發布日期：2022-07-20 點擊率：59
隨著各類嵌入式系統和現場總線的蓬勃發展，組態軟件越來越成為工業自動化系統中的靈魂。它在實時數據存儲、檢索和圖形顯示及人機對話等方面都具有獨特的效果。但是組態軟件的腳本語言非常簡單，在數據處理、算法實現等方面相對薄弱。這從一定程度上限制了組態軟件在工業自動化中的應用。
Matlab作為一款優秀的數值計算軟件，提供了應用于信號處理、工業控制、應用數學等各個領域的工具箱，但是它對運行環境的要求非常高，而且占用了龐大的系統資源，生成實用的人機對話界面的能力不強。
為了開發出具有友好人機對話界面、實現多種控制算法并完成實時數字信號處理的組態軟件，可以使用Matlab進行數值計算，將處理后的數據傳輸給組態軟件進行人機對話界面開發，以此發揮它們各自的優點。這樣，開發軟件之間的數據交換和處理就成為問題的關鍵。
本文根據Matlab和應用非常廣泛的組態軟件In—Touch提供的編程接口和數據通信協議，提出了一種使用DDE和COM技術進行組態軟件開發的方法。
1、基本思路與系統構架
動態數據交換（DDE）是一個由Microsoft開發的通信協議。該協議允許在Windows環境中的應用程序之間彼此發送／接收數據和指令。它在兩個同時運行的應用程序之間實現客戶服務器關系。服務器應用程序提供數據并接收對這些數據感興趣的其它應用程序的請求。發請求的應用程序叫做客戶。InTouch可以利用Microsoft的DDE與其他Windows程序通信，并可同時作為客戶或服務器程序。
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的運行環境，也不方便其它應用程序調用。為了擺脫Matlab運行環境，并在其基礎上進行功能模塊設計，方便其它應用程序調用，MathWorks公司推薦使用COM builder在Matlab環境下開發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準就可以調用它。
這樣，可以使用Matlab開發COM組件，在VC下開發DDE服務程序，使其與InTouch進行數據通信，而這個DDE服務程序調用Matlab開發的COM進行數值處理和算法實現。在實際工業自動化的組態軟件開發中，可以使用VC進行數據的采集、命令的發送和復雜的流程控制；使用Matlab下開發的COM完成復雜的算法實現和數字信號處理編程；在InTouch下實現人機對話界面并接收使用者的命令。具體的系統構架如圖1所示。 
2、應用實現
Windows DDE功能應用的核心是DDE事務管理庫（DDEML），它負責管理Windows操作系統下應用程序間的DDE會話和通信，還向用戶提供了一系列的應用程序接口API函數。
DDE實現程序間的通信是通過三個標識約定的：
應用程序名（Application）：進行DDE對話雙方的名稱；
主題（Topic）：被討論的數據域；
項目（Item）：被討論的特定數據對象。
在DDE服務程序中首先使用DdeInitialize進行初始化，然后調用DdeCreateStringHandle建立應用程序名、主題和項目等標識的句柄，再通過DdeNameService在操作系統中注冊DDE服務程序的名字。根據這些句柄，客戶程序就可以使用它提供的DDE服務了。在VC++中的程序實現如下：
#include……
DWORD idInstc＝0，iData；／／iDate是項目對應的數據
HSZ hszSvr，hszTopic，hszIrem；
DdeInitialize（&idInst，（PFNCALLBACK）DdeCallback，CBF_
FAIL_EXECUTES┃CBF_SKIP_ALLNOTIFICATIONS，0L）；
／／建立應用程序名、主題和項目等標識的句柄
hszSvr＝DdeCreateStringHandle（idInst，“DDEApp”，0）；
hszTopic=DdeCreateStringHandle（idInst，“DDEAppTopic”，0）；
hszItem=DdeCreateStringHandle（idInst，“DDEApphem”，0）；
／／在操作系統中注冊該DDE服務
DdeNameService（idInst，hszSvr，0L，DNS_REGISTER）；
……
DDE服務程序的核心部分是一個回調函數，它處理所有DDE消息及相應數據請求。DDE服務程序回調函數的代碼如下：
HDDEDATA CALLBACK DdeCallback （WORD usType，WORD usFmt，HCONV hConv，HSZ hsz1，HSZ hsz2， HDDE—DATA hData，DWORD 1Datal，DWORD 1Data2）｛CHAR sz[5]
if（usType＝＝XTYP_CONNECT）｛ ／／得到連接請求return（（HDDEDATA）TRUE）；
｝
／／校驗主題、項目的句柄及數據格式
if（hszl=＝hszTopic && hsz2＝=hszItem && usFmt＝＝CF_TEXT）｛
if（usType＝＝XTYP_REQUEST‖usType==XTYP_ ADVREQ）｛／／得到數據請求
_itoa（iData，sz，10）；／／將數據轉換為文本格式
return DdeCreateDataHandle（idInst，（LPBYTE）sz，
strlen（s2）十1，0L，hszItem，CP_TEXT，0）；
｝
if（usType＝＝XTYP_POKE）｛／／得到客戶端發送來的數據
DdeGetData（hData，（LPBYTE）sz，strlen（sz）十1，0L）；
iData＝atoi（sz）； ／／保存數據
DdePostAdvise（idInst，hszTopic，hszItem）；
return（（HDDEDATA）DDE_FACK）；
｝
｝
return 0；
｝
在任何需要向DDE客戶端發送數據時使用Dde-PostAdvise觸發XTYP_ADVREQ，從而達到向客戶程序發送數據的目的。
在InTouch的標記名字典中定義I／O類型變量，以此調用DDE服務程序發送過來的數據。在聲明I／O類型的訪問名時只要確定DDE服務程序的應用程序名、主題名和項目名即可。
組態軟件中的數值計算和實時數字信號處理部分在Matlab中實現并以COM組件的方式提供。這個部分的關鍵是Matlab下M文件的編寫、COM組件的形成和DDE服務程序中對COM的調用。
COM組件實際是一個C十十類，但接口都是純虛類，組件從接口派生而來。在Matlab下通過鍵人comtool啟動combuilder，根據提示設置類的名字和一些其它選項。為這個類添加方法（methods）通過向工程中添加M文件實現。這個M文件不是腳本文件而是函數文件。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
……
將以上兩個文件添加到這個工程中則添加了一個方法mymethod、屬性mValue和事件myevent。通過編譯生成一個d11文件。這個dll就是COM的發布形式。
在VC中調用此COM與調用其它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＼externclude＼和＼externn＼cpp，在Library files中添加＼extern＼win32和＼extern＼win32＼Mi-crosoft。
Combuilder也提供了COM組件的打包工具，它生成一個自解壓文件，通過它實現必要的DLL安裝和COM注冊。
在DDE服務程序中調用COM組件進行數值計算和信號處理并向InTouch提供DDE服務，在InTouch中通過調用DDE傳來的數據充實人機對話界面并接收操作者的命令以完成系統的功能。
3、實際開發中細節問題的考慮
Matlab下的COM組件開發是Matlab6．5才有的功能，早期的版本并沒有這個模塊。另外，并不是所有的Matlab工具箱都支持COM編譯，這時可以考慮使用其它的函數代替，也可以使用DDE調用Matlab函數，但是這樣不能脫離Matlsb的運行環境。
在組態軟件中使用DDE和COM技術可以充分發揮Matlab在數值計算中的功能和InTouch在人機對話界面開發中的獨特效果，適用于功能模塊設計和大規模組態軟件的開發。
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