深入labview mathscript

深入LabVIEW MathScript

使用NI LabVIEW,不论您是在开发算法、分析结果、处理信号,还是在探索DSP概念,您都可以自由选择用于工程计算的语法规则。您可以将直观的LabVIEW图形化数据流编程与MathScript相结合,MathScript是一款面向数学、基于文本的编程语言,包括600多种常用的数学、信号处理和分析函数。

目录

?什么是MathScript?

?MathScript如何工作

?使用MathScript交互式窗口

?使用MathScript节点

?执行您的数学算法

?图形化的的信号处理、分析和数学

?使用测量硬件

?集成软件组件

?探索基于因特网的远程面版和远程教育工具

?结论

什么是MathScript

LabVIEW MathScript将面向数学的文本编程加入到了LabVIEW中。MathScript提供了除图形化数据流编程以外的另一种自定义开发应用系统的方法。现在使用LabVIEW,您可以选择文本编程方式、图形化方式或是两者的组合。不论您是在开发算法、探索信号处理概念或是分析结果,您都可以选择用于工程计算最有效的语法规则。该技术白皮书为我们阐述了LabVIEW和MathScript的重要性就在于两者的结合为用户提供的最佳方案。

MathScript的核心是一种高级文本编程语言,它包含用于信号处理、分析和数学相关任务复杂性的语法和功能(见表1)。MathScript为这些功能提供了600多种内置函数,您也可以自己创建新的自定义函

MathScript语言特性描述

强大的文本数学功能 MathScript包括超过600种内置函数,用于数学运算、信号处理和分

析;这些函数遍及线性代数、曲线拟合、数字滤波、微分方程、概率

与统计等等

面向数学的数据类型 MathScript使用矩阵和数组作为基本数据类型,包含用于数据生成、

元素访问和其他操作的内置运算符

兼容性 MathScript与m文件脚本语法基本兼容,用于MathWorks MATLAB?

软件、Comsol COMSOL Script软件等。这种兼容性意味着您可以使

用MathScript访问在因特网和教科书中现成的数以千计的算法可扩展性您可以通过自定义函数扩展MathScript

LabVIEW的组成部分 MathScript不需要附加的第三方软件进行编译和执行

表1:MathScript作为信号处理、分析和数学中实用文本语言的特性

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MathScript与m文件脚本语法基本兼容——这种语法被广泛用于其他工程计算软件,例如MathWorks 公司的MATLAB?软件、Comsol公司的COMSOL Script软件和其他。这种兼容性意味着您可以使用大量以前开发的m文件脚本,例如在工程教科书中现成的或是在因特网站点上发布的开源m文件脚本。

MathScript如何工作

您可以通过交互式界面或编程界面使用LabVIEW MathScript。如果您需要在一个交互式的界面中加载、保存、设计和执行m文件脚本,您可以使用MathScript交互式窗口;如要把您的m文件脚本作为LabVIEW应用程序的一部分发布,并结合图形和文本编程,您可以使用MathScript节点。

使用MathScript交互式窗口

LabVIEW MathScript窗口(见图1)提供了一个交互式界面,您可以在上面输入m文件脚本命令,并即时查看结果、变量和命令历史。窗口包含了一个命令行界面,您可以在此逐条输入命令以进行快速计算、脚本调试或学习。或者,您也可以通过一个脚本编辑器窗口输入并执行一组命令。

在您操作的同时,会有一个变量显示图形化/文本结果,一个历史窗口追踪您的命令。历史视图可以方便算法开发,因为您可以使用剪贴板重复使用您以前执行过的命令。

图1:MathScript窗口提供了一个交互式窗口,您可以在其中输入并运行命令,并且即时查看结果。

使用MathScript节点

MathScript节点为在LabVIEW中结合图形和文本代码提供了一种直观的方式。图2显示了在程序框图中的MathScript节点,用蓝色矩形表示。你可以使用MathScript节点直接输入m文件脚本或是从文本文件中导入。

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图2:使用MathScript节点,您可以方便地将文本数学命令和图形化编程集成在一起

您可以在MathScript节点边界上定义已经命名的输入和输出,以设定在图形化LabVIEW数据流编程和文本MathScript代码之间传送的数据。图2显示了在MathScript节点左边名为fstoplow、fpasslow和taps的变量输入,作为m文件脚本的输入参数。MathScript节点包含了输出变量F和sH,传送给LabVIEW图形化代码基于数组的结果。

您可以通过连接节点的输入和输出,将m文件脚本变量和LabVIEW数据流图形化编程联系起来。然后,您就可以在m文件脚本和您的图形化LabVIEW数据流编程之间传送数据了。m文件脚本现在具备了传统LabVIEW图形化数据流编程的特性。

执行您的数学算法

使用MathScript节点的一个好处是可以方便地“执行您的数学算法”,并充分利用虚拟仪器技术的便利,如轻松自定义交互式的用户界面。通过将您的m文件脚本代码的变量和LabVIEW控件和指示件(如旋钮、滑杆、按钮和二维、三维图表)相联系,您可以为m文件脚本算法创建自定义、交互式的用户界面。(见图3)

您可以将MathScript节点与LabVIEW自带的数百个现成可用的用户界面元素相连,包括图形、图表、刻度盘和温度计,为您的m文件脚本实现自定义的用户界面。

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图3:您可以通过使用LabVIEW内置的用户界面构建元素为您的m文件脚本创建自定义界用户面。

图形化信号处理、分析和数学运算

使用MathScript节点在LabVIEW图形化代码中插入m文件脚本还未用户提供了一个庞大的图形化工具库,用于信号处理、分析和数学运算。LabVIEW包含600多个图形化VI程序用于:

?信号处理——信号生成、信号调理、监视、数字滤波、加窗和频谱分析

?数学运算——变换、曲线拟合、内插值与外插值、概率与统计、最优化、常微分方程、几何、多项式函数、一维和二维估计和微积分

使用测量硬件

使用MathScript节点结合文本和图形化编程的另一个好处是简化数据采集、信号生成和仪器控制任务。在MathScript节点中执行的m文件脚本可以使用在LabVIEW开发环境中普遍应用的硬件控制功能。图形化环境自然管理连续数据采集操作,并为开发者节省了大量时间。LabVIEW设定了与测量硬件集成的标准,包括:

?超过100种内置数据采集设备

?超过4,000种来自200多家厂商的独立仪器

?超过1,000种来自65多家厂商的基于PXI的测量模块

?超过10,000种来自15多家第三方即插即用传感器厂商的传感器

?超过1,000种运动平台和驱动器

?超过400种工业和科学照相机

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集成软件组件

您可以利用MathScript节点连接m文件脚本和外部软件或数据之间的缺口。LabVIEW作为广泛用于多种应用和学科的开发平台,提供了广泛的软件集成工具、运行库和文件格式,以便与第三方设计和仿真工具连接。LabVIEW还提供多种用于与其他软件工具和软件包集成的软件标准的连接特性,或与如下测量资源连接:

? DLL、共享库

? ActiveX、COM和.NET(微软)

? DDE、TCP/IP、UDP、以太网、蓝牙

? CAN、DeviceNet、Modbus、OPC

?高速USB、IEEE 1394、RS232/485、GPIB

?数据库(ADO、SQL等)

探索基于因特网的远程教育工具

MathScript节点提供的其他连接方式选项能够超越本地软件或硬件。m文件脚本能够利用LabVIEW特性,例如基于因特网远程控制的远程面版——而无需进行额外的编程。您可以仅仅通过两次鼠标点击,将您定制的LabVIEW用户界面嵌入到一个标准的网页浏览器中。用户无需安装LabVIEW,就可以通过一个标准的网页浏览器远程控制您的应用程序。这个特性对于远程教育中进行远程实验尤为重要,教授可以通过真实的演示增强讲座效果,学生可以在几个小时之后访问实验室,而研究员可以共享昂贵的设备进行合作研究。

结论

LabVIEW MathScript填补了传统LabVIEW图形化数据流编程在算法开发、信号处理和分析任务上的不足。LabVIEW MathScript通过提供给用户一个单一的环境,使用户可以选择最有效的语法规则,无论是文本、图形或是两者的组合,从而加速了各种任务的开发。此外,由于MathScript与m文件脚本语法基本兼容,您可以最大限度的利用LabVIEW以及数以千计、公开可用的来自因特网、教科书的m文件脚本或是您自己现存的m脚本应用程序。

MATLAB?和Simulink?是MathWorks公司的注册商标。所有其他注册商标是它们各自所有者的财产。

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