Measurement Studio - Messen und Automatisieren mit Visual Studio

Rahman Jamal, Heinrich Illig

Im Zeitalter der allgegenwärtigen Erreichbarkeit und Kommunikation wird die Bedeutung der Vernetzbarkeit und Integration global arbeitender Systeme zum ausschlaggebenden Faktor in puncto Konkurrenzfähigkeit moderner Software für die Mess-, Steuer- und Regeltechnik (kurz: MSR). Dem Markt mangelt es nicht an Quantität verfügbarer Insellösungen, die tagtäglich wie Pilze aus dem Boden schießen, sondern vielmehr an der Qualität offener, an den Bedürfnissen der Anwender orientierter Softwarelösungen. Kontinuität zur langfristigen Investitionssicherung ist längst von größerer Bedeutung als das bloße Aufblähen der Pakete mit unzähligen, kaum zu überblickenden Features.

Investiert man bei der Auswahl des richtigen Werkzeuges etwas mehr Zeit und entscheidet sich hier von Anfang an für ein Tool, welches nicht nur als Insellösung sein Dasein behauptet, sondern vielmehr auch als ein Teil eines Ganzen eingesetzt werden kann, kann man sehr viel an Entwicklungszeit und somit auch an Kosten einsparen. Soviel zum Thema Anwenderbedürfnisse. Wie stehen aber die etablierten MSR-Softwarehersteller dazu?

Bestandsaufnahme

Bei dieser Frage scheiden sich in der Regel die Geister. Für National Instruments steht jedoch fest: Der Anwender diktiert die Methodik. Bevorzugt der Anwender ein rein grafisches Entwicklungswerkzeug mit all den dazugehörenden "State-of-the-Art"-Schnittstellen zur Außenwelt, so wird er sich für LabVIEW entscheiden. Will er jedoch einen textorientierten Ansatz mit gleichen Offenheitskriterien verfolgen, so wird er in Richtung LabWindows/CVI tendieren.

Beide Entwicklungsumgebungen zeichnen sich durch ihre Kontinuität seit ihrem Debüt vor mehr als einer Dekade aus. Ihre Virtuosität reicht von der einfachen Laboranwendung bis hin zu komplexen, vernetzten Prüfstandsapplikationen. Unzählige Anwendungen der letzten Jahre sind in [1] unter dem Motto "Virtuelle Instrumente in der Praxis" dokumentiert.

Der "Studio"-Gedanke

Die textorientierte Programmierwelt umspannt die unterschiedlichsten textuellen Sprachen. Betrachtet man den Marktanteil der jeweiligen Sprachen, so ist eine eindeutige Tendenz in Richtung Visual Basic sowie Visual C++ zu verzeichnen. Auch Microsoft hat diesen Trend aufgegriffen, was sich in dessen Visual-Studio-Produkt widerspiegelt. Visual Studio vereint hierbei Visual Basic sowie Visual C++ unter einer Oberfläche. Somit legt der Anwender die Methodik für seine Applikationserstellung fest und kann bei Bedarf zwischen diesen beiden Methodiken wechseln, ohne die eigentliche Entwicklungsumgebung verlassen zu müssen. Dieser Trend ist auch bei den Programmierern in der MSR-Welt klar erkennbar.

Während in der Vergangenheit Visual C++ gerade dann zum Einsatz kam, wenn die MSR-Software im Bezug auf Windowsprogrammierung an ihre Grenzen gelangte, so verfolgt Measurement Studio von National Instruments nun folgenden Ansatz: nahtlose Integration eines MSR-Werkzeuges in Visual Studio. Im Einzelnen besteht Measurement Studio aus den nachfolgend näher beschriebenen Komponenten LabWindows/CVI in der neuesten Version 5.5, Component Works++ für Visual C++, sowie Component Works für Visual Basic.

Bestandteile von Measurement Studio

Measurement Studio von National Instruments mit seinen drei Komponenten LabWindows/CVI 5.5, ComponentWorks++ für Visual C++ und ComponentWorks für Visual Basic vereint die neueste computerbasierte Messtechnik mit der Visual-Studio-Entwicklungsumgebung.

LabWindows/CVI 5.5

Schon seit über einer Dekade stellt National Instruments innovative Technologien und Werkzeuge für die Erstellung von virtuellen Instrumenten zur Verfügung. Mit diesen Werkzeugen kann der Anwender den Anforderungen des sich ständig ändernden Markts jederzeit gerecht werden. Eines dieser Werkzeuge von National Instruments ist LabWindows, welches 1988 erstmals vorgestellt wurde und unter DOS lauffähig war. LabWindows war eines der ersten Pakete, das eine interaktive textorientierte Programmerstellung in Basic oder C mit einer grafischen Benutzeroberfläche und einer Fenstertechnik in einer einzigen, konsistenten Umgebung vereinigte. Die Windowsvariante dieser Entwicklungsumgebung, LabWindows/CVI, kombiniert dabei die einfache Handhabung von Visual Basic mit der Leistungsfähigkeit von ANSI C in einem einzigen Paket.

Trotz der rasanten Innovationsschübe in der Computerindustrie während der letzten 12 Jahre gewährleistet LabWindows/CVI die Rückwärtskompatibilität. Dies geht sogar soweit, dass alle Anwendungen, die vor 12 Jahren in LabWindows für DOS erstellt wurden, noch heute in LabWindows/CVI Version 5.5 verwendet werden können. Mühelose Entwicklung und die Wiederverwendbarkeit von Programmcodes sind entscheidende Faktoren im Zeitalter des schnellen "Time to Market". Viele der neuen Technologien von LabWindows/CVI 5.5 - wie beispielsweise die Multithreading-Fähigkeit, die Möglichkeit der automatisierten Lokalisierung, die Internetfähigkeit, die Berichterstellung, die Verwaltung des Quellcodes und ActiveX - unterstützen den Anwender bei der Bewältigung dieser Aufgaben.

Hier alle Features der Version 5.5 von LabWindows/CVI im Gesamtüberblick:

• Multithreading-Fähigkeit
• Quellcodeverwaltung
• Zusatzfunktionen in der Benutzeroberfläche
• Internetanbindung
• Dienstprogramm für die Lokalisierung der Benutzeroberfläche
• Erweiterte ActiveX-Automations-Fähigkeiten
• Berichterstellung
• Möglichkeit der Integration in Visual C++ und Visual Basic

ComponentWorks++ für Visual C++

Professionelle Entwickler bevorzugen den Umgang mit Klassenbibliotheken, der Hochsprache C++ und Application Wizards. Um diesem Anwenderkreis bezüglich der Erstellung von MSR-Applikationen gerecht werden zu können, entwickelte National Instruments in Zusammenarbeit mit der Firma Microsoft das Produkt ComponentWorks++ für Visual C++. Dieses auf MSR-Technik abgestimmte Werkzeug fügt sich fließend in die Visual C++-Entwicklungsumgebung ein.

Dies erlaubt professionellen C++-Entwicklern auf ihnen bekannte Weise mit Klassenbibliotheken zur Instrumentensteuerung mittels GPIB und VISA zu hantieren. Ferner werden den C++-Entwicklern mit ComponentWorks++ auch für C++ optimierte ActiveX-Controls zur Datenanalyse, Signalverarbeitung und Visualisierung bereitgestellt, welche über ein einheitliches Klassen-Interface mit nativen C++-Datentypen verfügen. Zusätzlich wurde in den MFC AppWizard der sogenannte Measurement Studio AppWizard mitaufgenommen, wodurch der MFC AppWizard um die Fähigkeit der automatischen Codegenerierung für MSR-Anwendungen erweitert wurde. Damit sind Visual-C++-Programmierer nun in der Lage, mit ComponentWorks++ auch MSR-Applikationen in gewohnter Umgebung auf bekannte Weise zu entwickeln.

ComponentWorks für Visual Basic

Visual Basic hat sich bei den sogenannten Gelegenheitsprogrammierern als die textbasierte Programmierumgebung ihrer Wahl durchgesetzt. Diesem Anwenderkreis geht es in erster Linie darum, schnell eine Lösung für seine praktische MSR-Aufgabe zu erhalten. Eine Windows- oder Web-basierte Applikation kommt meistens nicht in Betracht. Hier lautet die Grundanforderung der Anwender in puncto Entwicklungsumgebung - einfach, überschaubar und problemlose Erweiterbarkeit. Measurement Studio erfüllt diese Anforderungen mit ComponentWorks, welches einen Satz von ActiveX-Controls enthält, mit denen einfach und schnell eine Instrumentensteuerung mittels GPIB, VISA, RS232 oder eine Datenerfassung mittels Multifunktions-Datenerfassungskarten erstellt werden kann. Hierbei wird mehr parametrisiert als programmiert. Methoden und Eigenschaften vereinfachen die Kommunikation mit Instrumenten bzw. die Messwertaufnahme mit Multifunktionskarten. Bestandteil von ComponentWorks ist unter anderem auch ein Parsing-Tool, welches automatisch die vom Anwender definierten Parsing-Instruktionen auf die vom Instrument zurückgelieferten Daten anwendet. Der Anwender gewinnt so die Daten sofort in einem Format, welches eine weitere Bearbeitung ohne zusätzlichen Aufwand zulässt.

Zur Weiterbearbeitung der anfallenden Daten sind nicht nur zahlreiche Analysefunktionen wie z. B. statistische Funktionen, Kurvenanpassung, Interpolation und viele mehr, sondern auch spezielle Controls zur Präsentation enthalten. Zudem sind diese Controls - im Gegensatz zu den in Visual Basic bereits enthaltenen grafischen Anzeigeelementen - für eine Hochgeschwindigkeits-Datenerfassung bezüglich der Darstellungsgeschwindigkeit und Funktionalität bestens geeignet. Selbst ein 3D-Graph zur Veranschaulichung von Datenpunktbeziehungen, mit der Möglichkeit des Zoomings und Pannings, ist bereits Bestandteil von ComponentWorks.

Ausblick

Die Schlagworte der Zukunft heißen: Kontinuität, Wiederverwendbarkeit und Lösungen. Konnte man in der Vergangenheit die Anwender mit ellenlangen Featurelisten beeindrucken, so ist heute eine eindeutige Verlagerung in Richtung lösungsorientierter Ansätzen zu verzeichnen. Diese Sichtweise des Werkzeugeinsatzes fordert die Hersteller zum Handeln heraus. Der Entwicklungsschwerpunkt von Measurement Studio von National Instruments berücksichtigt genau diesen Trend. Bewährte Komponenten dieses Paketes wie LabWindows/CVI und ComponentWorks bewahren die Kontinuität und sichern so die Investition ihrer Anwender für die Zukunft.

Tipp: Measurement Studio zum Kennenlernen

Zum Kennenlernen von Measurement Studio bietet National Instruments im März 2001 kostenfreie "Schnupper"-Kurse in fünf österreichischen Städten an. Weitere Info unter: http://www.ni.com/austria. Ein Software-Evaluierungspaket ist direkt bei National Instruments erhältlich.

National Instruments GesmbH
Plainbachstr. 12
5101 Bergheim-Salzburg
http://www.ni.com/austria
ni.austria@ni.com

Literatur: [1] R. Jamal, H. Jaschinski: Virtuelle Instrumente in der Praxis- Messtechnik (VIP 2000), Hüthig Verlag 2000.