LabVIEW如何方便地調用DLL文件

時間 2019-11-12

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LabVIEW調用DLL文件

　　LabVIEW支持經過調用DLL文件的方式與其它編程語言混合使用。好比，在實際的工程項目中，用戶能夠用C++語言實現軟件的運算部分，並把這些功能構建在DLL文件中，而後再使用 LabVIEW編寫程序的界面部分，並經過調用編寫好的DLL來調用運算部分的功能。

　　LabVIEW 中是經過Call Library Function Node（CLN）節點來完成DLL文件調用的。建立一個新的VI，右擊程序框圖，在Functions Palette中依次選中Connectivity——Libraries&Executables工具欄便可找到該節點（圖1）。

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圖1 Call Library Function Node

　　將節點放置在程序框圖中，雙擊會出現它的配置對話框，共有四頁。第一頁用於填寫被調用函數的信息（圖2）。Library name or path需給出DLL文件名和路徑，操做系統路徑下的DLL文件，直接輸入文件名也可調用，不然必須輸入全路徑。在這裏已經給出名字的DLL是被靜態加載到程序中的，也就是說當調用了這個DLL的VI被裝入內存時，DLL同時被裝入內存。LabVIEW也可動態加載DLL，只要勾選上Specify path on diagram的選項便可。選擇了這個選項，在 Library name or path中輸入的內容就無效了，取而代之的是CLN 節點多出一對輸入輸出，用於指明所須要使用的DLL的路徑。這樣，當VI被打開時，DLL不會被裝入內存，只用程序運行到須要使用這個DLL中的函數時，才把其裝入內存。Function name是須要調用的函數的名稱，LabVIEW會把DLL中全部的暴露出來的函數都列出，用戶只要在下拉框中選取便可。Thread欄用於設定哪一個線程裏運行被調用的函數。用戶能夠經過 CLN 節點的配置面板來指定被調用函數運行所在的線程。CLN 的線程選項很是簡單，只有兩項： Run in UI thread和Run in any thread。LabVIEW的程序框圖上直接能夠看出一個 CLN節點是選用的什麼線程。若是Run in UI thread，節點顏色是橙色的；Run in any thread則是淺黃色的（圖3）。

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圖2 填寫被調用函數信息

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圖3 CLN不一樣線程對比

　　一般狀況下，除非使用的動態連接庫是多線程安全的，CLN 中選擇Run in any thread方式；不然必須選擇Run in UI thread方式。判斷一個動態連接庫是否是多線程安全的，需經過如下方法：若是一個動態連接庫的文檔中沒有明確說明它是多線程安全的，那麼就要看成是非多線程安全的；在能夠看到動態連接庫源代碼的條件下，若是代碼中存在全局變量、靜態變量或者代碼中看不到有lock一類的操做，那麼這個動態連接庫也就確定不是多線程安全的。

　　選擇了Run in any thread方式，LabVIEW會在最方便的線程內運行動態連接庫函數，且通常會與調用它的VI在同一個線程內運行。由於LabVIEW是自動多線程的語言，它也極可能會把動態連接庫函數分配給一個單獨的線程運行。若是程序中存在沒有直接或間接前後關係的兩個CLN節點，LabVIEW極可能會同時在不一樣的線程內運行它們所調用的函數，也許是同一函數。對於非多線程安全的動態連接庫，這是很危險的操做。很容易引發數據混亂，甚至是程序崩潰。

　　選擇Run in UI thread方式，由於LabVIEW只有一個界面線程，因此若是全部的CLN設置都是界面線程，那麼就能夠保證這些CLN調用的函數確定所有都運行在同一線程下，確定不會被同時調用。對於非多線程安全的動態連接庫，這種方式就保證了它的安全。

　　讓咱們回到配置對話框第一頁，Calling convention用於指明被調用函數的調用約定。這裏只支持兩種約定：stdcall和C call。它們之間的區別在於，stdcall由被調用者負責清理堆棧，C call由調用者清理堆棧。這個設置錯誤時，可能會引發LabVIEW崩潰，也就是說若是LabVIEW調用DLL函數時出現異常，首先應該考慮這個設置是否正確。（Windows API通常使用的都是stdcall；標準C的庫函數大多使用C call。若是函數聲明中有相似__stdcall這樣的關鍵字，它就是stdcall的。）第二頁是函數參數的配置（圖4）。

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圖4 配置函數的參數

　　DLL和LabVIEW之間傳遞參數，最經常使用的三種數據類型是數值、數值型數組和字符串。C語言中常常把指針或者數據的地址在函數間傳遞，在32位操做系統中，可使用int32數值來表示指針。所以，當須要在LabVIEW中傳遞指針數據時，可使用I32或U32數值類型來表示這個地址類型的數據。可是，64位的程序中，數據的地址只能使用I64或U64來表示。這樣，若是一個調用了DLL函數的VI，而且函數參數中有地址型數據，使用固定數據類型的數值來表示地址，就要準備兩份代碼。解決方法是使用LabVIEW中的新的數據類型Pointer-sized Integer。這個數據類型的長度在不一樣的平臺上會自動使用32位或64位長度。若是在C語言函數參數聲明中有const關鍵字，能夠選中Constant選項。布爾類型在DLL函數和LabVIEW VI之間傳遞沒有專有的數據類型，是利用數值類型來傳遞的。輸入時先把布爾值轉變爲數值，在傳遞給DLL函數；輸出時再把數值轉爲布爾值。對於數組的傳遞，LabVIEW只支持C數據類型中的數值型數組，傳遞數組類型須要注意的的是「Array Format」要選擇「Array Data Pointer」。這個設置中還有其餘兩個選項，帶有「Handle」的參數類型都是表示LabVIEW定義的特殊類型的。在第三方的DLL中不會使用到數組參數做爲輸出值時，要記得爲輸出的數組數開闢空間。開闢數據空間的方法有兩種：第一種方法，建立一個長度知足要求的數組，做爲初始值傳遞給參數，輸出數的數據就會被放置在輸入數組的所在的內存空間內。第二種方法是直接在參數配置面板上進行設置。在Minimum size中寫入一個固定的數值，LabVIEW就會按此大小爲輸出的數組開闢空間。在 Minimum size 中選擇函數的其它數值參數，而不是固定數值。這樣LabVIEW會按照當時被選擇的參數值的大小來開闢空間。字符串與使用與數組是很是相似的，實際上在C語言中字符串就是一個I8數組。

在NI軟件的安裝路徑下打開當前使用版本的LabVIEW文件夾，經過 examples\dll\data passing\Call NativeCode.llb找到簡單數據類型在LabVIEW與C之間的對應關係。部分常見關係見表1。

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表1 數據類型對比

　　第三頁用於爲DLL設置一些回調函數，可使用這些回調函數在特定的情形下完成初始化、清理資源等工做（圖5）。

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圖5 設置回調函數

　　若是爲Reserve選擇了一個回調函數，那麼當一個新的線程開始調用這個DLL時，這個回調函數首先被調用。能夠利用這個函數爲新線程使用到的數據作初始化工做。線程在使用完這個DLL以後，它會去調用Unreserve中指定的回調函數。Abort中指定的函數用於VI非正常結束時被調用，也就是讓一個程序在運行完前中止。這些回調函數的原型在Prototype for these procedures中列出，必需要由DLL的開發者按照特定的格式實現。若是使用的DLL不是專爲LabVIEW設計的，通常不會包含這樣的回調函數。

　　第四頁是錯誤處理方式，用戶可根據須要選擇相應的錯誤檢查級別。

　　另外還須要注意的是，C語言中的struct在LabVIEW中可使用cluster來表示，但有時須要做出相應的調整。這是由於在C語言中，struct的字節對齊是能夠進行設置的，這就決定了其各元素的存放地址的可變性。C語言中的對字節對齊數可經過#pragma pack指令或在工程屬性中進行指定。而在LabVIEW的cluster中，全部元素只能是1字節對齊的，因此若是要和C語言中非1字節對齊的struct對應，須要作出一些調整。好比，對於C語言中2字節對齊的struct，第一個元素若是是I8型的，在LabVIEW的cluster中第一個元素對應不變，但不能緊挨着放第二個元素，必須留一個無心義的空位。C語言的struct其實也是如此，只不過沒有表現出來。因此爲了方便，若是本身用C語言生成DLL文件供LabVIEW調用最好將struct都設爲1字節對齊。C語言的struct中能夠嵌套數組，可是這和LabVIEW中含有數組元素的cluster是不同的，LabVIEW中須要將數組中的元素都拆開放入cluster中。

　　若是C語言的struct中含有一個指針，LabVIEW中的cluster只能用一個U32數值（32位系統上，64位系統上使用U64）來表示指針的地址，而不能將指針所指向的內容放到Cluster中去。若是聲明的是指向struct的指針，才能在LabVIEW中使用cluster與之對應。CLN節點的配置面板中，沒有一個專門命名的「struct」或者「cluster」參數類型，應選擇「Adapt to Type」就能夠了。若是參數的類型就是結構而非指針，考慮到C函數參數的壓棧順序，把一個結構體做爲參數傳給函數，至關於把結構中每一個元素分別做爲參數傳遞給函數。圖6爲C語言中struct和LabVIEW中cluster的部分匹配圖。

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圖6 struct和cluster匹配

LabVIEW打包DLL文件

咱們接下來學習如何使用LabVIEW來打包一個DLL文件。

　　首先咱們編寫一個名爲Scale.vi的程序，功能很簡單就是對輸入的數據乘上10，而後再輸出（圖7）。

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圖7 scale.vi

　　必須在任務管理器中才能生成.dll文件。因此咱們首先創建一個project，過程以下：

點擊File>>New Project：

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圖8 生成新項目

　　接着彈出是否將該VI添加到新項目的對話框：

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圖9 是否添加VI到新建項目

　　選擇Add，生成新的項目管理器，將其保存在須要的路徑下：

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圖10 項目管理器

　　右鍵單擊項目瀏覽器窗口中的Build Specifications，在快捷菜單中選擇New>>Shared Library（DLL）,彈出對DLL文件進行設置的對話框。點擊Category>>Information，根據本身需求修改Build specification name和Target filename：

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圖11 Information頁面

　　點擊Source Files>>Project Files>> Scale.vi>> ，彈出對話框,直接用默認值，點擊OK:

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圖12 Define VI Prototype

　　點擊Destination>> Scale.dll，點擊，可選擇須要保存的路徑。而後再點擊Support Directory，這是指明瞭DLL支持文件的路徑（好比數據文件之類的放在哪一個文件夾），選擇默認便可：

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圖13 Destination頁面

　　Category中的Source Files可供用戶對打包VI的屬性和密碼作一些設置；Advanced和Additional Exclusions能夠作一些高級的設置，這些均按默認值便可。Version Information可以讓用戶填寫版本號、名稱、版權、公司等信息：

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圖14 Version Information

點擊Run-Time Languages，可對支持語言進行選擇，默認便可。點擊Preview>>Generate Preview，能夠預覽到結果：

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圖15 預覽生成

點擊Build，彈出生成狀態對話框：

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圖16 生成狀態框

點擊Done，生成完成，打開DLL文件保存的路徑查看：

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圖17 DLL文件保存路徑

LabVIEW調用DLL文件

　　LabVIEW能夠方便地調用DLL文件，這些DLL文件能夠是其餘編譯工具，如VC，生成的。

　　LabVIEW能夠直接經過CLN節點來調用DLL文件，之前面生成的Scale.dll文件爲例。現有一個內部定時連續採集程序，經過調用該DLL文件，使讀取的值爲實際採集值的10倍（圖18）。

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圖18 連續採集程序

方法一

　　在程序框圖放入Call Library Function Node，雙擊彈出對話框。在Function頁面的Library name or path中給入生成的Scale.dll文件的路徑，Function name選擇Scale，其餘選項默認。

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圖19 Function頁面

　　因爲是LabVIEW生成的DLL文件，在Parameters頁面不須要作改動，可是因爲VI還有一路輸出，因此還須要添加一個參數y，做爲DLL文件的輸出。

　　若是是C語言等非LabVIEW生成的DLL函數，須要將retuen type的type選項和Data type選項改爲函數定義的參數類型，對於函數裏輸入的參數也都須要自行添加。Callbacks和Error Checking則不須要改動。

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圖20 Parameters頁面

　　點擊「OK」，將生成的CLN的輸入段鏈接到DAQmx Read.vi，return type輸出鏈接到波形圖表上，便可實現採集值放大10倍的功能。

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圖21 完成後的程序

方法二

LabVIEW中還有一種方法能夠調用DLL文件，在VI的選項欄，依次選擇Tools——Import——Shared Library（.dll），彈出Import Shared Library對話框。

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圖22 生成Import Shared Library對話框

　　選擇Create VIs for a shared library，點擊Next，在Shared Library（.dll） Files中輸入Scale.dll文件的路徑，Head（.h） File裏填寫頭文件的路徑。

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圖23 選擇DLL文件路徑和頭文件路徑

　　點擊Next，若是DLL文件中依賴其餘的一些DLL文件，須要在Include Paths中填寫這些文件的路徑。其餘選項能夠根據客戶需求設置，通常默認便可。這樣一直點擊Next到最後，選擇Open the generated library，點擊Finish。這樣能夠生成一個.lvlib格式的庫文件，裏面包含了Scale.vi，這是將調用該DLL文件的方法封裝好的VI，只留下輸入和輸出接口，方便運用到LabVIEW的程序中。直接將Scale.vi拖放到剛纔的連續採集中便可完成方法一的功能。

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圖24 完成的程序

VC調用LabVIEW生成的DLL文件

　　剛纔介紹了LabVIEW調用DLL文件的方法，使用VC調用LabVIEW生成的DLL文件也很簡單。仍是以以前生成Scale 的DLL文件爲例，不一樣的是採集電壓程序使用的是C語言的例程，但和LavVIEW實現的功能相同。

　　首先將先前生成Scale DLL文件時，路徑下全部的文件所有複製粘帖到C語言例程的文件夾下。打開連續採集程序，點擊狀態欄的Project——Settings，在Project Settings對話框中加載入Scale.lib的靜態連接庫。

　　在程序中鍵入#include "Scale.h"，以便引入該DLL函數。下面是C程序的代碼，功能是有限點採集電壓，經過Scale.dll文件實現採樣值放大10倍的功能。加粗部分是由於調用DLL文件所作的改動。

  1 #include
  2 #include "NIDAQmx.h"
  3 #include "Scale.h"
  4 
  5 #define DAQmxErrChk(functionCall) if( DAQmxFailed(error=(functionCall)) ) goto Error; else
  6 
  7 
  8 
  9 int main(void)
 10 
 11 {
 12 
 13 int32 error=0;
 14 
 15 TaskHandle taskHandle=0;
 16 
 17 int32 read;
 18 
 19 float64 data[1000];
 20 
 21 char errBuff[2048]={'\0'};
 22 
 23 int i=0;
 24 
 25 double x10=0;
 26 
 27 
 28 
 29 
 30 
 31 /*********************************************/
 32 
 33 // DAQmx Configure Code
 34 
 35 /*********************************************/
 36 
 37 DAQmxErrChk (DAQmxCreateTask("",&taskHandle));
 38 
 39 DAQmxErrChk (DAQmxCreateAIVoltageChan(taskHandle,"Dev1/ai0"/*Config correct device*/,"",DAQmx_Val_Cfg_Default,-10.0,10.0,DAQmx_Val_Volts,NULL));//
 40 
 41 DAQmxErrChk (DAQmxCfgSampClkTiming(taskHandle,"",10000.0,DAQmx_Val_Rising,DAQmx_Val_FiniteSamps,1000));
 42 
 43 
 44 
 45 /*********************************************/
 46 
 47 // DAQmx Start Code
 48 
 49 /*********************************************/
 50 
 51 DAQmxErrChk (DAQmxStartTask(taskHandle));
 52 
 53 
 54 
 55 /*********************************************/
 56 
 57 // DAQmx Read Code
 58 
 59 /*********************************************/
 60 
 61 DAQmxErrChk (DAQmxReadAnalogF64(taskHandle,1000,10.0,DAQmx_Val_GroupByChannel,data,1000,&read,NULL));
 62 
 63 
 64 
 65 printf("Acquired %d points\n",read);
 66 
 67 
 68 
 69 for(i=0;i<1000;i++){
 70 
 71 Scale(data, &x10);
 72 
 73 printf("the %d Value is : %f \n",i,x10);
 74 
 75 
 76 
 77 }
 78 
 79 Error:
 80 
 81 if( DAQmxFailed(error) )
 82 
 83 DAQmxGetExtendedErrorInfo(errBuff,2048);
 84 
 85 if( taskHandle!=0 ) {
 86 
 87 /*********************************************/
 88 
 89 // DAQmx Stop Code
 90 
 91 /*********************************************/
 92 
 93 DAQmxStopTask(taskHandle);
 94 
 95 DAQmxClearTask(taskHandle);
 96 
 97 }
 98 
 99 if( DAQmxFailed(error) )
100 
101 printf("DAQmx Error: %s\n",errBuff);
102 
103 printf("End of program, press Enter key to quit\n");
104 
105 getchar();
106 
107 return 0;
108 
109 }

因此，使用LabVIEW不只能夠方便地調用各類編譯軟件生成的DLL文件，本身也能生成DLL文件供其餘編譯軟件調用。這樣，用戶在編寫大型項目時更加靈活，也爲熟悉C語言的工程師提供了巨大的方便。本文只對LabVIEW和VC相互調用DLL文件作了簡單的介紹，不少高級功能和技巧，用戶能夠在實際運用中逐漸掌握。