LabVIEW如何方便地调用DLL文件

LabVIEW如何方便地调用DLL文件
LabVIEW调用DLL文件
LabVIEW支持通过调用DLL文件的方式与其它编程语言混合使用。

比如，在实际的工程项目中，用户可以用C++语言实现软件的运算部分，并把这些功能构建在DLL文件中，然后再使用LabVIEW编写程序的界面部分，并通过调用编写好的DLL来调用运算部分的功能。

LabVIEW 中是通过Call Library Function Node（CLN）节点来完成DLL文件调用的。

创建一个新的VI，右击程序框图，在Functions Palette中依次选中Connectivity——Libraries & Executables工具栏即可找到该节点(如下图)。

将节点放置在程序框图中，双击会出现它的配置对话框，共有四页。

第一页用于填写被调用函数的信息Library name or path（库名/路径）需给出DLL文件名和路径，若引用操作系统路径下的DLL文件，直接输入文件名也可调用，其它的必须输入全路径。

在这里已经给出名字的DLL是被静态加载到程序中的，也就是说当调用了这个DLL的VI被装入存时，DLL同时被装入存。

LabVIEW也可动态加载DLL，只要勾选上Specify path on diagram(在程序框图中指定路径)的选项即可。

选择了这个选项，在Library name or path（库名/路径）中输入的容就无效了，取而代之的是CLN 节点多出一对输入输出，用于指明所需要使用的DLL的路径。

这样，当VI被打开时，DLL不会被装入存，只用程序运行到需要使用这个DLL中的函数时，才把其装入存。

Function name是需要调用的函数的名称，LabVIEW 会把DLL中所有的暴露出来的函数都列出，用户只要在下拉框中选取即可。

Thread栏用于设定哪个线程里运行被调用的函数。

用户可以通过CLN 节点的配置面板来指定被调用函数运行所在的线程。

CLN 的线程选项非常简单，只有两项：Run in UI thread和Run in any thread。

LabVIEW的程序框图上直接可以看出一个CLN节点是选用的什么线程。

如果Run in UI thread，节点颜色是橙色的；Run in any thread则是浅黄色的
通常情况下，除非使用的动态库是多线程安全的，CLN 中选择Run in any thread方式；否则必须选择Run in UI thread方式。

判断一个动态库是不是多线程安全的，需通过以下方法：如果一个动态库的文档中没有明确说明它是多线程安全的，那么就要当作是非多线程安全的；在可以看到动态库源代码的条件下，如果代码中存在全局变量、静态变量或者代码中看不到有lock一类的操作，那么这个动态库也就肯定不是多线程安全的。

选择了Run in any thread方式，LabVIEW会在最方便的线程运行动态库函数，且一般会与调用它的VI在同一个线程运行。

因为LabVIEW是自动多线程的语言，它也很可能会把动态库函数分配给一个单独的线程运行。

如果程序中存在没有直接或间接先后关系的两个CLN节点，LabVIEW很可能会同时在不同的线程运行它们所调用的函数，也许是同一函数。

对于非多线程安全的动态库，这是很危险的操作。

很容易引起数据混乱，甚至是程序崩溃。

选择Run in UI thread方式，因为LabVIEW只有一个界面线程，所以如果所有的CLN设置都是界面线程，那么就可以保证这些CLN调用的函数肯定全部都运行在同一线程下，肯定不会被同时调用。

对于非多线程安全的动态库，这种方式就保证了它的安全。

让我们回到配置对话框第一页，Calling convention用于指明被调用函数的调用约定。

这里只支持两种约定：stdcall 和C call。

它们之间的区别在于，stdcall由被调用者负责清理堆栈，C call由调用者清理堆栈。

这个设置错误时，可能会引起LabVIEW崩溃，也就是说如果LabVIEW调用DLL函数时出现异常，首先应该考虑这个设置是否正确。

（Windows API一般使用的都是stdcall；标准C的库函数大多使用C call。

如果函数声明中有类似__stdcall这样的关键字，它就是stdcall的。

）
第二页是函数参数的配置（图4）。

DLL和LabVIEW之间传递参数，最常用的三种数据类型是数值、数值型数组和字符串。

C语言中经常把指针或者数据的地址在函数间传递，在32位操作系统中，可以使用int32数值来表示指针。

因此，当需要在LabVIEW中传递指针数据时，可以使用I32或U32数值类型来表示这个地址类型的数据。

但是，64位的程序中，数据的地址只能使用I64或U64来表示。

这样，如果一个调用了DLL函数的VI，并且函数参数中有地址型数据，使用固定数据类型的数值来表示地址，就要准备两份代码。

解决方法是使用LabVIEW中的新的数据类型Pointer-sized Integer。

这个数据类型的长度在不同的平台上会自动使用32位或64位长度。

如果在C语言函数参数声明中有const关键字，可以选中Constant选项。

布尔类型在DLL函数和LabVIEW VI之间传递没有专有的数据类型，是利用数值类型来传递的。

输入时先把布尔值转变为数值，在传递给DLL函数；输出时再把数值转为布尔值。

对于数组的传递，LabVIEW只支持C 数据类型中的数值型数组，传递数组类型需要注意的的是“Array Format”要选择“Array Data Pointer”。

这个设置中还有其他两个选项，带有“Handle”的参数类型都是表示LabVIEW定义的特殊类型的。

在第三方的DLL中不会使用到数组参数作为输出值时，要记得为输出的数组数开辟空间。

开辟数据空间的方法有两种：第一种方法，创建一个长度满足要求的数组，作为初始值传递给参数，输出数的数据就会被放置在输入数组的所在的存空间。

第二种方法是直接在
参数配置面板上进行设置。

在Minimum size中写入一个固定的数值，LabVIEW就会按此大小为输出的数组开辟空间。

在Minimum size 中选择函数的其它数值参数，而不是固定数值。

这样LabVIEW会按照当时被选择的参数值的大小来开辟空间。

字符串与使用与数组是非常类似的，实际上在C语言中字符串就是一个I8数组。

在NI软件的安装路径下打开当前使用版本的LabVIEW文件夹，通过examples\dll\data passing\Call NativeCode.llb找到简单数据类型在LabVIEW与C之间的对应关系。

部分常见关系见表1。

第三页用于为DLL设置一些回调函数，可以使用这些回调函数在特定的情形下完成初始化、清理资源等工作（图5）
如果为Reserve选择了一个回调函数，那么当一个新的线程开始调用这个DLL时，这个回调函数首先被调用。

可以利用这个函数为新线程使用到的数据做初始化工作。

线程在使用完这个DLL之后，它会去调用Unreserve中指定的回调函数。

Abort中指定的函数用于VI非正常结束时被调用，也就是让一个程序在运行完前停止。

这些回调函数的原型在Prototype for these procedures中列出，必须要由DLL的开发者按照特定的格式实现。

如果使用的DLL不是专为LabVIEW设计的，一般不会包含这样的回调函数。

第四页是错误处理方式，用户可根据需要选择相应的错误检查级别。

另外还需要注意的是，C语言中的struct在LabVIEW中可以使用cluster来表示，但有时需要作出相应的调整。

这是因为在C语言中，struct的字节对齐是可以进行设置的，这就决定了其各元素的存放地址的可变性。

C语言中的对字节对齐数可通过#pragma pack指令或在工程属性中进行指定。

而在LabVIEW的cluster中，所有元素只能是1字节对齐的，所以如果要和C语言中非1字节对齐的struct对应，需要做出一些调整。

比如，对于C语言中2字节对齐的struct，第一个元素如果是I8型的，在LabVIEW的cluster中第一个元素对应不变，但不能紧挨着放第二个元素，必须留一个无意义的空位。

C语言的struct其实也是如此，只不过没有表现出来。

所以为了方便，如果自己用C 语言生成DLL文件供LabVIEW调用最好将struct都设为1字节对齐。

C语言的struct中可以嵌套数组，但是这和LabVIEW中含有数组元素的cluster是不一样的，LabVIEW中需要将数组中的元素都拆开放入cluster中。

如果C语言的struct中含有一个指针，LabVIEW中的cluster只能用一个U32数值（32位系统上，64位系统上使用U64）来表示指针的地址，而不能将指针所指向的容放到Cluster中去。

如果声明的是指向struct的指针，才能在LabVIEW中使用cluster与之对应。

CLN节点的配置面板中，没有一个专门命名的“struct”或者“cluster”参数类型，应选择“Adapt to Type”就可以了。

如果参数的类型就是结构而非指针，考虑到C函数参数的压栈顺序，把一个结构体作为参数传给函数，相当于把结构中每个元素分别作为参数传递给函数。

图6为C语言中struct和LabVIEW中cluster的部分匹配图。