??? 摘 要： 介紹了VC和Matlab通過COM與DDE技術(shù)在組態(tài)軟件" title="組態(tài)軟件">組態(tài)軟件開發(fā)中的應(yīng)用方法，發(fā)揮了Matlab在數(shù)值計(jì)算中的強(qiáng)大功能和InTouch在人機(jī)對話" title="人機(jī)對話">人機(jī)對話界面開發(fā)中的獨(dú)特效果。
??? 關(guān)鍵詞： Matlab?? InTouch?? COM?? DDE?? 組態(tài)軟件
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??? 隨著各類嵌入式系統(tǒng)和現(xiàn)場總線的蓬勃發(fā)展，組態(tài)軟件越來越成為工業(yè)自動化系統(tǒng)中的靈魂。它在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲、檢索和圖形顯示及人機(jī)對話等方面都具有獨(dú)特的效果。但是組態(tài)軟件的腳本語言非常簡單，在數(shù)據(jù)處理、算法實(shí)現(xiàn)等方面相對薄弱。這從一定程度上限制了組態(tài)軟件在工業(yè)自動化中的應(yīng)用。
??? Matlab作為一款優(yōu)秀的數(shù)值計(jì)算軟件，提供了應(yīng)用于信號處理、工業(yè)控制、應(yīng)用數(shù)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域的工具箱，但是它對運(yùn)行環(huán)境的要求非常高，而且占用了龐大的系統(tǒng)資源，生成實(shí)用的人機(jī)對話界面的能力不強(qiáng)。
??? 為了開發(fā)出具有友好人機(jī)對話界面、實(shí)現(xiàn)多種控制算法并完成實(shí)時(shí)數(shù)字信號處理的組態(tài)軟件，可以使用Matlab進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，將處理后的數(shù)據(jù)傳輸給組態(tài)軟件進(jìn)行人機(jī)對話界面開發(fā)，以此發(fā)揮它們各自的優(yōu)點(diǎn)。這樣，開發(fā)軟件之間的數(shù)據(jù)交換和處理就成為問題的關(guān)鍵。
??? 本文根據(jù)Matlab和應(yīng)用非常廣泛的組態(tài)軟件InTouch提供的編程接口和數(shù)據(jù)通信協(xié)議，提出了一種使用DDE和COM技術(shù)進(jìn)行組態(tài)軟件開發(fā)" title="軟件開發(fā)">軟件開發(fā)的方法。
1 基本思路與系統(tǒng)構(gòu)架
??? 動態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)是一個(gè)由Microsoft開發(fā)的通信協(xié)議。該協(xié)議允許在Windows環(huán)境中的應(yīng)用程序" title="應(yīng)用程序">應(yīng)用程序之間彼此發(fā)送/接收數(shù)據(jù)和指令。它在兩個(gè)同時(shí)運(yùn)行的應(yīng)用程序之間實(shí)現(xiàn)客戶服務(wù)器關(guān)系。服務(wù)器應(yīng)用程序提供數(shù)據(jù)并接收對這些數(shù)據(jù)感興趣的其它應(yīng)用程序的請求。發(fā)請求的應(yīng)用程序叫做客戶。InTouch可以利用Microsoft的DDE與其他Windows程序通信，并可同時(shí)作為客戶或服務(wù)器程序。
??? Matlab提供了多種混合編程的方法，但是這些方法大都不能脫離Matlab的運(yùn)行環(huán)境，也不方便其它應(yīng)用程序調(diào)用。為了擺脫Matlab運(yùn)行環(huán)境，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行功能模塊設(shè)計(jì)，方便其它應(yīng)用程序調(diào)用，MathWorks公司推薦使用COM builder在Matlab環(huán)境下開發(fā)COM。COM是Component Object Module的簡稱，它是一種通用的對象接口，任何語言只要按照這種接口標(biāo)準(zhǔn)就可以調(diào)用它。
??? 這樣，可以使用Matlab開發(fā)COM組件，在VC下開發(fā)DDE服務(wù)程序，使其與InTouch進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，而這個(gè)DDE服務(wù)程序調(diào)用Matlab開發(fā)的COM進(jìn)行數(shù)值處理和算法實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際工業(yè)自動化的組態(tài)軟件開發(fā)中，可以使用VC進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、命令的發(fā)送和復(fù)雜的流程控制；使用Matlab下開發(fā)的COM完成復(fù)雜的算法實(shí)現(xiàn)和數(shù)字信號處理編程；在InTouch下實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話界面并接收使用者的命令。具體的系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示。
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2 應(yīng)用實(shí)現(xiàn)
??? Windows DDE功能應(yīng)用的核心是DDE事務(wù)管理庫(DDEML) ,它負(fù)責(zé)管理Windows操作系統(tǒng)下應(yīng)用程序間的DDE會話和通信，還向用戶提供了一系列的應(yīng)用程序接口API函數(shù)。
??? DDE實(shí)現(xiàn)程序間的通信是通過三個(gè)標(biāo)識約定的：
??? 應(yīng)用程序名（Application）：進(jìn)行DDE對話雙方的名稱；
??? 主題（Topic）：被討論的數(shù)據(jù)域；
??? 項(xiàng)目（Item）：被討論的特定數(shù)據(jù)對象。
??? 在DDE服務(wù)程序中首先使用DdeInitialize進(jìn)行初始化，然后調(diào)用DdeCreateStringHandle建立應(yīng)用程序名、主題和項(xiàng)目等標(biāo)識的句柄" title="句柄">句柄，再通過DdeNameService在操作系統(tǒng)中注冊DDE服務(wù)程序的名字。根據(jù)這些句柄，客戶程序就可以使用它提供的DDE服務(wù)了。在VC++中的程序?qū)崿F(xiàn)如下：
??? #include
??? DWORD? idInst = 0, iData; //iDate是項(xiàng)目對應(yīng)的數(shù)據(jù)
??? HSZ???? hszSvr, hszTopic, hszItem;
??? DdeInitialize(&idInst,(PFNCALLBACK)DdeCallback, CBF_FAIL_EXECUTES | CBF_SKIP_ALLNOTIFICATIONS, 0L);
??? //建立應(yīng)用程序名、主題和項(xiàng)目等標(biāo)識的句柄
??? hszSvr=DdeCreateStringHandle(idInst,“DDEApp”, 0);
??? hszTopic=DdeCreateStringHandle(idInst,“DDEAppTopic”, 0);
??? hszItem=DdeCreateStringHandle(idInst,“DDEAppItem”, 0);
??? //在操作系統(tǒng)中注冊該DDE服務(wù)
??? DdeNameService(idInst, hszSvr, 0L, DNS_REGISTER);
??? … …
??? DDE服務(wù)程序的核心部分是一個(gè)回調(diào)函數(shù)，它處理所有DDE消息及相應(yīng)數(shù)據(jù)請求。DDE服務(wù)程序回調(diào)函數(shù)的代碼如下：
??? HDDEDATA CALLBACK DdeCallback(WORD usType, WORD usFmt, HCONV hConv, HSZ hsz1, HSZ hsz2,? HDDEDATA hData, DWORD lData1, DWORD lData2) {
??? CHAR sz[5];
??? if (usType == XTYP_CONNECT) {?//得到連接請求
??????? return((HDDEDATA)TRUE);
??? }
??? //校驗(yàn)主題、項(xiàng)目的句柄及數(shù)據(jù)格式
??? if ( hsz1==hszTopic && hsz2==hszItem && usFmt==
??? ?CF_TEXT){
?????? if ( usType == XTYP_REQUEST || usType ==XTYP_
?????? ADVREQ ) { //得到數(shù)據(jù)請求
?????????? _itoa( iData, sz, 10 ); //將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為文本格式
?????????? return DdeCreateDataHandle(idInst, (LPBYTE)sz,
?????????? strlen(sz) + 1, 0L, hszItem, CF_TEXT, 0);
?????????? }
?????? if (usType == XTYP_POKE) { //得到客戶端發(fā)送來的數(shù)據(jù)
?????????? DdeGetData(hData, (LPBYTE)sz, strlen(sz) + 1, 0L);
?????????? iData = atoi( sz );???????? //保存數(shù)據(jù)
?????????? DdePostAdvise(idInst, hszTopic, hszItem);
?????????? return((HDDEDATA)DDE_FACK);
????? }
??? }
??? return 0;
??? }
??? 在任何需要向DDE客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)使用DdePostAdvise觸發(fā)XTYP_ADVREQ，從而達(dá)到向客戶程序發(fā)送數(shù)據(jù)的目的。
??? 在InTouch的標(biāo)記名字典中定義I/O類型變量，以此調(diào)用DDE服務(wù)程序發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。在聲明I/O類型的訪問名時(shí)只要確定DDE服務(wù)程序的應(yīng)用程序名、主題名和項(xiàng)目名即可。
??? 組態(tài)軟件中的數(shù)值計(jì)算和實(shí)時(shí)數(shù)字信號處理部分在Matlab中實(shí)現(xiàn)并以COM組件的方式提供。這個(gè)部分的關(guān)鍵是Matlab下M文件的編寫、COM組件的形成和DDE服務(wù)程序中對COM的調(diào)用。
??? COM組件實(shí)際是一個(gè)C++類，但接口都是純虛類，組件從接口派生而來。在Matlab下通過鍵入comtool啟動combuilder，根據(jù)提示設(shè)置類的名字和一些其它選項(xiàng)。為這個(gè)類添加方法（methods）通過向工程中添加M文件實(shí)現(xiàn)。這個(gè)M文件不是腳本文件而是函數(shù)文件。添加屬性（Properties）則是在M文件中通過Global定義。至于事件（events）則需要用到語法%#event。舉例說明如下：
??? %mymethod.m文件源代碼??? %myevent.m文件源代碼
??? function mymethod?????? function myevent
??? global mValue;?????? %#event
??? ……?????????????? ……
??? 將以上兩個(gè)文件添加到這個(gè)工程中則添加了一個(gè)方法mymethod、屬性mValue和事件myevent。通過編譯生成一個(gè)dll文件。這個(gè)dll就是COM的發(fā)布形式。
??? 在VC中調(diào)用此COM與調(diào)用其它COM是一樣的，所不同的是需要在VC的工程中包含Matlab提供的文件，具體操作是在Include files中添加
??? Combuilder也提供了COM組件的打包工具，它生成一個(gè)自解壓文件，通過它實(shí)現(xiàn)必要的DLL安裝和COM注冊。
??? 在DDE服務(wù)程序中調(diào)用COM組件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和信號處理并向InTouch提供DDE服務(wù)，在InTouch中通過調(diào)用DDE傳來的數(shù)據(jù)充實(shí)人機(jī)對話界面并接收操作者的命令以完成系統(tǒng)的功能。
3? 實(shí)際開發(fā)中細(xì)節(jié)問題的考慮
??? Matlab下的COM組件開發(fā)是Matlab6.5才有的功能，早期的版本并沒有這個(gè)模塊。另外，并不是所有的Matlab工具箱都支持COM編譯，這時(shí)可以考慮使用其它的函數(shù)代替，也可以使用DDE調(diào)用Matlab函數(shù)，但是這樣不能脫離Matlab的運(yùn)行環(huán)境。
??? 在組態(tài)軟件中使用DDE和COM技術(shù)可以充分發(fā)揮Matlab在數(shù)值計(jì)算中的功能和InTouch在人機(jī)對話界面開發(fā)中的獨(dú)特效果，適用于功能模塊設(shè)計(jì)和大規(guī)模組態(tài)軟件的開發(fā)。
參考文獻(xiàn)
1 馬國華. 監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出版社，2001
2? InTouch用戶指南. Wonderware Corporation，1998
3? MATLAB COM Builder User's Guide. MathWorks，2002