LabVIEW Vision图像处理开发宝典-第二章 结构框架-第二节 编程框架

石鑫华视觉

LabVIEW Vision图像处理开发宝典-第二章 结构框架-第二节 编程框架

第二节编程框架

LabVIEW中有许多的结构，如For循环、While循环、定时结构、条件结构、事件结构、顺序结构、禁用结构等。使用这些结构进行一定的组合，几乎可以搭建任何形式的程序框架。但是使用不同的结构搭建的框架，其编写程序的难易也会不一样。如最简单的一个程序，可能只需要一个VI就可以做了，这时不需要任何的结构。但是这样只能运行一次。这时为了能够连续循环运行，我们就需要加入WHILE循环。在WHILE循环内部，可能还需要使用条件结构来判断不同条件下的执行程序，或者使用事件结构来响应不同的前面板事件，又或者使用FOR循环来重复执行一些数据。

图1 LabVIEW结构

图1 LabVIEW结构

使用文件>新建(N)…菜单，打开新建对话框，然后展开其中的基于模板。在框架里，有许多的结构框架和设计模式。

图2 新建框架

图2 新建框架

这些框架，就可以用于编写不同的程序。下面来分别看一下其中的框架模式：

图3 带错误处理的子VI-无错误

图3 带错误处理的子VI-无错误

图4 带错误处理的子VI-错误

图4 带错误处理的子VI-错误

上面两图为带错误处理的子VI，从中看到有错误时，会将错误从错误输入传递到错误输出。而无错误时，则不会连线，而是使用默认值，因为默认值也是无错误的，所以可以使用默认值。这种子VI其实在主程序、子VI中都可以使用。主要是针对前面的函数有错误时使用。一般来讲，无错误时会当作处理VI，而有错误时，则会弹出对话框、显示信息等，以提示用户有错误发生。

图5 带错误处理的主程序-无错误时

图5 带错误处理的主程序-无错误时

图5所示为带错误处理的主程序，无错误时，才会进行图像处理等操作，而有错误时，则为空，什么都不执行。

下图为标准状态机。这种结构是非常经典的结构。上面提到的，在一些有引用的模块中，使用相当频繁。而在主程序中，也会配合队列、事件等构成生产者消费者模式，以完成不同的状态，如上图5中所示即为一种状态机的应用。

图6 标准状态机

图6 标准状态机

图7 队列消息处理器

图7 队列消息处理器

这种结构相对来讲，使用的比较少，这个模板本质上没有使用队列，而是使用了数组，将可能的事件设置成数组，根据数组索引来确定需要执行什么程序内容，实际应用中很少使用此类结构。

下图所示为生产者/消费者模式（事件）。这种模式是NI官方推荐的，公认的一种较好的编程模式。这种结构利用了队列函数、WHILE循环、事件结构、状态机等多种结构模式。

生产者循环，主要是一个WHILE循环，其中旋转一个事件结构。主要是用于生成前面板的事件，并将事件通过入队列函数插入到队列中。

而消费者循环，则一般是使用WHILE循环，内置一个错误处理函数，在无错误分支中，编辑需要处理的数据函数。一般会在这里放置一个状态机，这样可以根据不同的生产者生成的状态，来执行不同的状态机。

图8 生产者消费者模式（事件）

图8 生产者消费者模式（事件）

图9 生产者消费者模式应用

图9 生产者消费者模式应用

图10 生产者/消费者模式（数据）

图10 生产者/消费者模式（数据）

这种数据类型的生产者/消费者模式，应该也是非常多的。这个主要是用来处理数据的，而不是用于响应前面板事件的。这个在图像处理应用程序中，应用就更典型了，通常来讲，我们的应用程序会使用并行结构，这时采集图像和处理图像可以并行执行，并不一定非要采集完成图像接着就去处理，处理完后再采集图像。而是可以采集图像，然后将他使用数据模式的生产者消费者，将图像数据发送到消费者中，由消费者来处理，而生产者则继续采集图像。即上面的一个生产者循环用于采集图像，而下面的消费者循环用于处理图像、判断数据、运动、保存数据图像等。下面的图所示的，即为一图像处理程序的图像采集与图像处理，使用的就是数据型的生产者/消费者模式。

图11 生产者/消费者模式（数据）应用实例

图11 生产者/消费者模式（数据）应用实例

图12 用户界面事件处理器

图12 用户界面事件处理器

用户界面事件处理，这种结构也是非常实用的一种结构，外面使用的是WHILE循环，里面使用的则是一个件事结构。其主要作用是用于响应前面板的事件。这种结构也是事件型生产者消费者模式的必要组成部分。

使用用户界面事件结构，可以直接设置一些简单的程序或VI。如下图所示，则为一对话框，使用的就是用户界面事件结构：

图13 用户界面事件处理器应用

图13 用户界面事件处理器应用

图13所示的对话框，也可以直接使用WHILE结构+条件结构实现功能，但是那样会一直循环，以判断“确定”按钮的状态，不是一种优势的编程方式，因此使用事件结构是比较理想的。

图14 主/从设计模式

图14 主/从设计模式

图14为主从设计模式。这种模式与生产者消费者模式（数据）非常相似，只是这里使用的是通知，而不是队列函数。通知器操作函数用于挂起一个程序框图的执行，直至从程序框图的另一部分或同一应用程序中运行的另一个VI收到数据后才继续执行。通知器无法用于与其它计算机上的VI通信。例如，通知器无法用于网络间的通信或VI服务器间的通信。与队列操作函数不同，通知器操作函数不缓冲已发送的消息。如消息被发送后没有任何节点在等待，则当另一消息被发送后数据将丢失。通知器的执行类似于单元素、有损耗的绑定队列。

这种模式在一般的应用程序中应用不是很多，通常都是使用生产者/消费者模式进行设计。只有需要不同VI之间通信的时，才考虑使用这种模式。

本书所讲解的程序框架会以生产者/消费者设计模式为主，配合其它一些条件结构、状态机、用户界面事件响应等结构来完成程序的设计，以达到简洁、高效的目的。