LabVIEW新手容易犯的5大錯(cuò)誤

雖然NILabVIEW軟件長(zhǎng)期以來(lái)一直幫助工程師和科學(xué)家們快速開(kāi)發(fā)功能測(cè)量和控制應(yīng)用，但不是所有的新用戶(hù)都會(huì)遵循LabVIEW編程的最佳方法。LabVIEW圖形化編程比較獨(dú)特，因?yàn)橹恍杩匆谎塾脩?hù)的應(yīng)用程序，就馬上可以發(fā)現(xiàn)用戶(hù)是否遵循編碼的最佳方法。有些用戶(hù)會(huì)犯這些錯(cuò)誤是因?yàn)樗麄儧](méi)有真正理解LabVIEW框圖數(shù)據(jù)流背后的原理，而有些用戶(hù)則是不知道哪些特性可提高LabVIEW編程質(zhì)量。

本文介紹了經(jīng)驗(yàn)欠缺的LabVIEW程序員最經(jīng)常犯的一些編程錯(cuò)誤，同時(shí)也提供了采用正確LabVIEW編程方法的建議。

01

過(guò)度使用平鋪式順序結(jié)構(gòu)

許多LabVIEW新手并不完全了解“數(shù)據(jù)流”執(zhí)行背后的概念，而這些概念卻是LabVIEW編程的基礎(chǔ)。其中一個(gè)現(xiàn)象是用戶(hù)往往在程序框圖中過(guò)度使用平鋪式順序結(jié)構(gòu)。用戶(hù)經(jīng)常依賴(lài)平鋪式順序結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)程序框圖的代碼串行執(zhí)行，而不是使用數(shù)據(jù)流和節(jié)點(diǎn)之間的連線(xiàn)。

圖 1. 用戶(hù)往往過(guò)度依賴(lài)平鋪式順序結(jié)構(gòu)，而沒(méi)有充分理解數(shù)據(jù)流編程概念。

數(shù)據(jù)流編程是指只有在所需的數(shù)據(jù)輸入全部到達(dá)時(shí)，框圖上的節(jié)點(diǎn)（子VI、本原、結(jié)構(gòu)等）才開(kāi)始執(zhí)行。這對(duì)于使用LabVIEW的程序員來(lái)說(shuō)非常有用，因?yàn)楠?dú)立的進(jìn)程本身就可以實(shí)現(xiàn)并行運(yùn)行，而命令式語(yǔ)言卻需要額外的設(shè)置才能實(shí)行并行執(zhí)行。隨著計(jì)算機(jī)CPU的不斷增多，LabVIEW可自動(dòng)分解并行流程，提高代碼性能，而無(wú)需用戶(hù)編寫(xiě)任何額外代碼。而強(qiáng)行使用平鋪式順序結(jié)構(gòu)來(lái)執(zhí)行程序框圖不僅會(huì)限制并行運(yùn)行，還會(huì)喪失這一優(yōu)勢(shì)。限制程序框圖中不必要的結(jié)構(gòu)有助于提高整體可讀性和保持更簡(jiǎn)潔的框圖。

錯(cuò)誤連線(xiàn)可以有效地實(shí)現(xiàn)程序框圖上的數(shù)據(jù)流，而不需要依靠平鋪式順序結(jié)構(gòu)，此外錯(cuò)誤連線(xiàn)還有助于實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤處理策略。

何時(shí)應(yīng)該使用平鋪式順序結(jié)構(gòu)？

通過(guò)平鋪式順序結(jié)構(gòu)來(lái)執(zhí)行程序框圖有助于代碼性能的基準(zhǔn)測(cè)試。通過(guò)使用框架內(nèi)具有時(shí)間計(jì)數(shù)器的順序結(jié)構(gòu)，您可以決定兩個(gè)時(shí)間計(jì)數(shù)器之間代碼執(zhí)行所花費(fèi)的時(shí)間。這是一般數(shù)據(jù)流執(zhí)行所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

圖 2. 平鋪式順序結(jié)構(gòu)和時(shí)間計(jì)數(shù)器VI有助于代碼的基準(zhǔn)測(cè)試。

02

錯(cuò)誤使用局部變量

LabVIEW編程中另一個(gè)常見(jiàn)的錯(cuò)誤是過(guò)度使用局部變量。局部變量是共享內(nèi)存中的一個(gè)區(qū)域，用于在計(jì)算機(jī)程序不同部分之間傳遞數(shù)據(jù)。局域變量通常用于文本編程語(yǔ)言，具有非常強(qiáng)大的功能，但如果出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)條件，就會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。

對(duì)于其他編程語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，通過(guò)變量傳遞數(shù)據(jù)是必需的，而LabVIEW則提供了一種數(shù)據(jù)流方法，可將數(shù)據(jù)從程序的一個(gè)部分移動(dòng)到另一個(gè)部分。LabVIEW固有的并行性機(jī)制決定著用戶(hù)不能過(guò)度使用變量，因?yàn)橥粫r(shí)間內(nèi)通常會(huì)有多個(gè)不同的位置的程序訪(fǎng)問(wèn)共享內(nèi)存。如果過(guò)度使用變量，則會(huì)出現(xiàn)某個(gè)讀/寫(xiě)操作贏了“競(jìng)爭(zhēng)”，而其他操作則輸了“競(jìng)爭(zhēng)”，丟失數(shù)據(jù)的操作會(huì)被忽視，因此在LabVIEW中過(guò)度使用變量可能會(huì)最終導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。

您可以通過(guò)多種方法安全地將數(shù)據(jù)從LabVIEW程序的一個(gè)部分傳遞到另一個(gè)部分，包括連線(xiàn)、隊(duì)列、事件、通知、功能全局變量等等。每個(gè)機(jī)制都是針對(duì)特定情況設(shè)計(jì)的，但都具有消除競(jìng)爭(zhēng)條件的功能。

03

忽略代碼模塊化

通常情況下，新LabVIEW用戶(hù)創(chuàng)建的是“即寫(xiě)即忘”應(yīng)用程序去完成簡(jiǎn)單的任務(wù)，而沒(méi)有考慮到以后是否會(huì)用到這些代碼。隨著編程工作越來(lái)越多，他們會(huì)發(fā)現(xiàn)自己一遍又一遍地重寫(xiě)同一段代碼。而如果在編程同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)可復(fù)用于其他應(yīng)用的模塊化子VI，就可以節(jié)省大量的開(kāi)發(fā)時(shí)間。

如果您知道代碼的特定部分將會(huì)重用于同一應(yīng)用程序，或感覺(jué)該部分代碼可能會(huì)用于未來(lái)的應(yīng)用程序，那么您應(yīng)該花一點(diǎn)時(shí)間將該部分代碼變成一個(gè)子VI。如果要使某部分代碼成為一個(gè)子VI，您需要做的主要是添加一個(gè)文檔、使用“接線(xiàn)端”、禁用某些VI屬性。創(chuàng)建子VI的最簡(jiǎn)單方法之一是高亮標(biāo)記程序框圖中的某部分代碼，然后從菜單欄中選擇“編輯>>創(chuàng)建子VI”。這樣這部分代碼就會(huì)放到一個(gè)單獨(dú)的VI，然后使用“接線(xiàn)端”。您仍然需要為圖標(biāo)添加說(shuō)明，并將文檔記述添加到程序框圖和VI屬性中，然后取消某些VI設(shè)置，但“編輯>>創(chuàng)建子VI”可幫助您很好地了解代碼的模塊化功能。

圖 3. 采用正確的LabVIEW代碼模塊化操作可以幫助您節(jié)省大量開(kāi)發(fā)時(shí)間

代碼模塊化時(shí)必須取消的一項(xiàng)設(shè)置是“允許調(diào)試”。您可在“VI屬性（文件>>VI屬性）”下的“執(zhí)行”目錄中找到此選項(xiàng)。代碼完全正常運(yùn)行無(wú)需再使用高亮執(zhí)行等調(diào)試功能時(shí)，在執(zhí)行設(shè)置中取消“允許調(diào)試”，然后再次運(yùn)行VI。這樣做的好處是由于在編譯過(guò)程中進(jìn)行了優(yōu)化，應(yīng)用程序的運(yùn)行速度可能加快，而且由于啟動(dòng)調(diào)試的代碼被關(guān)閉，VI所占的磁盤(pán)物理空間也相應(yīng)減少了。

04

創(chuàng)建龐大繁瑣的程序框圖

許多新LabVIEW用戶(hù)都會(huì)把程序框圖編寫(xiě)得非常繁瑣龐大。對(duì)于一些復(fù)雜的應(yīng)用程序，我們難免需要編寫(xiě)較大的程序框圖，但龐大的程序框圖從一定程度上也可以表明該程序缺乏編程架構(gòu)。如果沒(méi)有一個(gè)基本的架構(gòu)，要長(zhǎng)期維護(hù)該程序是非常困難的，而且如果以后要添加新功能也會(huì)非常困難。正如只有一個(gè)好的框架才能建造一棟結(jié)構(gòu)合理的房子，一個(gè)好的編程架構(gòu)可以為您構(gòu)建應(yīng)用程序提供了一個(gè)安全可靠的框架。

幾乎所有的程序員都會(huì)發(fā)現(xiàn)常見(jiàn)的框架中，軟件架構(gòu)是非常有用的。實(shí)際上LabVIEW中的許多架構(gòu)，如生產(chǎn)者/消費(fèi)者和狀態(tài)機(jī)，與其他編程語(yǔ)言非常相似。

了解LabVIEW的架構(gòu)可以縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間和提高應(yīng)用程序的可擴(kuò)展性。LabVIEW 2012包含了模板和項(xiàng)目范例，使理解架構(gòu)變得更加容易。模板解釋了不同的架構(gòu)及應(yīng)用。項(xiàng)目范例則是基于模板的更大型應(yīng)用程序，演示了如何使用模板來(lái)應(yīng)對(duì)實(shí)際的挑戰(zhàn)。您可以將硬件加入到范例項(xiàng)目中，或者需要時(shí)可將項(xiàng)目范例作為一個(gè)整體應(yīng)用程序，同時(shí)項(xiàng)目范例具有開(kāi)放性且文檔記述也很完整，所以您可針對(duì)具體應(yīng)用進(jìn)行自定義。

圖 4. LabVIEW 2012中的模板和項(xiàng)目范例使得理解軟件架構(gòu)變得非常輕松

05

不重視文檔記錄

優(yōu)秀的代碼文檔可以有效地幫助他人理解自己寫(xiě)的程序。遺憾的是，許多程序員通常在開(kāi)發(fā)周期末期功能開(kāi)發(fā)結(jié)束之后才開(kāi)始進(jìn)行文檔撰寫(xiě)。這使得用于對(duì)代碼進(jìn)行文檔記錄的時(shí)間變得非常少。正確的做法應(yīng)該是在開(kāi)發(fā)過(guò)程中就需抽出時(shí)間來(lái)開(kāi)始進(jìn)行文檔記錄。文檔對(duì)于編程人員自身也非常有用，尤其是當(dāng)他們過(guò)段時(shí)間回來(lái)看代碼卻不記得當(dāng)初他們?yōu)槭裁催x擇某些代碼時(shí)。程序員經(jīng)常會(huì)一邊喝著咖啡，一邊熬夜編程，這往往會(huì)出現(xiàn)“短暫失憶”。而文檔則可以幫助程序員進(jìn)行回憶。

一般情況下，相對(duì)于基于文本的程序，LabVIEW的圖形化特性使得程序閱讀更為容易，但是有效的文檔記錄可以減少“解碼”程序所需的時(shí)間。添加文檔注釋到程序框圖的最簡(jiǎn)單方式是使用自由標(biāo)簽。您可以在框圖的空白位置雙擊左鍵，并輸入文字，添加注釋。然后，使用箭頭標(biāo)記來(lái)指向自由標(biāo)簽引用的特定代碼。如果需要添加圖片，則可將它們復(fù)制到剪貼板，然后粘貼到程序框圖中。物理系統(tǒng)圖片和數(shù)學(xué)公式均有助于清晰說(shuō)明程序框圖內(nèi)的代碼上下文。

圖 5.架構(gòu)正確且文檔記錄充分的代碼不僅可幫助其他人理解您的代碼，也可幫助您更好地理解自己的代碼

對(duì)代碼進(jìn)行文檔記錄不僅只是針對(duì)復(fù)用程序庫(kù)，而應(yīng)該是針對(duì)每一個(gè)程序。當(dāng)一個(gè)人需要為其他人講解時(shí)，他對(duì)該主題將會(huì)有更深刻的理解。文檔記錄從本質(zhì)上看就是在迫使程序員進(jìn)行講解，以幫助他們更好地了解自己的代碼。

以上就是新手容易犯的5大常見(jiàn)錯(cuò)誤，有些用戶(hù)會(huì)犯這些錯(cuò)誤是因?yàn)樗麄儧](méi)有真正理解LabVIEW框圖數(shù)據(jù)流背后的原理，而有些用戶(hù)則是不知道哪些特性可提高LabVIEW編程質(zhì)量。希望這篇文章能夠幫助你避開(kāi)一些坑~