序调用，同时受VB 的进程/线程管理机制的限制，如果客户端同时管理多个程控仪器时，处理不及时可能会出现线程阻塞现象，导致数据丢失。

图3 基于自定义函数编程方法运行效果

3 ActiveX 控件编程方法

利用VB，可以通过ActiveX 技术，把自有业务封装后，再和一般的部件组合起来，编译成.OCX 文件提供给其他应用程序使用。在提供对象时必须遵循ActiveX 的规范。其他应用程序使用 ActiveX 控件的方法，与使用标准内装的控件完全一样。在程序中加入ActiveX 控件后，它将成为开发和运行环境的一部分，并为应用程序提供新的功能。

3.1 实现方法

通过创建自定义ActiveX 控件，将与程控仪器相关的业务（如调用VISA 库函数实现对程控仪器的控制）封装在控件内部，控件通过属性、方法和事件实现对外接口。使用时将创建的ActiveX 控件加入到窗体中，在窗体模块中通过设置属性、调用方法和响应事件实现对程控仪器的控制。具体的实现方法如下：

1) 创建ActiveX 控件工程，按图4 所示，控件界面窗体中放置Label 控件（用于简单显示）；

图4 控件界面窗体

2) 向工程中添加VISA 模块；

3) 用“ActiveX 控件接口向导”为控件添加VISA Address 属性、Connect 方法、SetFunction 方法、Get Value 方法和Complete 事件。在Connect 方法和Set Function 方法函数中添加自定义函数编程方法中给出的代码，在GetValue 方法函数返回前，使用Raise Event 语句引发Complete 事件。

GetValue 方法函数修改后代码如下：

4) 添加工程，在新工程中添加窗体，按图5 放置ActiveX 控件（控件名为uctKS34470A1）及其他控件；

图5 ActiveX 控件编程方法窗体设计

5) 在窗体模块中“连接”按钮的Click 事件中，设置ActiveX 控件VISAAddress 属性，调用Connect方法连接程控仪器，调用SetFunction 方法设置程控仪器为VDC 测量功能；在定时器Timer 事件中调用Get Value 方法读取测量结果，在Complete 事件中显示。

3.2 运行效果及优缺点

基于此编程方法的运行效果如图6 所示。采用ActiveX 控件方法，按照ActiveX 规则将可复用的软件封装在一个控件中，因此其他遵循ActiveX 规则的开发工具，像Visual Basic 和Microsoft Visual C++之类以及像Microsoft Office 之类的最终用户产品均可以使用这些文件[8]，这是该方法的便利之处。然而在设计ActiveX 控件时，需要对属性值和控件初始状态进行维护，因此需额外增加一定的程序代码；同时ActiveX 控件仍然与客户端使用同一进程和执行线程，同样有线程阻塞的风险。

图6 基于ActiveX 控件编程方法运行效果

4 ActiveX EXE 编程方法

4.1 实现方法

ActiveX EXE 编程方法也是基于ActiveX 技术，只是将业务和部件编译成.EXE 文件在后台运行，为其他应用程序提供服务。它的具体实现方法为：

1) 创建ActiveX EXE 工程，工程描述为“KEYSI GHT 34470A Digit Multimeter Component”；

2) 向工程中添加VISA 模块；

3) 用类生成器使用工具添加VISAAddress 属性、Connect 方法、SetFunction 方法、GetValue 方法和Complete 事件。相应的代码同ActiveX 控件编程方法中一致；

4) 编译并运行；

5) 新建工程，添加窗体，在窗体中按图7 放置控件；

图7 ActiveX EXE 编程方法窗体设计

6) 在“引用”窗口将ActiveX EXE 部件引入工程中，如图8 所示；

图8 引用ActiveX EXE 部件

7) 在窗体模块的声明部分定义类变量：

Private WithEvents cKS34470A1 As clsKS34470A

并在窗体Load 事件中创建类：

Set cKS34470A1 = New clsKS34470A

8) 在窗体模块中“连接”按钮的Click 事件中，设置类的VISAAddress 属性，调用Connect 方法连接程控仪器，调用SetFunction 方法设置仪器为VDC测量功能；在定时器Timer 事件中调用GetValue 方法读取测量结果，在Complete 事件中显示。

4.2 运行效果及优缺点

基于此编程方法的运行效果如图9 所示。ActiveX EXE 编程方法具有与Active 控件编程相同的优点，除此外，ActiveX EXE 还可以在远程计算机上运行，为多个应用程序提供服务。ActiveX EXE 同样需要一定量的代码维护类的创建和终止。另外，ActiveX EXE 使用自身的进程，与客户端进程是分开的，不会出现阻塞现象，但ActiveX EXE 与客户端是进程间通信，访问速度没有进程间通信快速。

图9 基于ActiveX EXE 编程方法运行效果

5 三种编程方法的对比

通过以上分析，对三种编程方法进行汇总对比，其各自优缺点的最终对比情况归纳为表1。

表1 三种编程方法优缺点对比

三种编程方法均能实现控制要求，各有特点，设计时应根据需求适当选用。

6 结束语

实例中所述的三种设计方法皆是基于VB 的程控仪器编程的，对其各自的代码量、可移植、线程阻塞和进程使用几个方面进行了对比分析，其结论可为程序开发者选择合适的设计方法提供参考依据。采用这些编程方法研制的多种自动化测试系统，实现了在计算机控制下协同工作的设计要求，自动化程度显著提高,在实际应用中运行稳定，切实提高了企业生产效率。