基于多線(xiàn)程技術(shù)的天線(xiàn)實(shí)時(shí)測量系統研究

　　2.1 軟件分層結構與信息交互

　　系統軟件是整個(gè)系統的控制核心，它的功能對用戶(hù)是透明的，對于用戶(hù)而言，只要選擇和輸入了正確的測量參數，系統就能自動(dòng)完成相應的測量功能。

　　根據軟件需求和功能，可將其分為三層結構部分：

　　用戶(hù)界面部分、數據處理部分和硬件接口部分。

　　系統軟件各層之間的信息交互如圖2所示。

　　用戶(hù)界面部分，響應用戶(hù)操作，將硬件設置傳輸到硬件接口部分，將輸入數據送到數據處理部分，同時(shí)將數據處理部分送來(lái)的數據與狀態(tài)信息顯示給用戶(hù)，使用戶(hù)可以便捷地完成測量控制與監控。數據處理部分，一方面將硬件接口傳遞來(lái)的數據與狀態(tài)信息進(jìn)行處理，轉換為用戶(hù)需要的格式以供顯示和存儲;另一方面將用戶(hù)設置的數據信息轉換為數據指令交給硬件接口部分。

　　硬件接口部分，完成計算機與儀器之間的通信，一方面將指令和數據等程序語(yǔ)言轉化為儀器可識別的機器語(yǔ)言輸送到儀器;另一方面將儀器傳輸回來(lái)的數據和狀態(tài)信息等轉換為可編程處理的數據，以供數據處理部分使用。

　　2.2 軟件任務(wù)分析

　　根據系統工作原理，系統軟件需要完成以下任務(wù)：

　　(1)建立計算機與轉臺控制箱之間的通信：建立通道，使計算機可以讀取轉臺實(shí)時(shí)運行狀態(tài)，并可以隨時(shí)控制轉臺以改變其運行狀態(tài)。

　　(2)轉臺運行狀態(tài)的顯示：將轉臺運動(dòng)速度及角度信息顯示到用戶(hù)界面并實(shí)時(shí)更新。

　　(3)轉臺運行參數的設置：按照用戶(hù)輸入設置轉臺的運動(dòng)速度、起止位置以及脈沖輸出方式，并控制其運動(dòng)的起止。

　　(4)建立計算機與矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀的通信：建立通道，使計算機可以讀取矢網(wǎng)狀態(tài)及測量數據，并可以隨時(shí)控制矢網(wǎng)以改變其運行狀態(tài)。

　　(5)矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀的初始化以及測量參數的設置：使用基于VISA 庫的SCPI指令，對矢網(wǎng)進(jìn)行初始化使其進(jìn)入測量狀態(tài)，按照用戶(hù)輸入完成測量參數的設置。

　　(6)測量數據存儲文檔的建立與更新：在計算機中建立文檔用于測量數據的存儲，將測量過(guò)程從由矢網(wǎng)讀取的測量數據按特定格式進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。

　　(7)系統測量進(jìn)度的顯示：在測量過(guò)程中的軟件運行節點(diǎn)、測量過(guò)程中完成某次測量時(shí)以及測量完成后輸出相應提示性文字到用戶(hù)界面。

　　在實(shí)時(shí)測量系統中，要求計算機能同時(shí)完成多項任務(wù)，且具有很高的實(shí)時(shí)性要求，多線(xiàn)程技術(shù)以其避免阻塞、能同時(shí)執行多項任務(wù)、減小運行過(guò)程和用戶(hù)界面的相互影響，以及最大程度地利用多處理器性能的獨特優(yōu)點(diǎn)很好地滿(mǎn)足了這一要求。

　　2.3 軟件多線(xiàn)程的實(shí)現

　　MFC 中有兩類(lèi)線(xiàn)程，用戶(hù)界面線(xiàn)程和工作者線(xiàn)程。前者有自己的消息隊列和消息循環(huán)，一般用于處理獨立于其他線(xiàn)程執行之外的用戶(hù)輸入，響應用戶(hù)及系統所產(chǎn)生的事件和消息等;后者沒(méi)有消息循環(huán)，通常用來(lái)執行后臺計算和維護任務(wù)，如冗長(cháng)的計算過(guò)程，數據的循環(huán)讀取等。

　　任意一個(gè)MFC 程序至少具有一個(gè)線(xiàn)程，也是程序的主線(xiàn)程。通過(guò)主線(xiàn)程能夠生成或終止任意多的線(xiàn)程，主線(xiàn)程一直存在直至程序終止。其中用戶(hù)界面線(xiàn)程是程序默認啟動(dòng)的主線(xiàn) 程，主要實(shí)現軟件的運行和響應用戶(hù)操作及控制。根據軟件任務(wù)分析部分，在主線(xiàn)程中生成三個(gè)工作者線(xiàn)程，通過(guò)計算機與測量?jì)x器的通信，完成儀器參數的設置以 及數據的實(shí)時(shí)采集、處理等后臺工作。

　　各線(xiàn)程工作順序及生存時(shí)間如圖3所示。

　　三個(gè)工作者線(xiàn)程所完成的具體工作如下：

　　轉臺狀態(tài)線(xiàn)程：建立計算機與轉臺控制箱的通信，不斷讀取轉臺的位置信息和速度信息并將其更新顯示到用戶(hù)界面，對應軟件任務(wù)分析部分的任務(wù)(1)和(2)，流程如圖4所示。