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所在位置:工控博客苑 -- 运动控制系统 -- 多类型运动控制卡编程方法探讨

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钟天玉先生

     学历:大学本科
     职称:工程师
     年龄:35岁
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发表人:zhong2010 发表时间:2010-5-9 21:10:00

 

发表新论题

 本栏论题: 多类型运动控制卡编程方法探讨  [4263]
    多类型运动控制卡编程方法探讨
   
   
    运动控制卡发展越来越讯速,不同类型的控制卡亦多种多样,使软件项目经理具备越来越灵活的方案选择。而对于软件开人员,对不同的类型卡的性能测试工作无疑也越来越麻烦,通常各类型的控制卡其驱动库函数各不一样,都需要用户自己进行整理封装。本文的目的就是通过C++方式编程,探讨一下实现多类型卡编程方式,以供开发人员参考。
   
    一、利用C++虚拟函数机制
    除了手动去单个修改替换以前卡的驱动函数之外,此方法最易被C++程序员所想起,其方法是,首先需要建立一个通用的基类(父),然后不同卡封装的类通过重写基类的虚拟函数来实现,代码看上去大致如下:
    class CDviece//用户根据自己的设置建立的基类
    {
    public:
    virtual int InitBoard(); //在此仅以初始化函数为例
    … (略)
    };
   
    class CDmc1000Card: public CDviece // 设该卡为雷赛的DMC1000卡
    {
    public:
    virtual int InitBoard()
    {
    return dmc1000_init_board();
    }//改进基类的InitBoard函数
    …(其它改写略去)
    }
   
    class COMS: public CDviece //设该卡为美国的OMS卡
    {
    public:
    virtual int InitBoard()
    {
   
    }
    …(其它改写略去)
    }
   
    在程序中,若想设备使用DMC1000控制卡,可定义如下:
    CDviece *pMineDviece = new CDmc1000Card;
    改为OMS控制卡则一样:
    CDviece *pMineDviece = new COMS;
    而其它代码调用InitBoard函数可以不去改动,照常使用:
    if( pMineDviece->InitBoard() )
    {
    …(Do s.th)
    }
   
    使用此方法,需要根据当前设备配置情况,完整的写好CDviece的所有函数,同样,从CDviece派生的控制卡类,也需要将父类虚拟函数全部改写完毕,对函数返回值,参数都需要进行规范,同时,修改完成之后,将整个软件工程全部编译一次。
    利用虚拟函数方法,会带来虚拟函数表的成本开销,随着CDivece需要的函数增加,其成本会相应的增加,事实上,MFC的消息机制就是以代码的方法实现了虚拟函数的机制,只不过虚拟函数的处理是通过C++编译器来完成的。
    并且,CDviece的需求发生变化时,其派生类的函数相应的也要发生变化,这一点是程序员需要注意的。
   
    二、利用DLL动态库实现
    从COM组件编程过来的人,很容易想到DLL的实现方案。看重这一点是的只要主程序框架写得正确,改变DLL即可实现主程序不编译,即可获得不同类型卡的选择。
    事实上,这是一种美好的愿望,要实现起来并不容易,而且很需要程序员有熬夜的精神。大致伪代码实现如下:
   
    class CDviece
    {
    private:
    HANDLE dllHandle;
    public:
    typedef int( *P_InitBoard)(void );
    P_InitBoard InitBoard;
    …(其它所有定义及声明略去)
   
    int InitFunction( char *dllFileName )//调用DLL文件
    {
    dllHandle = LoadLibaray( dllFileName );
    InitBoard = (P_InitBoard)FindFunction(dllHandle, “Init_Board”);
    … (其它略去)
    }
    }
    由于不同卡的函数名都不一样,故需要程序员按照CDviece所需函数进行另一DLL的编写,若需要DMC1000控制卡时,则需要生成一个MDMC1000.dll如下:
   
    int InitBoard()
    {
    return dmc1000_board_init();
    }
    …(其它略去)
   
    生成OMS控制卡的MOMS.dll如法炮制:
    int InitBoard()
    {
    }
    …(其它略去)
   
    在代码中调用DMC1000控制卡,使用如下:
    CDviece mineDviece;
    mineDviece.LoadLibaray(“Mdmc1000.dll”);
    if( mineDviece.InitBoard() )
    {
    …(Do s.th)
    }
    使用OMS控制卡如下:
    mineDviece.LoadLibaray(“Moms.dll”);
    …(其它略去)
   
    看似简单,实质上略去的部分将是程序员的一场恶梦,想一想那一大堆的定义和声明,一碰到CDviece的变动,哪怕是最小的函数返回值或参数变动,则其它相应的所有DLL都需跟全部编译。这无疑给软件项目的整个维护带来极大的难度。
   
    三、利用模板类实现
    探讨到现在,本人比较推荐的就是使用此方法,它较虚拟函数相比无额外成本的开销,更不有因为虚拟函数带来的效率问题。
    与DLL方法相比,定义声明,及变动性都非常良好,整个维护的成本也较低。
    其编程特点即是,通过模板定义一个空壳类,然后根据需要可以邦定不同类型的控制卡。其伪代码实现方法如下:
   
    //定义一个空壳类
    template
    class CDviece: public CARD
    {
    public:
    CDviece(){}
    ~CDviece(){}
    }//简单吧,了无秘密可言
   
    以下定义DMC1000封装类:
    class CDmc1000Card //无需继承
    {
    public:
    int InitBoard( void )
    {
    return dmc1000_board_init();
    }
    …(其它略去)
    }
   
    以下定义OMS封装类:
    class COMS
    {
    public:
    int InitBoard( void )
    {
    }
    }
   
    在程序中应用时,调用DMC1000控制卡如下:
   
    typedef CDviece DEVIECE;
    DEVIECE mineDviece;
    if( mineDviece.InitBoard() )
    {
    …(Do s.th)
    }
    当然,DEVIECE的定义也可以如下形式:
    class DEVIECE: public CDviece
    {
    public:
    DEVIECE(){}
    ~DEVIECE(){}
    }
    调用OMS控制卡如下:
    typedef CDvieceDEVIECE;
    …(其它同上)
   
    可以看到,此方法还是让人感到兴奋的。即使参数或声明发生变化或忘记定义,那就让编译器来查错吧!
    顺带提一下,由于控制卡封装时,总有一些数据结构是通用的,对此解决方法也很简单,实现如下:
    struct tag_CARD
    {
    …(定义通用数据,如每转脉冲数,最大速度值,行程范围等等之类)
    }
    再改变一下CDmc1000Card如下形式:
    class CDmc1000Card: public tag_CARD //其它不变,OMS的定义同理
   
    四、设立一个卡类型变量
    此方法最为简单,缺点是需要同时链接全部的控制卡驱动库函数,且在程序安装时,还需要考虑各种控制卡的驱动程序或其相应的动态库是否存在。其伪代码形式下如:
    enum{ NOCARD=0,DMC1000=1, OMS=2 …};
    class CCtrlCard
    {
    public:
    int m_nCardType;//记录控制卡类型变量
   
    CCtrlCard():NOCARD(0){}
    ~CCtrlCard(){}
   
    int InitBoard( int nCardType )
    {
    m_nCardType = nCardType;
    switch( nCardType ){
    case DMC1000:
    if( d1000_board_init() <= 0 )
    m_nCardType = NOCARD;//初始化失败
    else{
    }
    break;
    case OMS:
    …
    break;
    default:
    m_nCardType = NOCARD;
    }
    return m_nCardType;
    }
    //其它省略
    };
   
    调用时伪代码形式如下:
    CCtrlCard card;
    if( card.InitBoard( DMC1000 ) != DMC1000 )
    //初始化失败
    else
    //找到控制卡
   
   
 

以下是关于《多类型运动控制卡编程方法探讨》论题的回复(共1篇)

回复人:chenwuhan

 回复时间:2013-5-8 22:47:00

    顶得住

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