普通运动控制卡在LabVIEW平台上的应用

摘要：

介绍了一种在LabVIEW平台上使用普通运动控制卡实现快速开发多轴运动控制程序的方法。该方法首先应用运动普通控制卡提供的函数库编译成通用动态链接库文件，然后使用LabVIEW与外部代码进行连接的动态连接库机制调用这个文件，实现实时的运动控制。

实践证明，该方法不仅可以很好地发挥运动控制卡的性能，而且可以借助LabVIEW强大的界面编辑功能，缩短程序开发周期，美化人机界面。

关键词：LabVIEW;运动控制卡;动态链接库

一、引言

LabVIEW

（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是美国国家仪器公司（National Instruments）推出一种基于图形语言的开发环境，编程非常方便，人机交互界面直观友好，用户可以创建独立的可执行文件，能够脱离开发环境而单独运行，是目前最流行的虚拟仪器编程平台，广泛应用于测试测量、过程控制、实验室研究与自动化等方面。

在运动控制方面，LabVIEW有专门的运动控制模块，并且NI

公司为其所有的运动控制卡配备相应的驱动程序，可以方便实现即插即用功能。如果用户所使用的板卡不是NI公司的产品，又没有提供与LabVIEW兼容的驱动程序，就不能为LabVIEW所用。但是LabVIEW能够通过调用Windows32动态连接库

（Dynamic Link Library，简称DLL）来编写与LabVIEW兼容的驱动程序，实现该运动控制卡在LabVIEW环境下二次开发，不仅可以大大降低成本、缩短开发周期，而且可以使界面美观。

二、应用背景

笔者在参与某二自由度运动平台运动仿真项目的研制过程中，选用深圳众为兴数控技术有限公司生产的ADT850型四轴运动控制卡，该型号的卡提供多种版本Windows下的驱动程序和在

BorlandC++3.1、VB和VC等多种环境下开发所需的函数库。虽然在这些编程环境中很容易实现所需的运动控制，但是，如果要开发出一个美观的人机交互界面，将会有很大一部分时间花在程序主界面的编写上。为此，我们利用LabVIEW强大的界面编辑功能以及它能够调用Windows32动态连接库的特点，首先在VC编译环境中编译出运动控制所需要的动态链接库文件，然后在LabVIEW环境中编写程序主界面，最后在LabVIEW框图程序中调用动态链接库文件来编写所需的运动控制程序。其主要过程如图1所示。

图1 DLL生成与LabVIEW调用

三、程序设计

LabVIEW具有强大的外部接口能力，可用的外部接口包括：DDE、CIN、DLL、MATLAB Script以及HiQ Script等，其中DLL

是其常用的外部接口。

3.1 动态链接库（DLL）的编写

DLL是基于Windows程序设计的一个非常重要的组成部分。DLL 的编制与具体的编程语言及编译器无关，只要遵守DLL的开发规范和编程策略，并安排正确的调用接口，不管用何种编程语言编制的DLL都具有通用性，这就给我们编写通用的DLL带来了很大的方便。

针对LabVIEW调用DLL的特点和运动控制的复杂性，我们所编写的通用DLL中必须包含多个可供调用的函数，这些函数都调用运动控制函数库中的一个或多个函数，DLL中每个可供调用的函数都对应着某一具体任务，称其为功能函数。DLL中的功能函数主要有：板卡初始化函数、运行条件初始化函数、两轴运行状态函数、两轴位置函数、脉冲发送函数、两轴伸长计算函数、停止运行函数、归零函数以及板卡结束运行函数等，每个功能函数一般都有自己独立的接口。

功能函数确定以后，在Visual C++6.0编译器中建立一个

Win32 Dynamic-Link Library文件，添加上运动控制卡随带的运动控制函数库文件后，即可编译成我们所需要的DLL文件。

3.2 动态链接库的调用

LabVIEW中动态链接库的调用是通过CLF

（Call Library Function）节点实现的，CLF节点位于LabVIEW功能模板中的Advanced子模板中。

在LabVIEW中调用DLL时，则应根据应用程序的需要，确定参数个数和参数类型及调用规则，然后在LabVIEW中正确地配置DLL。首先从Advanced子模板中选择Call Library Function Node图标并将其拖放到Diagram面板中适当位置，然后右键单击它，在弹出的

菜单选项中选择Co nfiger…弹出Call Library Function对话框。在此对话框中，第一个参数Library Name or Path中填入需要调用的动态连接库文件的文件名和路径;第二个参数Function Name是连接库中要调用的函数名称;第三个参数Calling Conventions是对DLL的调用规则，可选择C或stdcall，该项的选择应与用C++语言编写的动态库的编译模式相一致。如果C++的调用方式为extern “C” declspec （dllexport），那么Calling Conventions的选项为“C”，如果调用方式为extern declspec（dllexport）stdcall，则Conventions的选项为默认值“stdcall”，否则发生不可预见的错误而退出程序。接下来的Parameter和Type分别是参数名称和参数类型，表示函数返回类型。左击Add a Parameter After按钮，又多出了Data Type和Pass两项，它们分别是数据类型转换和参数传递方式，这是配置所调用函数形参所必须的选项。

3.3 程序实现

根据以上所编写的功能函数配置好CLF节点的参数个数及其数据类型后，也就设置好了CLF节点的输入输出端口。每一个功能函数对应着相应功能的CLF节点，我们可是像使用其它函数节点一样来应用这些CLF节点。针对某型二自由度运动平台运动控制的特殊性，要求这两个自由度完全独立，互不相关，这就不能采用多轴插补函数进行脉冲输出控制，只能是两轴分别控制。

整个LabVIEW框图程序的结构采用顺序结构

（Sequence Structure），每一顺序框都对应某项固定的任务。图2