利用构件技术开发虚拟电子测量仪器

论文摘要

基于构件的软件开发方法是软件工程新的研究和发展方向。上个世纪80年代末,美国国家仪器公司提出了“软件就是仪器”的新概念。它将计算机技术与现代仪器技术相结合,开发出了虚拟仪器这种全新概念的测量仪器。将基于构件的软件开发方法应用于虚拟仪器的软件开发过程中,可提高虚拟仪器软件的开发效率和可维护性,是目前虚拟仪器软件的最佳开发方法。本文的主要工作就是针对将构件技术引入虚拟电子测量仪器软件开发的研究。首先提出了虚拟电子测量仪器构件的定义及其结构模型,给出了虚拟电子测量仪器构件的五种组合运算及运算规则,并对运算规则进行了详细的形式化定义,从而确立了虚拟电子测量仪器软件系统的代数表达式。接着给出了虚拟电子测量仪器构件关系图的定义,最后给出了虚拟电子测量仪器构件关系图与其代数表达式的转换算法。其次,提出虚拟电子测量仪器构件匹配思想及具体匹配算法,通过匹配算法检索虚拟电子测量仪器构件库,从而生成候选构件集合。然后对候选构件集合进行配置,并给出了配置过程,使配置后的候选构件集合中的虚拟电子测量仪器构件经过组装后所生成的虚拟电子测量仪器满足用户需求。以虚拟示波器和虚拟温度计作为实例,使用本文提出的五种虚拟电子测量仪器构件组合规则,组装构件库中满足功能需求的虚拟电子测量仪器构件,生成了满足用户需求的虚拟示波器和虚拟温度计。最后详细介绍了一种虚拟电子测量仪器集成系统—W-400电子测量工作站。组成该电子测量工作站的各种虚拟电子测量仪器均是采用本文所述方法开发。实验表明,将构件技术应用于虚拟电子测量仪器开发具有软件复用程度高、开发效率高以及开发的系统灵活等优点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 虚拟仪器研究意义
• 1.2 虚拟仪器发展历程及研究现状
• 1.3 虚拟仪器体系结构
• 1.4 基于构件的虚拟电子测量仪器开发意义
• 1.5 论文研究内容的组织结构
• 第2章 虚拟电子测量仪器构件及其组合运算
• 2.1 基本概念
• 2.2 虚拟电子测量仪器构件结构模型
• 2.2.1 虚拟电子测量仪器构件接口
• 2.2.2 虚拟电子测量仪器构件协议及实现
• 2.3 虚拟电子测量仪器构件的组合运算规则
• 2.3.1 虚拟电子测量仪器构件组装
• 2.3.2 虚拟电子测量仪器构件组装的图形表示
• 2.4 基于构件的虚拟电子测量仪器体系结构
• 2.4.1 基于构件的虚拟电子测量仪器软件体系结构定义
• 2.4.2 虚拟电子测量仪器构件关系图
• 2.4.3 虚拟电子测量仪器构件关系图与其代数表达式的转换
• 第3章 基于构件的虚拟电子测量仪器实现
• 3.1 构件匹配
• 3.2 虚拟电子测量仪器构件接口匹配
• 3.2.1 类型等价原则
• 3.2.2 类型规范化
• 3.2.3 接口规范化
• 3.2.4 虚拟电子测量仪器构件接口匹配算法
• 3.3 虚拟电子测量仪器构件配置
• 第4章 构件技术开发虚拟电子测量仪器实例
• 4.1 虚拟电子测量仪器构件库
• 4.2 虚拟示波器的开发
• 4.3 虚拟温度计的开发
• 第5章 基于构件的 W-400 电子测量工作站
• 5.1 W-400 电子测量工作站体系结构
• 5.2 W-400 电子测量工作站硬件
• 5.2.1 电子测量总线
• 5.2.2 事件处理机
• 5.2.3 USB 通信硬件模块
• 5.3 W-400 电子测量工作站软件
• 5.3.1 驱动程序构件库
• 5.3.2 仪器功能构件库
• 5.3.3 面板构件库
• 第6章 总结与展望
• 6.1 本文研究工作总结
• 6.2 下一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文