摘要：針對(duì)位置敏感探測(cè)器件構(gòu)成的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，借助開發(fā)工具及MFC消息映射機(jī)制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)交互界面的設(shè)計(jì)。界面通過對(duì)串口通信和USB通信方法的研究，利用按鈕控件實(shí)現(xiàn)并控制上下位機(jī)數(shù)據(jù)通信；數(shù)據(jù)傳輸處理之后，以文本和模擬坐標(biāo)兩種方式顯示出光斑的位置，并利用文件保存光斑位置的歷史信息。系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果證明：該界面能夠準(zhǔn)確直觀地顯示數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與用戶的友好交互，與其他同類型界面相比，提供了各種型號(hào)探測(cè)器件的相應(yīng)處理，具有較強(qiáng)的適用性。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)；交互界面；MFC；串口通信；USB通信

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）12-2798-04

目前在激光準(zhǔn)直、測(cè)角、自動(dòng)跟蹤等精密光電檢測(cè)系統(tǒng)中，探測(cè)目標(biāo)位置的連續(xù)變化已經(jīng)變得非常重要。位置敏感探測(cè)器（Position Sensitive Detector，PSD）是對(duì)入射到光敏面上的光斑能量中心位置敏感的光電感應(yīng)器件，可以利用少數(shù)幾個(gè)輸出光電信號(hào)的相對(duì)程度來計(jì)算位置信息。由其構(gòu)成的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)具有位置分辨率高、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)[1]；四象限探測(cè)器（Four-Quadrant photodetector，QPD）通過比較四個(gè)象限的電流來確定光斑中心在二維平面上的位置坐標(biāo)，其數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)可以探測(cè)目標(biāo)位置的連續(xù)變化，具有位置分辨率高、響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)方便等特點(diǎn)[2-3]。該文在對(duì)光電位置敏感器件構(gòu)成的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一套上位機(jī)軟件界面。該上位機(jī)軟件交互界面設(shè)計(jì)了供用戶選擇位置敏感器件型號(hào)及輸入系統(tǒng)修正參數(shù)的窗口，通過對(duì)串口通信和USB通信方法的研究，設(shè)置了上下位機(jī)通信控制部分，同時(shí)，設(shè)計(jì)了光斑中心位置數(shù)據(jù)文本直觀顯示、模擬坐標(biāo)繪制、歷史信息保存模塊，及設(shè)備狀態(tài)顯示模塊。軟件功能全面、界面友好、操作直觀、方便，且適用于其他型號(hào)的位置敏感器件數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中。

1 開發(fā)工具簡介

Visual C++ 6.0擁有強(qiáng)大的功能和友好的界面，能為用戶提供一個(gè)良好的可視化開發(fā)環(huán)境，它將程序和資源的編輯、編譯、調(diào)試和運(yùn)行融為一體，且提供了大量的程序開發(fā)工具。MFC是它一個(gè)龐大的類庫，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)的用戶接口，提供了管理窗口、菜單、對(duì)話框的代碼，可實(shí)現(xiàn)基本的輸入/輸出和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，為用戶開發(fā)Windows應(yīng)用程序建立了一個(gè)非常靈活的應(yīng)用程序框架[4]。

在MFC中對(duì)消息的處理利用了消息映射的方法，該方法的基礎(chǔ)是宏定義實(shí)現(xiàn)，通過宏定義將消息分派到不同的成員函數(shù)進(jìn)行處理。因此，在這種機(jī)制的支持下，MFC具有強(qiáng)大的消息處理能力[5]。

借助VC++提供的軟件代碼自動(dòng)生成可視化資源編輯的功能及MFC消息映射機(jī)制，可以很便捷地開發(fā)上位機(jī)軟件交互界面。

2 交互界面設(shè)計(jì)

上位機(jī)軟件交互界面包括供用戶選擇位置敏感器件型號(hào)及輸入相應(yīng)修正參數(shù)的窗口部分，上下位機(jī)通信控制部分，數(shù)據(jù)/設(shè)備狀態(tài)顯示部分。

2.1 供用戶選擇輸入的窗口設(shè)計(jì)

利用下拉式列表框控件提供供用戶選擇位置敏感器件型號(hào)的窗口。通過給其連接變量m_Type，利用m_Type.AddString（）函數(shù)為列表框添加選項(xiàng)，m_Type.SelectString（-1， "HY1315（Active area 1.3*1f6ADgfzH36aAG7dRSjjgWg==5mm）"）函數(shù)添加默認(rèn)選項(xiàng)。軟件通過m_Type. GetCurSel（）函數(shù)獲得用戶的選擇，完成相應(yīng)量程及坐標(biāo)軸范圍的改變及顯示。利用編輯框控件提供用戶輸入增益及修正系數(shù)的窗口，以完善數(shù)據(jù)處理[6]。

2.2 上下位機(jī)通信控制模塊設(shè)計(jì)

上下位機(jī)通信控制模塊是數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的核心部分。設(shè)計(jì)中采用了串口通信和USB通信兩種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與傳輸。其中，串口通信用于測(cè)試，USB通信用于實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸。

圖1 USB通信流程圖

2.2.1 串口通信控制部分

利用單選按鈕控件提供串口號(hào)選擇窗口，通過函數(shù)GetCheckedRadioButton（）獲取串口號(hào)。通過按鈕控制串口設(shè)備的狀態(tài)，按鈕交互的實(shí)現(xiàn)，通過MFC類向?qū)?duì)按鈕按下時(shí)，觸發(fā)消息BN_CLICKED進(jìn)行攔截，并重寫對(duì)應(yīng)的消息處理函數(shù)On*Button（），在函數(shù)中完成相應(yīng)按鈕的功能。串口控制區(qū)中，“Open”、“Close”按鈕對(duì)應(yīng)的函數(shù)在獲取用戶選擇的串口號(hào)后，分別完成對(duì)應(yīng)串口的打開及關(guān)閉功能；“Start”、“Stop”按鈕通過控制參數(shù)m_SPStop控制串口通信的開始與否。借助串口類成員函數(shù)OnComm（）實(shí)現(xiàn)接收字符及相應(yīng)數(shù)據(jù)處理的功能[7]。

2.2.2 USB通信控制部分

USB通信接口具有即插即用的特點(diǎn)，方便與微處理器進(jìn)行聯(lián)機(jī)通信，同時(shí)USB的通信效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于RS232、RS485等通信接口。USB通信控制部分通過按鈕控制數(shù)據(jù)傳輸，根據(jù)用戶選定的位置敏感器件型號(hào)，進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。通信程序流程圖如圖1所示。

“Link”按鈕通過標(biāo)志位m_OpenFlag控制設(shè)備是否連接?！癝tart”和“Stop”按鈕通過標(biāo)志位m_stop控制數(shù)據(jù)接收與否?！癝uspand”按鈕通過參數(shù)m_pause控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅和：屠^續(xù)，當(dāng)按下該按鈕時(shí)，按鈕改變?yōu)椤癈ontinue”字樣，同時(shí)通過調(diào)用Invalidate（）函數(shù)使整個(gè)客戶區(qū)無效，這時(shí)Windows會(huì)在應(yīng)用程序的消息隊(duì)列中放置WM_PAINT消息，MFC為窗口類提供了其消息處理函數(shù)OnPaint（）；當(dāng)再次按下該按鈕時(shí)，OnPaint（）函數(shù)負(fù)責(zé)重繪窗口，從而重新進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

上下位機(jī)的數(shù)據(jù)通信通過直接調(diào)用CH375DLL.dll動(dòng)態(tài)鏈接庫實(shí)現(xiàn)。CH372是一款USB總線的通用設(shè)備接口芯片，是芯片CH375的功能簡化版，硬件成本更低，且完全兼容CH375，可以直接使用其WDM驅(qū)動(dòng)程序和動(dòng)態(tài)鏈接庫。CH372在計(jì)算機(jī)端提供了應(yīng)用層接口，即由動(dòng)態(tài)鏈接庫DLL提供的面向功能應(yīng)用的API，包括：設(shè)備管理API、數(shù)據(jù)傳輸API及中斷處理API。設(shè)備管理API包含了打開設(shè)備函數(shù)CH375OpenDevice（），關(guān)閉設(shè)備函數(shù)CH375CloseDevice（）；數(shù)據(jù)傳輸API包含了讀取數(shù)據(jù)塊（數(shù)據(jù)上傳）函數(shù)CH375ReadData（），寫出數(shù)據(jù)塊（數(shù)據(jù)下傳）函數(shù)CH375WriteData（）等[8]。

2.3數(shù)據(jù)/設(shè)備狀態(tài)顯示設(shè)計(jì)

上位機(jī)軟件在數(shù)據(jù)傳輸過程中，借助CString類成員變量stateinfo直觀顯示設(shè)備狀態(tài)。數(shù)據(jù)接收處理后，借助Format（）函數(shù)，以文字形式直觀顯示光斑中心位置的橫縱坐標(biāo)值，利用繪圖函數(shù)在模擬坐標(biāo)中顯示光斑位置。借助文件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)歷史信息保存的功能，關(guān)鍵代碼如下：

GetDlgItem（IDC_RECEIVE_EDIT）→PostMessage（WM_VSCROLL，SB_BOTTOM，NULL）；

CString strPath；

圖2 HY1315系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果圖

GetModuleFileName（NULL，strPath.GetBufferSetLength（MAX_PATH+1），MAX_PATH）；

strPath.ReleaseBuffer（）；

//此時(shí)strPath內(nèi)容為工程文件全路徑，如：E：＼TestPro＼Exam＼ Test.exe

//以下函數(shù)作用是獲取最后一個(gè)"＼"的位置

圖3 四象限探測(cè)器系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果圖

int nPos=strPath.ReverseFind（'＼＼'）；

//開始取全路徑

strPath=strPath.Left（nPos+1）；//此時(shí)strPath保存為當(dāng)前工程的全路徑，如：E：＼TestPro＼Exam＼

//保存文件

CFile m_rFile；

if（！m_rFile.Open（"Rec.txt"，CFile：：modeCreate | CFile：：modeWrite）） {

AfxMessageBox（"創(chuàng)建記錄文件失??！"）；}

m_rFile.Write（m_Receive，m_Receive.GetLength（））；

m_rFile.Close（）；

3 實(shí)際調(diào)試結(jié)果

上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)完成后，運(yùn)行程序，選擇位置敏感器件的型號(hào)為默認(rèn)選項(xiàng)，即一維位置敏感探測(cè)器HY1315，連接其對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)備，輸入需要的增益參數(shù)，選擇串口號(hào)，單擊串口控制區(qū)“Open”按鈕打開串口，“Start”按鈕接收數(shù)據(jù)，此時(shí)上位機(jī)界面數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)顯示，模擬光斑坐標(biāo)結(jié)果如圖2所示。再次運(yùn)行程序，選擇四象限探測(cè)器型號(hào)，即QP36（Active area 6*6mm），連接相應(yīng)系統(tǒng)設(shè)備，單擊USB通信控制區(qū)按鈕，可以控制數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的狀態(tài)，單擊“Link”按鈕打開設(shè)備，“Start”按鈕接收數(shù)據(jù)，此時(shí)上位機(jī)軟件界面結(jié)果如圖3所示。

4 結(jié)束語

針對(duì)位置敏感器件構(gòu)成的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，通過對(duì)串口通信和USB通信方法的研究，借助VC++提供的軟件代碼自動(dòng)生成可視化資源編輯的功能及MFC消息映射機(jī)制，設(shè)計(jì)了上位機(jī)人機(jī)交互界面。調(diào)試結(jié)果證明，該界面能夠?qū)崿F(xiàn)用戶選擇輸入，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上下位機(jī)通信傳輸，直觀顯示數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確繪出光斑在模擬坐標(biāo)中的位置，完成光斑位置的歷史信息存儲(chǔ)。設(shè)計(jì)為數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)提供了一套功能全面、界面友好、操作直觀、方便的上位機(jī)軟件。應(yīng)用中只需修改對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，即可應(yīng)用到其他類似的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中，很大程度上增強(qiáng)了系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用性。該界面已用于PSD及QPD數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)試驗(yàn)箱中。

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