基于 LabVIEW 的油滴電量測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫訪問

0 引言

隨著測試技術(shù)與計算機技術(shù)日益緊密的結(jié)合，測試測量領(lǐng)域得到了空前的發(fā)展。尤其是基于LabVIEW的新一代虛擬儀器測試系統(tǒng)，充分利用了計算機數(shù)據(jù)處理速度快、控制能力強等優(yōu)點，使測試系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集、傳送、處理、顯示及存儲等方面突破了以往單一的儀器儀表的限制。LabVIEW 是一個劃時代的圖形化編程系統(tǒng)，提供一種全新的程序設(shè)計方法，它對被稱為“虛擬儀器”的軟件對象進行圖形化的組合操作，其強大的數(shù)據(jù)分析功能可在數(shù)據(jù)采集、測試分析中起到至關(guān)重要的作用，這就涉及到對大量數(shù)據(jù)的存儲、查詢、調(diào)用等功能。

而大量數(shù)據(jù)的管理又需要通過數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)，但是Lab-VIEW 本身并不具備數(shù)據(jù)庫訪問功能，因此需要其他輔助的方法來實現(xiàn)。本文以油滴電量測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫為例，利用NI的LabVIEW Database Connectivity Toolkit進行編程，完成了對數(shù)據(jù)庫的訪問，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)存儲、查詢、更新、修改、刪除等各項功能。

1 LabVIEW訪問數(shù)據(jù)庫的多種實現(xiàn)方式

數(shù)據(jù)庫訪問方式有多種，第一種是利用Visual C++等多種語言編寫DLL程序訪問數(shù)據(jù)庫，但這種方法需要從底層經(jīng)過復(fù)雜的編程才能實現(xiàn)，開發(fā)難度大，本文不考慮這一方法;第二種方法是基于第三方軟件通過編程來實現(xiàn)LabVIEW 對數(shù)據(jù)庫的訪問。比如，LabSQL工具包就是第三方開發(fā)的專門針對LabVIEW的一個開源附加工具包，對基本的數(shù)據(jù)庫操作功能進行二次封裝，能夠完成一般的數(shù)據(jù)庫操作，但兼容性相對較差;第三種是利用NI 的附加數(shù)據(jù)庫接口工具包LabVIEW SQLToolkit進行編程來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的訪問。該工具包集成的模塊中包含了大多數(shù)數(shù)據(jù)庫操作和訪問的功能，易于理解和編程。

LabVIEW SQL Toolkit 又稱為LabVIEW DatabaseConnectivity Toolkit,是專門用于數(shù)據(jù)庫訪問的附加工具包，它涵蓋了數(shù)據(jù)庫操作的所有功能，集成了一系列功能模塊，這些模塊封裝了數(shù)據(jù)庫的大多數(shù)操作和一些高級的數(shù)據(jù)庫訪問功能。其主要的功能包括：

(1)支持ADO所支持的所有數(shù)據(jù)庫引擎;

(2)支持所有與ODBC 或OLE DB 兼容的數(shù)據(jù)庫驅(qū)動程序;

(3)與SQL兼容;

(4)可以將數(shù)據(jù)庫中Column Values 的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為標準LabVIEW Database Connectivity Toolset 的數(shù)據(jù)類型，進一步增強了它的可移植性。

基于LabVIEW SQL Toolkit 的豐富功能及諸多優(yōu)點，本文選擇使用LabVIEW SQL Toolkit 來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的操作。

2 應(yīng)用實例

本文以油滴電量測試系統(tǒng)作為基于LabVIEW的數(shù)據(jù)庫訪問的應(yīng)用實例。油滴電量測試系統(tǒng)分為上位機和下位機2 部分，分別承擔(dān)總控平臺和測試終端的作用，總體結(jié)構(gòu)見圖1.該系統(tǒng)具有參數(shù)采集、存儲和數(shù)據(jù)分析等功能。下位機采用的是油滴儀、計時器、噴霧器等儀器進行測量，測試數(shù)據(jù)通過無線通信模塊將數(shù)據(jù)傳送到上位機，上位機是采用LabVIEW 2010圖形化編程平臺設(shè)計，將下位機傳送來的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)據(jù)庫進行訪問，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析與管理。

基于LabVIEW 的總控臺由3部分組成：命令發(fā)送、總體進度顯示、某一測試終端的詳細數(shù)據(jù)顯示。與第二和第三項功能相適應(yīng)，需要對各個測試終端的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)庫管理。

軟件設(shè)計中，利用LabVIEW SQL Toolkit 對Micro-soft Access 數(shù)據(jù)庫進行添加、修改、更新、刪除、查詢和分析，實現(xiàn)測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理功能。系統(tǒng)總體流程為：下位機采集數(shù)據(jù)并存儲在FLASH中，待上位機發(fā)送“數(shù)據(jù)接收”命令，下位機將依次把數(shù)據(jù)傳送到上位機，上位機將數(shù)據(jù)存儲在名為“測試數(shù)據(jù)庫”的Microsoft Ac-cess 的數(shù)據(jù)庫中，操作人員通過“歷史數(shù)據(jù)查詢”或“圖像顯示歷史數(shù)據(jù)”功能模塊，查詢或分析某一顆油滴的測試數(shù)據(jù)。而操作人員在進入此系統(tǒng)前需要注冊或登錄操作，在這里的登錄系統(tǒng)中同樣需要數(shù)據(jù)的存儲、匹配操作，需要對數(shù)據(jù)庫進行訪問。圖2為系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示的程序前面板。

軟件具體功能包括：一是將操作員編號、測試儀地址、測試電壓、油滴運動時間等基本數(shù)據(jù)添加到Micro-soft Access數(shù)據(jù)庫;二是對Microsoft Access 數(shù)據(jù)庫進行查詢、修改、更新、刪除錯誤的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行分析。

2.1 建立數(shù)據(jù)源

LabVIEW 數(shù)據(jù)庫工具包只能操作數(shù)據(jù)庫，不能創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，所以必須借助第三方數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，本文采用Access來創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫。因為文中的數(shù)據(jù)庫范例是油滴電量測試實時監(jiān)控系統(tǒng)(簡稱油滴電量測試系統(tǒng))，所以建立一個名為“測試數(shù)據(jù)庫。 mdb”的數(shù)據(jù)庫文件。

然后是建立于數(shù)據(jù)庫的鏈接。在利用LabVIEW 數(shù)據(jù)庫工具包操作數(shù)據(jù)庫之前，需要先建立數(shù)據(jù)庫鏈接。

鏈接數(shù)據(jù)庫的方法有2 種：利用ODBC(Open DatabaseConnectivity)技術(shù)鏈接數(shù)據(jù)庫和利用Active 數(shù)據(jù)對象ADO(ActiveX Data Objects)技術(shù)鏈接數(shù)據(jù)庫。

使用ODBC API 函數(shù)時，需要創(chuàng)建數(shù)據(jù)源名DSN(Data Source Names)才能鏈接到實際數(shù)據(jù)庫。因此需要考慮移植問題，當代碼發(fā)布到其他機器上時，要手動為其重新建立一個DSN.此外，Microsoft設(shè)計的ODBC標準只能訪問關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，對于非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫則無能為力。而ADO 是Microsoft 提出的應(yīng)用程序接口(API)，用以訪問關(guān)系型或非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。

ADO使用通用數(shù)據(jù)鏈接UDL(Universal Data Link)來獲得數(shù)據(jù)庫信息，即實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的鏈接[6].

本文使用的是利用動態(tài)數(shù)據(jù)對象ADO(ActiveXData Objects)技術(shù)鏈接數(shù)據(jù)庫。在“測試數(shù)據(jù)庫。mdb”

所在的文件夾下點擊鼠標右鍵→新建→Microsoft DataLink,并命名為“測試數(shù)據(jù)庫鏈接。udl”.或者通過另一種方法來建立。udl文件，在測試數(shù)據(jù)庫。mdb所在的文件夾下點擊鼠標右鍵→新建→文本文檔，并命名為“測試數(shù)據(jù)庫鏈接。txt”,再將其后綴改為“.udl”即可。雙擊“測試數(shù)據(jù)庫鏈接。udl”,打開數(shù)據(jù)鏈接屬性對話框，在提供程序選項卡中選擇Microsoft Jet 4.0 OLE DB Provide.

在接下來的鏈接選項卡中，選擇已經(jīng)建立好的數(shù)據(jù)庫文件，然后單擊“測試鏈接(T)”按鈕，就會鏈接成功。

2.2 數(shù)據(jù)庫操作

鏈接上數(shù)據(jù)庫之后，就可以對數(shù)據(jù)庫進行操作了。

對數(shù)據(jù)庫的操作主要有創(chuàng)建表格、刪除表格、添加記錄、查詢記錄等。本文主要介紹添加記錄、刪除記錄、查詢記錄和更新數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)信息。

2.2.1 添加記錄

在使用本系統(tǒng)時，第一次使用的操作員需要注冊，操作員的注冊信息需要寫入數(shù)據(jù)庫以數(shù)據(jù)表的形式保存下來，以便操作員以后使用系統(tǒng)就可以直接登錄，下面說明如何向數(shù)據(jù)庫中寫入數(shù)據(jù)。

與數(shù)據(jù)庫以及記錄集對象建立鏈接，獲取“測試數(shù)據(jù)庫鏈接。udl”文件的位置，使用DB Tools Open Connec-tion.vi創(chuàng)建鏈接。

選擇寫入數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)表“ 用戶信息表”,利用DBTools Insert Data.vi獲取數(shù)據(jù)表的列名字。

由DB Tools Insert Data.vi來實現(xiàn)添加記錄，它有三個主要的參數(shù)：table(數(shù)據(jù)表名)告訴DB Tools InsertData.vi 向數(shù)據(jù)庫里的哪個表格插入數(shù)據(jù);data 告訴DBTools Insert Data.vi插入什么數(shù)據(jù);column對應(yīng)插入列的名字，其數(shù)據(jù)類型是一個字符串數(shù)組，而且它的數(shù)據(jù)來源于DB Tools Insert Data.vi獲得并輸出的數(shù)據(jù)。然后斷開與數(shù)據(jù)庫的鏈接。

圖3是添加記錄的程序框圖。

2.2.2 刪除記錄

在測試過程中存在著很多不確定性因素會導(dǎo)致測試結(jié)果出現(xiàn)偏差，這就需要將不合格的測試數(shù)據(jù)刪除，將符合要求的測試數(shù)據(jù)保存起來。

對于刪除測試數(shù)據(jù)記錄的操作，可以使用數(shù)據(jù)庫高級操作，在LabVIEW 中執(zhí)行SQL 語言來實現(xiàn)數(shù)據(jù)刪除功能。刪除一條記錄的語法為：

DELETE FROM table_name

WHERE column_name = some_value

圖4實現(xiàn)了刪除一條記錄的操作。[!--empirenews.page--]

2.2.3 查詢數(shù)據(jù)

實驗操作人員需要通過下位機將獲得的測試數(shù)據(jù)發(fā)送到PC 機的LabVIEW 測試系統(tǒng)中并通過LabVIEW保存到數(shù)據(jù)庫中，以便以后查看數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的存檔。在本測試系統(tǒng)中，每個操作員的數(shù)據(jù)分為5組且每一組數(shù)據(jù)存放在一個數(shù)據(jù)表中，這樣要獲得某一個操作員的實驗數(shù)據(jù)就需要從5個數(shù)據(jù)表中一次查詢到該操作員的數(shù)據(jù)，再在LabVIEW前面板上顯示查詢結(jié)果。

此處同樣需要首先建立鏈接，即利用DB Tools In-sert Data.vi獲取數(shù)據(jù)表的列名，并利用DB Tools SelectData.vi 來讀取指定數(shù)據(jù)表中的所有數(shù)據(jù)。因為從DBTools Select Data.vi 讀出來的數(shù)據(jù)是動態(tài)數(shù)據(jù)類型，需要通過Database Variant To Data.vi 函數(shù)把動態(tài)數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換成正確的數(shù)據(jù)類型。

通過以上步驟，已經(jīng)完成將指定數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)全部數(shù)據(jù)讀出并以正確的數(shù)據(jù)類型進行顯示。

在完成某一特定操作員的測試數(shù)據(jù)查詢工作時，本文采用雙for循環(huán)嵌套，外部for循環(huán)的循環(huán)次數(shù)為5,再由內(nèi)部for循環(huán)依次查詢“測試數(shù)據(jù)1…5”表中的數(shù)據(jù)，根據(jù)外部索引輸出數(shù)組的操作員編號列信息與前面板輸入的信息匹配，再利用指定操作員編號的索引值查找數(shù)據(jù)表中對應(yīng)的記錄信息，并插入到最后的“指定操作員數(shù)據(jù)”數(shù)組中。

圖5為完整的查詢數(shù)據(jù)程序框圖。

圖6 為直接從數(shù)據(jù)庫中讀取到的未經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)顯示。

圖7為經(jīng)過對數(shù)組數(shù)據(jù)進行變換、處理得到的通常情況下數(shù)據(jù)記錄表格形式。

2.2.4 數(shù)據(jù)更新

以上過程已實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的寫入，但對于某些需要實時同步修改的數(shù)據(jù)，需要考慮數(shù)據(jù)更新問題。因為數(shù)據(jù)庫要記錄用戶最后一次登錄系統(tǒng)的時間，所以當用戶每次登錄系統(tǒng)，系統(tǒng)都要將其在數(shù)據(jù)庫中的時間信息更改為當前時間。

這里同樣使用的是數(shù)據(jù)庫高級操作，在LabVIEW中執(zhí)行SQL 語言來實現(xiàn)數(shù)據(jù)更新功能。SQL 中更新一條記錄的語句是“update”,其語法為：

UPDATE table_name

SET column_name=new_value

WHERE column_name=some_value

圖8為更新時間的框圖程序。

3 結(jié)語

通過結(jié)合油滴電量測試系統(tǒng)的Access數(shù)據(jù)庫操作，本文實現(xiàn)了在LabVIEW 平臺下，利用Database Connec-tivity Toolkits 工具對Access 數(shù)據(jù)庫進行實時操作，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的寫入、刪除、更新等實用功能，為類似的數(shù)據(jù)庫開發(fā)提供了可予借鑒的方法。