摘 要：介紹了動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（DLL）的運(yùn)行機(jī)制，闡述了基于Lab Windows/CVI的DLL的開發(fā)以及它和VC++程序的集成方法，對(duì)于兩種程序之間的通訊，給出了一種基于內(nèi)存映射的實(shí)現(xiàn)方法。文章最后給出了一個(gè)技術(shù)上具體實(shí)現(xiàn)的例子加以說明。

關(guān)鍵詞： 虛擬儀器;Lab Windows/CVI;DLL;內(nèi)存映射

1、引言

　　大型測(cè)控系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)通常采用高級(jí)語(yǔ)言結(jié)合專用測(cè)控軟件來開發(fā)。如何將不同的軟件程序加以集成，以及如何在它們之間進(jìn)行通訊是必須解決的問題。

　　虛擬儀器測(cè)控系統(tǒng)中關(guān)鍵工作就是對(duì)數(shù)據(jù)的采集、分析、處理并模擬真實(shí)儀器面板的功能。由于VC++等高級(jí)語(yǔ)言的非針對(duì)性，采用其實(shí)現(xiàn)起來不僅復(fù)雜（如創(chuàng)建儀器面板，數(shù)據(jù)分析等），而且有些功能無法實(shí)現(xiàn)，源代碼效率也較低;若采用Lab Windows/CVI，不僅開發(fā)方便，而且直觀，有些開發(fā)工作只需幾行代碼即可完成，可以大大提高系統(tǒng)開發(fā)的效率，節(jié)約時(shí)間。在筆者所參與的測(cè)控系統(tǒng)的開發(fā)中，采用的是用VC++開發(fā)系統(tǒng)軟件主干程序，負(fù)責(zé)系統(tǒng)軟件各方面的調(diào)度、管理，采用Lab Windows/CVI開發(fā)具體的測(cè)控功能，以具有不同功能的DLL形式組成測(cè)試功能模塊庫(kù)，集成到主干程序中實(shí)現(xiàn)各種不同的測(cè)控功能，采用內(nèi)存映射實(shí)現(xiàn)兩種程序間通訊和數(shù)據(jù)傳輸。

2、Lab Windows/CVI中DLL的開發(fā)

　　2.1 Lab Windows/CVI中DLL的開發(fā)方式及其運(yùn)行機(jī)制

　　在CVI環(huán)境下，開發(fā)用于測(cè)控領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，需將編譯目標(biāo)文件類型設(shè)置為DLL,并設(shè)置DLL名稱、存儲(chǔ)路徑、DLL函數(shù)/變量導(dǎo)出方式等，才能通過Create Debuggable Dynamic Link Library生成DLL工程。

　　DLL不是可執(zhí)行文件，它需要由應(yīng)用程和另外的DLL調(diào)用執(zhí)行。一個(gè)程序使用DLL，它只能通過這個(gè)DLL的導(dǎo)出函數(shù)/變量訪問其內(nèi)部。在Lab Windows/CVI下創(chuàng)建DLL，有兩種方式導(dǎo)出函數(shù)/變量：頭文件法和導(dǎo)出關(guān)鍵字法。頭文件法使用頭文件確定要輸出的標(biāo)號(hào)，頭文件中必須包含要導(dǎo)出標(biāo)號(hào)的聲明;導(dǎo)出關(guān)鍵字法把每一個(gè)要導(dǎo)出的函數(shù)和變量都標(biāo)記一個(gè)關(guān)鍵字，如__cdecl、__stdcall等，根據(jù)不同的編譯器使用不同的導(dǎo)出關(guān)鍵字。在DLL中只有被導(dǎo)出的函數(shù)/變量才能被外界所使用，所以只有指定DLL的導(dǎo)出函數(shù)/變量，該DLL才具有實(shí)際的使用意義。

　　DLL被調(diào)用時(shí)，它有自己的運(yùn)行機(jī)制：每一個(gè)DLL都有一個(gè)DLLMain主函數(shù)，在進(jìn)入和退出DLL時(shí)，應(yīng)用程序分別調(diào)用這個(gè)函數(shù)，它常常被用來執(zhí)行進(jìn)程的初始化和清理工作。因?yàn)樵谠摵瘮?shù)中定義了兩個(gè)事件句柄——DLL_PROCESS_ATTACH和DLL_PROCESS_DETACH。當(dāng)一個(gè)DLL被調(diào)用，即它被首次映射到進(jìn)程的地址空間時(shí)，系統(tǒng)觸發(fā)DLL_PROCESS_ATTACH事件，一般在這部分執(zhí)行特定進(jìn)程的DLL初始化工作，如調(diào)用InitCVIRTE（）函數(shù)初始化引擎等;當(dāng)應(yīng)用程序結(jié)束DLL的調(diào)用時(shí)，系統(tǒng)觸發(fā)DLL_PROCESS_DETACH事件，一般在這部分進(jìn)行退出DLL時(shí)前的資源清理工作，如調(diào)用CloseCVIRTE （）釋放被DLL所占用的內(nèi)存。另外，CVI還提供了一個(gè)RunStateCallback（）函數(shù)來對(duì)程序的執(zhí)行情況進(jìn)行記錄，使用時(shí)通過該函數(shù)也可以控制程序的執(zhí)行及系統(tǒng)資源分配。

　　2.2工程中DLL的開發(fā)

　　筆者所參與的測(cè)控系統(tǒng)的開發(fā)中， DLL開發(fā)采用的是另外一種方式，由于DLL本身的不可執(zhí)行性，調(diào)試上沒有可執(zhí)行文件方便，而且工程上需要在導(dǎo)出的DLL中包含虛擬儀器軟面板，且保持軟面板對(duì)虛擬儀器的控制性，因此，在實(shí)際的開發(fā)中，先編寫CVI用于實(shí)現(xiàn)具體測(cè)控功能的可執(zhí)行文件，調(diào)試成功后，把該可執(zhí)行文件改成具有相同功能的DLL。改編時(shí)，僅僅對(duì)源文件（.c文件）的main函數(shù)做一些改變，并在頭文件（.h文件）中輸出，而無需做多的改變即可導(dǎo)出儀器軟面板，這樣在VC++主干程序調(diào)用該DLL時(shí)就可以方便的進(jìn)行測(cè)控工作。

　　具體操作上：

　　（1）首先編寫滿足測(cè)控要求的CVI的可執(zhí)行文件并調(diào)試成功;

　　（2）在工程文件中打開包含工程主函數(shù)main（）的.c文件，向文件中插入DLL所必須的DLLMain函數(shù)。

　　（3）改寫.c文件中的main函數(shù)。修改其函數(shù)名及參數(shù)，將其參數(shù)改為Windows的實(shí)例句柄HINSTANCE,它指向DLL被調(diào)用時(shí)DLL被映射到的進(jìn)程的地址空間。另外由于調(diào)用時(shí)要使用儀器軟面板，就必須導(dǎo)出相應(yīng)的.uir函數(shù)，因此main中的編譯環(huán)境默認(rèn)的Loadpanel函數(shù)要用LoadpanelEx替代，因?yàn)槭褂肔oadpanel函數(shù)時(shí)，用戶界面庫(kù)無法找到在.uir文件中定義的但沒有被DLL輸出的那些回調(diào)函數(shù)，從而使DLL在被調(diào)用時(shí)出錯(cuò)。對(duì)于LoadpanelEx，因?yàn)槭褂肅VI編寫DLL時(shí)，CVI自動(dòng)在工程中生成一個(gè).uir中的回調(diào)函數(shù)列表，DLL被調(diào)用時(shí)，LoadpanelEx首先在此列表中進(jìn)行查找，它可以實(shí)現(xiàn)回調(diào)函數(shù)的導(dǎo)出，從而保證在DLL中軟面板對(duì)虛擬儀器的正常控制。

　　（4）將修改后的main函數(shù)的聲明加入到原工程的頭文件。

　　（5）選擇頭文件導(dǎo)出法，編譯成DLL文件。

　　經(jīng)過改編后原工程就變成了可以由VC++主干程序調(diào)用的DLL，而它的所有測(cè)試功能都沒有變。事實(shí)證明，因?yàn)檫@種創(chuàng)建DLL的方法不需要增加額外的程序進(jìn)行代碼調(diào)試，它比一般的直接創(chuàng)建方法要有效的多。

3 VC++應(yīng)用程序?qū)LL的調(diào)用

　　3.1 VC程序調(diào)用DLL的兩種方式

　　VC中鏈接DLL到應(yīng)用程序中有兩種方式：隱式鏈接和顯式鏈接。隱式鏈接時(shí)，使用DLL的可執(zhí)行程序鏈接到DLL導(dǎo)入庫(kù)（.lib文件）中，導(dǎo)入庫(kù)中包含了DLL中的每個(gè)導(dǎo)出符合和序號(hào)。當(dāng)加載使用DLL的可執(zhí)行程序時(shí)，操作系統(tǒng)同時(shí)加載DLL。為了隱式鏈接DLL，可執(zhí)行程序需要從DLL提供者獲取以下內(nèi)容：包含導(dǎo)出函數(shù)聲明的頭文件（.h）,導(dǎo)入庫(kù)（.lib）文件和實(shí)際的DLL（.dll）文件。顯示鏈接時(shí)，使用DLL的可執(zhí)行程序在運(yùn)行時(shí)通過函數(shù)調(diào)用來顯式加載或卸載DLL，并通過函數(shù)指針來調(diào)用DLL的導(dǎo)出函數(shù)，應(yīng)用程序通過Loadlibrary函數(shù)來加載DLL并獲取模塊句柄;通過GetProcessAddress來獲取應(yīng)用程序要調(diào)用的導(dǎo)出函數(shù)的指針。

　　工程中筆者采用的是顯式鏈接方式調(diào)用DLL，與隱式鏈接相比，顯示鏈接較靈活，在這種方式下，我們可以決定什么時(shí)候裝載和卸去DLL，以及決定加載哪個(gè)DLL，可以節(jié)約系統(tǒng)資源，代碼執(zhí)行效率高。

　　3.2 VC程序與測(cè)試模塊間的通信

　　在用VC++調(diào)用CVI的DLL時(shí)，存在著在不同軟件程序間的數(shù)據(jù)傳遞問題，工程中VC++程序是主干，它調(diào)用DLL,因此它的變量對(duì)DLL來說都是透明的、可用的;但是由Lab Windows/CVI開發(fā)的DLL文件生成的導(dǎo)出庫(kù)文件（.lib）不包含導(dǎo)出變量，因此DLL中的變量值，VC++不能直接獲得。工程中采用創(chuàng)建內(nèi)存映射文件的方法來實(shí)現(xiàn)二者之間的數(shù)據(jù)傳遞。所謂內(nèi)存映射文件是指在內(nèi)存中申請(qǐng)一塊內(nèi)存空間，將一個(gè)文件與這塊空間相聯(lián)系，再進(jìn)行內(nèi)存映射，這樣操作文件就有和操作內(nèi)存一樣的效率，數(shù)據(jù)可以通過該映射文件進(jìn)行中轉(zhuǎn)（寫入和讀出），幾個(gè)進(jìn)程可通過操作該映射文件，實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間在內(nèi)存一級(jí)的高速數(shù)據(jù)交互。

　　具體方法為：首先在DLL中通過API函數(shù)CreateFileMapping及MapViewOfFile在內(nèi)存中建立一個(gè)文件映射對(duì)象并產(chǎn)生它的一個(gè)視，然后通過CopyMemory將測(cè)控?cái)?shù)據(jù)存入

　　該視中，然后應(yīng)用程序就可使用OpenFileMapping打開該映射文件并對(duì)其進(jìn)行讀寫操作，從而實(shí)現(xiàn)二者間通信。

4 代碼實(shí)例

　　限于篇幅，文中只給出部分重要的程序代碼。

　　4.1 CVI中程序代碼

　　1）對(duì)源文件的main函數(shù)進(jìn)行改寫：

　　int main1 （HINSTANCE CVIUserHInst）// 修改函數(shù)名以及參數(shù)

　　｛

　　if （（panelHandle = LoadPanelEx （0, "get.uir", PANEL,__CVIUserHInst）） < 0） //使用loadPanelEx函數(shù)可導(dǎo)出回調(diào)函數(shù)

　　return -1;

　　……

　　return 0;

　　｝

　　（2）創(chuàng)建內(nèi)存映射文件并拷入數(shù)據(jù)

　　hValue=CreateFileMapping（（HANDLE）0xFFFFFFFF,NULL,PAGE_READWRITE,0,0x300,"MapFile"）;//建立文件映射對(duì)象，MapFile為 映射文件名

　　……

　　ipmid=（mid＊）MapViewOfFile（hValue,

　　FILE_MAP_ALL_ACCESS,0,0,0）;//創(chuàng)建映射對(duì)象的一個(gè)視,mid為測(cè)控?cái)?shù)據(jù)類型

　　……

　　CopyMemory（ipmid,&data,sizeof（mid））;//將數(shù)據(jù)拷貝到共享的內(nèi)存中

　　（3）在.h文件中加入修改后的main函數(shù)的導(dǎo)出聲明

　　int main1 （HINSTANCE CVIUserHInst）;

　　4.2 VC中程序代碼

　　typedef int（＊main1）（HINSTANCE）; HINSTANCE USEInst;

　　USEInst=LoadLibrary（"sousuoleidafashe_dbg.dll"）; //加載DLL

　　main1 main; main=（main1）GetProcAddress（USEInst,

　　"main1"）;//得到DLL中導(dǎo)出函數(shù)main1的地址

　　main（USEInst）;//執(zhí)行main1，調(diào)出儀器軟面板進(jìn)行測(cè)試,測(cè)控?cái)?shù)據(jù)寫入”MapFile”中

　　FreeLibrary（USEInst）;

　　HValue=OpenFileMapping（…）;//打開映射文件”MapFile”

　　ipmid=（mid＊）MapViewOfFile（hValue;

　　FILE_MAP_ALL_ACCESS,0,0,0）; //得到測(cè)試數(shù)據(jù)

　　至此，就完成了LabWindows/CVI中的DLL開發(fā)和VC++主干程序?qū)λ恼{(diào)用工作以及數(shù)據(jù)傳送工作。

5 結(jié)束語(yǔ)

　　本文介紹了一種把VC++和LabWindows/CVI結(jié)合起來進(jìn)行測(cè)控系統(tǒng)開發(fā)的方法，根據(jù)兩種開發(fā)工具各自的優(yōu)缺點(diǎn)，取VC++對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)、多媒體等的強(qiáng)大的開發(fā)能力和它廣泛的適用性，結(jié)合LabWindows/CVI對(duì)測(cè)控?cái)?shù)據(jù)強(qiáng)大的分析處理能力和它簡(jiǎn)單直觀的儀器軟面板設(shè)計(jì)方法。實(shí)踐證明這種方法是完全可行的。

6 參考文獻(xiàn)

　　[1]NI Corporation.LabWindows/CVI User Interface Reference Manual [M/CD], 1996.

　　[2] 張磊， 虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的方法[J]，計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)量與控制， 2000年第05 期：58-60

　　[3] 白鳳山，動(dòng)態(tài)連接庫(kù)（DLL）在虛擬儀器中的應(yīng)用[J]，自動(dòng)化與儀表，第16卷，2001年第01期：21-22

　　[4] [美]David J.Kruglinski,Visual C++ 技術(shù)內(nèi)幕[M],北京,清華大學(xué)出版社,1999年