（電路與系統(tǒng)專業(yè)論文）es4541邏輯分析儀系統(tǒng)軟件設計.pdf

獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的 研究成果。具我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含 其他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得電子科技大學或其它教 育機構的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任 何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。 簽名：至差日期：肼；月弓日 關于論文使用授權的說明 本學位論文作者完全了解電子科技大學有關保留、使用學位論文的規(guī)定， 有權保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和磁盤，允許論文被查閱 和借閱。本人授權電子科技大學可以將學位論文的全部或部分內容編入有關數 據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編學位論文。 ( 保密的學位論文在解秘后應遵守此規(guī)定) 簽名：王凡碧 導師簽 日期： 摘要 本文從數據域測試對儀器的需要人手，首先論述了邏輯分析儀的發(fā)展狀況及 體系結構，并從虛擬儀器的角度簡要闡述了e s 4 5 4 1 虛擬邏輯分析儀的原理；然 后介紹了本系統(tǒng)軟件設計中所應用的面向對象程序設計的思想與w i n d o w s 編程 方法；在闡述e s 4 5 4 1 邏輯分析儀系統(tǒng)軟件組成結構的基礎上詳細論述了邏輯分 析儀軟件設計中的面板控制、存儲限定字功能實現(xiàn)、g p i b 通訊程序設計，最后， 就系統(tǒng)軟件的調試進行了論述。 在第一章，簡要論述了數字系統(tǒng)信號特征及其對檢測的要求，論述了邏輯分 析儀在數據域測試中的應用、邏輯分析儀發(fā)展狀況和體系結構，闡述了e s 4 5 4 1 邏輯分析儀的原理以及對系統(tǒng)軟件的設計要求。在第二章，論述了e s 4 5 4 1 邏輯 分析儀系統(tǒng)軟件設計中運用的面向對象程序設計方法、w i n d o w s 編程的知識和人 機界面設計原則，同時對編程工具b o r l a n dc + + b u i i d e r 作了介紹。在第三章， 全面論述了邏輯分析儀系統(tǒng)程序設計的幾個方面：程序總體結構、功能、自定義 類，邏輯分析儀系統(tǒng)軟件的設計說明，系統(tǒng)軟件的變量傳遞，鍵盤操作的實現(xiàn)， 波形保存、打開功能，存儲限定字功能的實現(xiàn)。在第四章，介紹了e s 4 5 4 1 邏輯 分析儀實現(xiàn)g p i b 程控的硬件基礎，t m s 9 9 1 4 內部結構，g p i b 基本函數及其功能， 邏輯分析儀系統(tǒng)的程控指令。第五章介紹了本系統(tǒng)軟件設計中應用的 c + + b u i i d e r 集成調試環(huán)境、調試方法，以及具體的系統(tǒng)調試過程。 關鍵詞：虛擬儀器，邏輯分析儀，g p b ，系統(tǒng)軟件，調試 a b s t r a c t i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，f i r s t ，b a s e do n 血ea s p e c t so ft h er e q u e s tt ot h ei n s t r u m e n ti n d a t ad o m a i nt e s tl o g i ca n a l y z e r sd e v e l o p m e n ta n di t sa r c h i t e c t u r ea r ei n t r o d u c e d a n dt h ep r i n c i p l eo fv i r t u a ll o g i ca n a l y z e ri sd i s c u s s e d s e c o n d 。o b j e c t - o f i e n t e d p r o g r a m m i n ga n dw i n d o w sp r o g r a m m i n gi si n t r o d u c e d 髓ed e s i g no ft h ec o n t r o l f u n c t i o na n dt h eg p mc o m m u n i c m i o no fs y s t e ms o f t w a r e a tl a s tt h e 出s s e r t a t i o n d e a l sw i m 血ed e b u g g i n go ft h es y s t e mp r o g r a m c h a p t e ro n ed i s c u s s e st h es i g n a lc h a r a c t e r i s t i ca n dd e t e c t i n gr e q u i r e m e n to f d i g i t a ls y s t e m ，a n di n t r o d u c e st h ea p p l m a f t o ni nd a t ad o m a l nt e s t ，t h ed e v e l o p m e n to f l o g i ca n a l y z e ra n d 也es y s t e ma r c h i t e c t u r e t h ep r i n c i r l eo f 氆ee $ 4 5 4 1l o g i ca n a l y z e r i sa l s oi n t r o d u c e di n t h i s c h a p t e r , c h a p t e rt w od i s c u s s e st h eo b j e c t o r i e n t e d p r o g r a m m i n gm e t h o d 、t h ek n o w l e d g ei nw i n d o w sp r o g r a m m i n gw h i c h a r ea p p l i e di n s y s t e ms o f t w a r ed e s i g no fl o g i ca n a l y z e ra n dt h ei n t e r r a c eb e t w e e nt h eu s e r sa n dt 1 1 e c o m p u t e r s ，蟄l e 致i ti n t r o d u c e s 氌eu s e dp r o g r a m m i n gs o f t w 越卜b o r l a n dc b u i l d e r c h a p t e rt h r e ed i s c n s s e sa s p e c t so fs o f t w a r ed e s i g n o fe s 4 5 4 ll o g i c a n a l y z e r i n c l u d i n gt h e 州s t e ms t r u c t u r e 。t h es y s t e mf u n c t i o n ，t h eu s e r - d e f i n e dc l a s s ，t h e p r o g r a m m i n go fw a v e f o r ma n a l y s i sa n dd i s p l a y i n g ，i te l a b o r a t e st h er e a l i z a t i o no ft h e s t o r i n ga n dt h eo p e n i n go fw a v e f o r m ，t h er e a l i z a t i o no ft h ep r e - d e f i n e dw o r dt r i g 垂n g a n d 也ed o c u m e n to fs y s t e ms o f t w a l e 。c h a p t e rf o n rd e t a i l l yd i s c u s s e st h eg p i b s c o n t r o lp r o g r a m m i n g c h a p t e rf i v ei n t r o d u c e st h ed e b u g g i n ge n v i r o n m e n ta n dm e t h o d o fc + + b u i l d e ra n di n t r o d u c e st h es y s t e ms o f t w a r e sd e b u g g i n ga n de r r o rc o r r e c t i n g k e yw o r d s ：v i r t u a li n s t r u m e n t ，l o g i ca n a l y z e r , g p i b ，s y s t e ms o f t w a r e ，d e b u g g i n g i i e s 4 5 4 1 邏輯分析儀系統(tǒng)軟件設計 第一章緒論 在數字系統(tǒng)，特別是在數字計算機系統(tǒng)的研制、調試和故障診斷過程中，由模擬系 統(tǒng)的時域和頻域分析發(fā)展起來的傳統(tǒng)測試方法與測試儀器往往難以實現(xiàn)。隨著大規(guī)模集 成電路、d s p 技術和微型計算機的發(fā)展，現(xiàn)代數字系統(tǒng)已逐步微機化。一方面使系統(tǒng)的 能力大為提高，能夠完成許多復雜的任務；另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的檢測設備( 示波器) 已不能有 效地檢測和分析數字系統(tǒng)，特別是微機系統(tǒng)。這是因為數字系統(tǒng)的數據傳輸是按空間分 布多碼位的方式進行的，這些碼位組成一定格式的數據，傳輸的數據流是離散時間為白 變量的波形。重點是考察信號高于或低于某一門限電平值，以及這些數字信號與系統(tǒng)時 間之間的相對關系。2 0 世紀6 0 年代后期，隨著數據域測試領域的開拓，邏輯分析儀作 為數據域測試儀器中最有用、最有代表性的一種儀器，近十幾年來，品種日新月異，性 能與功能日益完善。因此，結合我國國情，利用虛擬個人儀器的概念，我們研制了以微 型計算機為基礎的，性價比較高的e s 45 4 1 型邏輯分析儀。 1 1 邏輯分析儀與數據域測試 1 1 1 數字系統(tǒng)信號特征及其對檢測的要求 典型的微機系統(tǒng)可劃分為三個主要部分：c p u 、i o 和外部設備。c p u 總線包括地 址總線、數據總線和控制總線。地址總線和數據總線與系統(tǒng)時鐘是同步的，常見的故障 有算法錯誤、丟失程序、執(zhí)行時間問題、效率問題及數據相關錯誤?？刂瓶偩€是異步的， 常見的故障是時序出錯，它對毛刺、干擾是很敏感的。帕總線進行異步或同步的多路 數據傳輸。由于各種原因，f o 總線可能較多地遇到諸如競爭條件、噪聲尖峰脈沖、毛 刺等問題。至于外設部分，主要是數據傳輸錯誤、并，串問題和a d 、d a 轉換問題。 因此，數字系統(tǒng)信號的特征歸納如下： ( 1 ) 數字信息幾乎都是多位傳輸的。 f 2 ) 許多信號僅發(fā)生一次。有些信號雖然重復發(fā)生，但是非周期性的； ( 3 ) 數字信息常伴有競爭和冒險現(xiàn)象發(fā)生： ( 4 ) 數字系統(tǒng)常由硬件和軟件構成，其數字信息互相穿插，互相影響，難以區(qū)分； ( 5 ) 數字信息工作速率變化范圍大( 如高速運行的主機和低速的外圍設備) 。 上述這些特點決定了對檢測的基本要求： ( 1 ) 跟蹤與分析狀態(tài)數據流。 2 ) 在總線的數據流上，設置一個觀察參考點，它是一個布爾表達式所對應的唯一 數據字即觸發(fā)字。 ( 3 ) 為了分析異步總線，要求能分析信號狀態(tài)之間的時間關系。 ( 4 ) 來自系統(tǒng)內部和外界的干擾及毛刺常引起硬件出錯，這樣就需要捕捉干擾或毛 e s 45 4 1 邏輯分析儀系統(tǒng)軟件設計 刺，并把它們顯示出來。 1 1 2 邏輯分析儀在數據域測試中的應用 邏輯分析儀是一種主要的通用數據域測試儀器。邏輯分析儀在計算機、自動測試系 統(tǒng)、智能儀器、數字通訊以及自動控制等數字系統(tǒng)中，用于硬件邏輯和程序軟件的研究、 分析、測試和故障診斷，為各種微機系統(tǒng)、數字系統(tǒng)等智能化設備的新產品開發(fā)提供測 試手段，是新產品開發(fā)和系統(tǒng)維護必不可少的工具。邏輯分析儀已成為日前國際上最通 用的電子測量儀器之一。 為了滿足數據域的檢測要求，邏輯分析儀一般有以下特點： ( 1 ) 足夠多的輸入通道。為了適應微機總線結構而需要多通道。通道數越多，所能 檢測的數據信息量越大，邏輯分析儀的功能就越強。 ( 2 ) 多種觸發(fā)方式。邏輯分析儀應該具有靈活準確的觸發(fā)能力，它可以在很長的數 據流中，對所觀察的那部分信息作出準確定位，從而捕獲對分析有意義的信息。在硬件 分析中，它可以有效地檢測和顯示系統(tǒng)的運行狀態(tài)：在軟件分析中，它可以跟蹤系統(tǒng)運 行中的任意一段程序。 ( 3 ) 具有足夠的存儲深度。邏輯分析儀內部具有高速存儲器，因此它能快速地將采 集數據進行存儲。存儲器決定了獲取數據的多少，存儲深度越深，采集數據就越多，使 邏輯分析儀能夠觀察單次和隨機性故障。 ( 4 ) 具有負的延遲能力。邏輯分析儀的內部存儲器可存儲觸發(fā)前的信息，可顯示出相 對于觸發(fā)點為負延遲的數據。 ( 5 ) 靈活而直觀的顯示方式和可靠的毛刺檢測能力。 1 2 e s 4 5 4 1 邏輯分析儀體系結構 從功能上分，邏輯分析儀可分為邏輯狀態(tài)分析儀 l o g i cs t a t ea n a l y z e r ) 和邏輯定 時分析儀( l o g i ct i m i n ga n a l y z e r ) 。它們的結構基本類似，多數情況下是做到一起的。 e s 4 5 4 1 邏輯分析儀主要由數據捕獲和數據處理兩部分組成。數據捕獲部分用來捕 獲、存儲要觀察的數據，其中數據輸入部分將各通道的輸入變換成相應的數據流；而觸 發(fā)產生部分則根據數據捕獲方式，在數據流中搜索特定的數據字，當搜索到特定的數據 字時，就產生觸發(fā)信號去控制數據存儲器開始存儲有效數據或停止存儲數據，以便將數 據流進行分塊( 數據窗口) 。數據顯示部分則將存儲在存儲器里的有效數據以多種顯示方 式顯示出來，以便對捕獲的數據進行分析。整個系統(tǒng)的運行，都是在外時鐘( 同步時鐘) 或內時鐘( 異步時鐘) 的作用下實現(xiàn)的。 e s 45 4 1 邏輯分析儀系統(tǒng)軟件設計 從e s 4 5 4 1 邏輯分析儀的系統(tǒng)結構中，可以清楚看出，整個儀器的控制和管理，數 據處理以及數據顯示都可方便地由微機來完成。因此，其系統(tǒng)硬件的設計主要集中在高 速數據捕獲及其與微機的接口；而軟件設計主要在系統(tǒng)管理、數據的后處理及數據顯示。 數據捕獲部分數據顯示部分 圖l 1 e s 4 5 4 1 邏輯分析儀基本結構圖 1 3e 8 4 5 4 1 邏輯分析儀的實現(xiàn)原理 1 3 1 虛擬邏輯分析儀 邏輯分析儀與個人計算機相結合，成為基于個人計算機的智能儀器，這便是虛擬 邏輯分析儀。邏輯分析儀與個人計算機結合是一個新的發(fā)展方向。兩者的結合擴展了邏 輯分析儀的分析能力與計算能力，降低了成本，而且使儀器的通用性增強。在邏輯分析 儀中占很大比重的控制電路、顯示電路、指示電路等功能都由計算機完成。邏輯分析儀 與微機相結合的優(yōu)點為： 性能提高 一般情況下，儀器取數后，以適當形式把數據顯示出來，供用戶分析。當邏輯分 析儀與微機結合之后，利用微機豐富的軟件，這些分析工作可由微機完成，包括通過數 據濾波提取對分析有用的數據及軟件性能分析等。 成本降低 邏輯分析儀的功能增強，特別是加強分析能力，常常是通過微機軟件來實現(xiàn)的。 在這種情況下，功能的提高并沒有增加硬件的成本。相反，因部分硬件功能軟化而使硬 件本身大為簡化。故這種邏輯分析儀的價格較低而功能全。 使用簡便 微機靈活的編程能力及鍵盤與顯示終端的交互操作方式，簡化了邏輯分析儀的使 用。用戶可利用w i n d o w s 的聯(lián)機幫助，學會邏輯分析儀各種功能的操作。 功能易于擴展 邏輯分析儀通常都有多塊功能插板，增加模塊插板，對于增加數據通道和實現(xiàn)多 e s 4 5 4 1 邏輯分析儀系統(tǒng)軟件設計 種分析方式很方便。 基于上述優(yōu)點，特別是高性價比，決定了邏輯分析儀與微機結合的方案有廣闊的前 途，e s 4 5 4 1 邏輯分析儀的研制就采用了此技術方案。 1 3 2e s 4 5 4 1 邏輯分析儀原理 圖i - 2 示出了p c 環(huán)境下的虛擬邏輯分析儀設計與實現(xiàn)原理。 圖1 2 系統(tǒng)構成原理圖 由圖i - 2 所示的系統(tǒng)總體構成原理框圖知，虛擬邏輯分析儀主要包括數據采集、 探頭、觸發(fā)跟蹤、時序變換與生成等部分。 該系統(tǒng)輸入、存儲及控制部分有2 個模塊構成，其中i - 2 為輸入采集模塊，采用 完全相同的功能結構，每個模塊有3 2 個數據通道，第2 個模塊附加了時鐘輸入與輸出 功能。采用該結構的主要原因，一是避免主采集板過大，元件過密造成散熱方面的困難， 二是系統(tǒng)結構靈活，可以根據需要選3 2 ，6 4 路組態(tài)方式。 系統(tǒng)數據探頭與被測對象測試點連接，引入被測信號，經延遲網絡后進人數據變 換與暫存模塊，延遲網絡的作用是用來滿足高速狀態(tài)分析時，時鐘通道的相對零延遲。 時鐘探頭則通過外時鐘的電平變換引入時鐘發(fā)生電路，產生邏輯狀態(tài)用的各種時 鐘信號實現(xiàn)邏輯狀態(tài)分析的各種觸發(fā)和跟蹤方式。觸發(fā)控制與識別部分則是完成對外部 數據流的實時監(jiān)測，確定數據跟蹤窗口和限定存儲條件。 1 3 3e s 4 5 4 1 邏輯分析儀系統(tǒng)軟件設計要求 根據前述，e s 4 5 4 1 邏輯分析儀的軟件設計主要在系統(tǒng)管理、數據的后處理及數據顯 e s 4 5 4 1 邏輯分析儀系統(tǒng)軟件設計 示。由于e s 4 5 4 1 虛擬邏輯分析儀采用了與個人計算機相結合的方式，這使得控制軟件 的設計可以充分利用個人計算機豐富的軟件資源。在個人計算機上利用圖像界面操作系 統(tǒng)w i n d o w s 以及以w i n d o w s 操作系統(tǒng)為基礎的可視化程序設計平臺，如c + + b u i l d e r ， 可以快速地開發(fā)出界面美觀，操作方便的用戶程序，同時也便于將面向對象的優(yōu)秀編程 方法應用到程序當中。 5 e s 4 5 4 1 邏輯分析儀系統(tǒng)軟件設計 第二章e s 4 5 4 1 邏輯分析儀系統(tǒng)軟件的基本設計思想 面向對象程序設計方法是目前最流行的程序設計方法，它是在w i n d o w s 編程基礎上 發(fā)展起來的。 2 1 面向對象編程思想 結構化程序設計把現(xiàn)實對象模型化，它通過定義數據類型并且在松散相關程序層中 使用它們來實現(xiàn)，而這些程序又是用來操作數據類型中的信息的。數據類型和相關程序 間的相當松散的關系使得編程效率很低，尤其是當用于開發(fā)大型軟件項目時，用于操作 數據類型的程序編寫是永無止境的。 面向對象程序設計提供了一種新的看問題的方法。面向對象編程的核心是對象，它 是面向對象的支柱之一。每個對象都屬于一個對象類，這就是面向對象的第二大支柱一 類。換句話說，一個類就是一組非常相似的對象。面向對象編程的第三大和第四大支柱 是繼承性和多態(tài)性。 類：對象家族值 面向對象程序設計把對象分類升華為類。每一個類描述其對象的特性與操作。 一個類就是能共享相同特性與操作的一類對象。 對象 對象是類的一個實例。每一對象都有自己的狀態(tài)，此狀態(tài)也許和另一對象的狀態(tài)相 合，也可能不合。 對象是類的實實在在的例子。 方法積消息 所謂面向對象程序設計就是人們和對象聯(lián)系并且通過給其發(fā)送消息來控制其狀態(tài)。 消息會告訴對象該做些什么。例如，當我們改變電視頻道時，通過使用頻道選擇鈕來給 電視對象發(fā)送要換臺的消息。我們的電視機作為一個對象，通過選擇和執(zhí)行一個方法來 給消息以響應。就電視機這個例子來說，換臺使其電路接收到一個不同的代表我們所選 頻道的信號。 就面向對象程序設計來說，方法會告訴對象怎樣對消息作出反應。圖2 4 描述了我 們發(fā)送給頻道旋鈕的消息以及旋鈕是如何選擇合適的方法的。 6 e s 4 5 4 邏輯分析儀系統(tǒng)軟件設計 圖2 - 給頻道旋鈕發(fā)送一個換臺消息 我們可以把消息作為相對抽象的命令或請求，消息也許包含我們可以看作是附加指 令的參數。對象通過選擇和執(zhí)行正確的方法來對消息作出反應。被執(zhí)行的方法完成所有 困難的細節(jié)工作。 消息告訴對象該作什么。方法告訴對象怎樣對消息作出反應。 還是拿邏輯分析儀系統(tǒng)軟件來說吧，當我們使用邏輯分析儀時，我們給邏輯分析儀 對象發(fā)送不同種類的消息。我們可以通過按鍵盤上不同的鍵來生成和發(fā)送消息，也可以 通過單擊鼠標按鈕來實現(xiàn)。 邏輯分析儀軟件把不同的消息譯成方法，這些方法對菜單選擇命令、鍵盤輸入以及 鼠標按鈕擊打作出反應。舉例說明，當我們借助于設置限定字命令發(fā)一個限定字設置消 息時，邏輯分析儀軟件會援引“存儲限定字設置”的那段代碼。其結果是邏輯分析儀軟 件顯示“存儲限定字設置”窗口，此窗口允許指定有無限定字、限定寧個數、預先設置 每一個限定字等。 圓霹棼粵冒氅。二心崮 i 存儲j 院字。讖。_ 巳2 劃 。量 藤溢。尚倒 0 翅魚主! ! i 國 |1 二l 圖2 - 2 存儲限定字設置窗口 e s 4 5 4 1 邏輯分析儀系統(tǒng)軟件設計 繼承性 繼承性是面向對象程序設計的精華部分，因為它提供了類的再使用。面向對象程序 設計允許你聲明一個新類，它是現(xiàn)存類的后代。后代類繼承其父類的屬性和操作。后代 類也定義新的屬性和操作并且忽略那些不符合要求的遺傳操作。每一后代類都代表其父 類精練的產物。 面向對象程序設計允許你生成對象層。對象層的根被稱之為基類。父類的雙類被稱 為祖先類。 多態(tài)性 多態(tài)性是o o p 的一個難點，它意味著不同的形態(tài)。多態(tài)性是面向對象程序設計的一 個非常重要的特性，它支持同一層中類之間的統(tǒng)一響應。這并不是說不同的類必須統(tǒng)一 行動，并且提供統(tǒng)一( 也可以叫作持續(xù)) 的響應。恰恰相反，層次中的類可以通過執(zhí)行稍 微不同的任務來自由支持同一響應。 舉電視機這個例子。t v o l ，t v 0 2 以及t v 0 3 模型各自有一個音量旋鈕，并且提 供了改變音量的方式。假定你正在本地的一個電器店選購這些模型，電視模型的音量調 節(jié)應該是平滑的。因此不管你檢測哪一個電視模型，電視模型都提供統(tǒng)一的響應。每個 電視模型最好使用不同電路來控制電視音量，可只要打開音量旋鈕，上述三個電視模型 都會產生同樣的結果這就是多態(tài)行為。因此，多態(tài)性確保類層中的類實例對所支持的類 層次全局的消息提供統(tǒng)一的響應。 目前，支持面向對象編程的語言主要有s m a l l t a l k 、c + + 、j a v a 等。j a v a 語言采用 虛擬機機制，效率較低而s m a l l t a l k 應用面比較窄，c + + 繼承了c 語言的效率高及應用 面廣的優(yōu)點，故我們選擇了c + + 語言。 2 2w i n d o w s 編程特點 w i n d o w s 是微軟公司8 0 年代推出的一個操作系統(tǒng)，具有以下幾個方面的特點： - 多任務操作系統(tǒng) w i n d o w s 操作系統(tǒng)是一個多任務的操作系統(tǒng)。在同一時刻，計算機操作系統(tǒng)中可以 有多個應用程序在協(xié)同地運行。 圖形界面 在多任務的w i n d o w s 操作系統(tǒng)中用戶通過計算機屏幕使用鼠標和鍵盤來與應用程序 進行信息交換。為了實現(xiàn)用戶和多個應用程序進行信息交換，在計算機的屏幕上，每一 個應用程序均需要一個窗口來標識。窗口是計算機屏幕上的一個矩形區(qū)域，包含有主菜 單、控件、滾動條。 事件驅動 在同一時刻，計算機操作系統(tǒng)中可以有多個應用程序在協(xié)同運行，因此計算機系統(tǒng) 的硬件和軟件資源不可能由某一個應用程序獨占，必須是所有應用程序來共享整個計算 e s 4 5 4 1 邏輯分析儀系統(tǒng)軟件設計 機的資源。外部產生的輸入事件如鍵盤事件、鼠標事件和定時器事件都送到操作系統(tǒng)的 消息隊列中去，操作系統(tǒng)再把這些消息發(fā)送到各個應用程序的消息隊列中去，各個應用 程序在自己的消息隊列中獲得這些消息，并對此產生響應和處理。 w i n d o w s 應用程序除完成自己特定的功能外，為了能與用戶進行交互，還必須完成 下面兩方面的工作： w i n d o w s 應用程序需要從操作系統(tǒng)的消息隊列中獲取消息。 在窗口過程中對獲取的消息進行響應和處理。 由此可見，基于w i n d o w s 的高級編程工具( 如c + + b u l i d e r ) 為編程者完成了建立消息 循環(huán)和從操作系統(tǒng)消息隊列中獲取消息的編程。這樣就大大簡化了w i n d o w s 程序設計， 使編程者可以集中精力完成程序的特定功能。 b o r l a n dc + + b u i l d e r 是b o r l a n d 公司最新推出的功能強大、并已徹底解決了“千年 蟲”問題的應用程序開發(fā)工具。該開發(fā)工具具有像v b 一樣易使用的優(yōu)點，同時又是c + + 語言，適用于眾多使用過c + + 語言的程序員。 2 3b o r l a n dc + + b u l i d e r 簡介 2 3 1b o r l a n f lc + + b u i l d e r 的產生 b o r l a n dc + 十b u i l d e r 是b o r l a n d 公司新一代面向對象、可視化的快速應用程序開發(fā) 環(huán)境( r i d ：r a p i da p p l i c a t i o nd e v e l o p m e n t ) ，它運行在w i n d o w s 9 5 或w i n d o w sn t 操作 系統(tǒng)上。使用c + + b u i l d e r 可以開發(fā)通用的或基于客戶服務器模式的3 2 位w i n d o w s 應用 程序。 b o r l a n d 公司的b o r l a n dc + + b u i l d e r 是傳統(tǒng)的c + + 開發(fā)工具的自然發(fā)展，它是第三代 c ”應用程序集成開發(fā)環(huán)境。它不僅繼承了傳統(tǒng)c + + 應用程序開發(fā)工具高效和低層硬件控 制能力的特點，同時通過可視化構件類庫( v c l ) 所提供的構件，使得此工具有快速和真 正可視化的特點。 在b o r l a n dc + + b u i l d e r 中，應用程序設計和實現(xiàn)的基本單元稱為構件，構件是一 個可視化的軟件單元，它可以直接放置到開發(fā)環(huán)境中去，多個這樣的構件協(xié)同完成應用 程序的各項功能。在b u i l d e rc + + b o r l a n d 集成開發(fā)環(huán)境中，集成了1 30 個各種功能的構 件，這些構件基本上覆蓋了應用程序開發(fā)的各個方面，如：基本應用程序主窗口、菜單、 菜單項、工具欄、狀態(tài)欄、通用對話框、數據庫、i n t e r n e t 、定時器等。以此種方式進 行應用程序的開發(fā)具有快速和可視化的特點，減少應用程序開發(fā)的時間，提高程序開發(fā) 人員的工作效率，適應了當前軟件市場快速軟件系統(tǒng)開發(fā)的需求。 b e r l a n dc + + b u i l d e r 同時也是一個完整的軟件開發(fā)環(huán)境，它提供了完整的用于軟 件設計、編程、測試、調試跟蹤的工具。特別的，為了適應團體協(xié)同進行大型客戶服 務器模式軟件的開發(fā)，在b e r l a n dc + + b u i l d e r 集成開發(fā)環(huán)境中也附帶了應用程序版本 9 e s 4 5 4 1 邏輯分析儀系統(tǒng)軟件設計 控制軟件 p v c s ) ，用于在團體應用程序開發(fā)過程中，跟蹤和管理軟件系統(tǒng)的開發(fā)。 總之，采用構件的思想進行w i n d o w s 應用程序編程徹底改變了傳統(tǒng)w i n d o w s 應用程序 編程的方法。應用程序編程人員無需深人了解操作系統(tǒng)的運行機制，就可以進行編程。 在應用程序編程時，編程人員只需要把各種功能的構件放置在一起，通過非常少的手動 編程就可以完成應用程序的整體功能。 2 3 2b o r l a n dc + + b u i l d e r 的特點 b o r l a n dc + + b u i l d e r 集成開發(fā)環(huán)境具有下面幾個方面的特點： 真正面向程序設計全過程的可視化程序開發(fā)環(huán)境，改變了程序開發(fā)的編程方式，開 發(fā)人員通過非常少的手工編程，即可實現(xiàn)和完成復雜的功能； 采用符合a n s i 標準的c + + 編譯器； 集成開發(fā)環(huán)境中，內置了功能強大的軟件開發(fā)工具軟件，如對象瀏覽器、表單編輯 器、構件調色板、工程項目管理器、對象存儲器等； 集成開發(fā)環(huán)境通過工程項目管理器對應用程序開發(fā)過程中的各個方面進行組織和 管理； 通過集成開發(fā)環(huán)境中的對象存儲器，最大限度地實現(xiàn)應用程序開發(fā)過程中不同層次 的重用； 集成開發(fā)環(huán)境內置1 3 0 個各種功能構件，幫助用戶進行應用程序的開發(fā)： 集成開發(fā)環(huán)境提供數據庫支持，幫助用戶開發(fā)一般的或多層客戶服務器模式的數 據庫應用程序； 在集成開發(fā)環(huán)境中通過w e b b r o k e r 、w e b d is p a t c h e r 、w e b b r i d g e 等25 個i n t e r n e t 構 件來幫助用戶開發(fā)i n t e r n e t 應用程序。 正是由于b o r l a n dc + + b u i l d e r 具有以上一些特點，才在邏輯分析儀系統(tǒng)軟件的設 計中選擇它作為開發(fā)工具。 2 3 3b o r l a n dc + + b u i l d e r 的編程模式 在b o r l a n dc + + b u i l d e r 集成開發(fā)環(huán)境中，設計和實現(xiàn)應用程序的基本單元是構件， 它是一個具有特定功能的軟件模塊。和編程人員密切相關的構件有a p p l i c a t u i n 構件、 主窗口表單構件和可以放置在表單構件中的各種構件如按鈕、編輯控件、列表控件、對 話框、菜單等。 應用程序開始運行時，首先創(chuàng)建a p p l i c a t i o n 對象。a p p l i c a t i o n 對象負責創(chuàng)建應用 程序窗口表單對象，接收操作系統(tǒng)的消息，并將其消息發(fā)送到應用程序主窗口表單對象 中。應用程序主窗口表單構件中，一般包含了多個可視化或不可視化的構件。從 a p p l i c a t i o n 對象接收到消息后，表單對象根據消息類型確定由表單中的哪一個構件對 象處理此消息，并將此消息發(fā)送給相應構件對象進行處理。放置在表單中的構件，是一 e s 4 5 4 1 邏輯分析儀系統(tǒng)軟件設計 個相對獨立的且具有特定功能的軟件模塊，它可以對接收到的消息進行缺省響應和處 理。如果編程人員希望對某些事件進行處理，可以通過集成開發(fā)環(huán)境的對象瀏覽器來選 擇此事件，并在一個單元文件中編寫出對此事件的相應和處理代碼。 總之，和傳統(tǒng)的w i n d o w s 應用程序開發(fā)模式完全不同，開發(fā)b o r l a n dc + + b u i l d e r 應 用程序需要下面兩個階段的工作： 第一階段：根據應用程序的要求，以可視化的方式設計b o r l a n dc + + b u i l d e r 應用 程序的窗口界面。此階段不需要任何編程代碼。具體步驟： 創(chuàng)建應用程序主窗口表單構件，設置表單構件的屬性參數； 在應用程序表單構件中，放置可視化或非可視化的構件，并設置構件的屬性參數。 第二階段：根據應用程序功能的要求，對表單構件及其包含的構件的某些特定事件 進行相應和處理。在此部分中，需要一定的手動編程。 2 3 4b o r l a n d “+ b u i l d e r 的構件 構件是b o r l a n dc + + b u i l d e r 進行程序設計和實現(xiàn)的基本建筑單元。利用b o r l a n d c + + b u i l d e r 的構件進行程序設計，就如同從計算機市場上購買計算機主板、處理器、 內存條、顯示器、顯示卡、c d r o m 、軟驅、聲卡來自己組裝計算機一樣。構件就如同硬 件系統(tǒng)中的處理器、內存條、顯示器等一樣，它是一個完成特定功能的軟件單元，可以 以可視化的形式放置到b o r l a n dc + + b u i l d e r 的表單編輯器中去，通過簡單的編程就 可以和此表單中的其他構件協(xié)同完成應用程序的功能。 構件就其本質而言是一個類。和傳統(tǒng)c + + 語言中的類相比，它具有如下特點：c + + b u i l d e r 中的構件是可視化構件庫( v c l ) 中t c o m p o n e n t 的一個派生類。在t c o m p o n e n t 類中定義了構件的基本功能，如構件具有放置到構件欄中的能力，通過對象瀏覽器可以 設置它的屬性參數，因此b o r l a n dc + + b u i l d e r 中所有的構件都繼承此種能力。 構件由下面三個部分組成： 屬性； 事件； 方法： 構件的屬性表明了構件的形狀或性質。在應用程序運行時，構件的屬性確定了構件 對象的外在形式。如表單構件的c a p t i o n 屬性決定了主窗口的標題欄中所顯示的標題； 構件的屬性根據其工作方式的不同分為3 類：設計屬性是在應用程序設計階段就可以顯 示和發(fā)揮作用的屬性；運行時屬性是在應用程序運行時才得以發(fā)揮作用的屬性：構件的 只讀屬性不能被更改。就其本質而言，構件是類，而屬性是類中的數據成員。構件的事 件響應是指構件在接收到激勵后所有執(zhí)行的動作。激勵可以是外部的，如使用鼠標單擊 按鈕構件，亦可以是內部的，如定時器時間事件。就其本質而言，構件的事件響應是類 中的成員函數。構件的方法就是構件所具有的功能。通過調用構件的方法，可以使構件 e s 4 5 4 1 邏輯分析儀系統(tǒng)軟件設計 完成特定的功能。 構件的事件響應是指構件在接收到激勵后所有執(zhí)行的動作。激勵可以是外部的，如 使用鼠標單擊按鈕構件；也可以是內部的，如定時器時間到事件。就其本質而言，構件 的事件響應是類中的成員函數。 構件的方法就是構件所具有的功能。通過調用構件的方法，可以使構件完成特定的 功能。 2 4e s 4 5 4 1 邏輯分析儀人機界面風格 2 4 1 人機界面設計過程 人機界面的設計過程可分為下面幾個步驟： ( 1 ) 創(chuàng)建系統(tǒng)功能的外部模型； ( 2 ) 確定為完成此系統(tǒng)功能人和計算機應分別完成的任務； ( 3 ) 考慮界面設計中的典型問題； ( 4 ) 借助c a s e 工具構造界面原型； ( 5 ) 真正實現(xiàn)設計模型； ( 6 ) 評估界面質量。 任務分析與建模： 逐步求精和面向對象分析等技術同樣適用于任務分析。逐步求精技術可把任務不斷劃分 為子任務，直至對每個任務的要求都十分清楚。而采用面向對象分析技術可識別出與應 用有關的所有客觀的對象以及與對象關聯(lián)的動作。 一旦每個任務或動作定義清楚，界面設計即可開始。界面設計首先要完成下列工作： ( 1 ) 確定任務的目標和含義； ( 2 ) 將每個目標含義映射為一系列特定動作： ( 3 ) 說明這些動作將來在界面執(zhí)行的順序： ( 4 ) 指明各個系統(tǒng)狀態(tài)，即上述各動作序列中每個動作在界面上執(zhí)行時，界面呈現(xiàn) 的形式： ( 5 ) 定義狀態(tài)機制，即便于用戶修改系統(tǒng)狀態(tài)的一些設置和操作； ( 6 ) 說明控制機制怎樣作用于系統(tǒng)狀態(tài)； ( 7 ) 指明用戶應怎樣根據界面上反映出的信息解釋系統(tǒng)的狀態(tài)。 2 4 2 界面設計的一般問題 設計任何一個人機界面，一般必須考慮系統(tǒng)響應時間、用戶求助機制、錯誤信息處 理和命令方式四個方面。 e s 4 5 4 1 邏輯分析儀系統(tǒng)軟件設計 系統(tǒng)響應時問指當用戶執(zhí)行了某個控制動作后( 例如，按回車鍵，點擊鼠標器等) ， 系統(tǒng)作出反應的時間( 指輸出所期望的信息或執(zhí)行對應的動作) 。系統(tǒng)響應時間過長是交 互式系統(tǒng)中用戶抱怨最多的問題，當幾個應用系統(tǒng)分時運行時尤甚。除了響應時間的絕 對長短外，用戶對不同命令在響應時間上的差別亦很在意，若過于懸殊，用戶將難以接 受。 任何錯誤和警告信息對用戶不啻是“壞消息”，若此類信息不是自明的，用戶接到 后只能圖增煩惱。試想，當用戶看到如下一行顯示： s e v e r e s y s t e mf a i l u r e _ _ _ 1 4 a 一定會滿腹牢騷。原因是盡管能從其他什么地方查出1 4 a 的含義，可設計者為什么不在 此指明呢? 一般來說，出錯信息應選用用戶明了、含義準確的術語描述，同時還應盡可 能提供一些錯誤恢復的建議，此外，顯示出錯信息時，若輔以聽覺、視覺刺激，則效果 更佳。 鍵盤命令曾經一度是用戶與軟件系統(tǒng)之間最通用的交互方式，隨著面向窗口的點選 界面的出現(xiàn)，鍵盤命令雖不再是唯一交互形式，但許多有經驗的熟練的軟件人員仍喜愛 這一方式，更多的情形是菜單與鍵盤命令并存，供用戶選用。 2 4 3e s 4 5 4 1 邏輯分析儀人機界面實現(xiàn)的原則考慮 人機界面設計得好壞與設計者的經驗有直接的關系，本節(jié)從一般可交互性、信息顯 示和數據輸入三個方面簡單介紹一些界面設計的經驗。 1 一般可交互性 提高可交互性的措施有： ( 1 ) 在同一用戶界面中，所有的菜單選擇、命令輸入、數據顯示和其他功能應始終 保持同一種形式和風格。 ( 2 ) 通過向用戶提供視覺和聽覺上的反饋，保持用戶與界面間的雙向通信。 ( 3 ) 所有可能造成損害的動作，堅持要求用戶確認，例如，提問“你肯定? ” ( 4 ) 對大多數動作應允許恢復( u n d o ) ； ( 5 ) 盡量減少用戶記憶上的負擔； ( 6 ) 提高對話、移動和思考的效率，即最大可能地減少擊鍵次數，縮短鼠標移動 的距離，避免使用戶產生無所適從的感覺； ( 7 ) 錯時采取寬容的態(tài)度； ( 8 ) 按功能分類組織界面上的活動； ( 9 ) 提供上下文敏感的求助系統(tǒng)： ( i 0 ) 用簡短的動詞和動詞短語提示命令。 e s 4 5 4 1 邏輯分析儀系統(tǒng)軟件設計 2 信息顯示 若在人機界面上給出的信息不完全、有二義性或難以理解，用戶肯定不滿意。信息 顯示的形式和方式可以有多種多樣，下面是一些帶有普遍指導意義的原則： ( 1 ) 僅顯示與當前上下文有關的信息； ( 2 ) 避免因數據過于費解造成用戶煩惱： ( 3 ) 采用統(tǒng)一的標號、約定俗成的縮寫和預先定義好的顏色： ( 4 ) 允許用戶對可視環(huán)境進行維護，如放大、縮小圖象； ( 5 ) 只顯示有意義的出錯信息： ( 6 ) 用大、小寫，縮進和按意群分組等方法提高可理解性； ( 7 ) 用窗口( 在適合的情況下) 分隔不同種類的信息： ( 8 ) 用“類比”手法，生動形象地表示信息； ( 9 ) 合理劃分并高效使用顯示屏。 3 數據輸入 用戶與系統(tǒng)交互的大部分時間用于鍵人命令，提供數據或系統(tǒng)要求的其他輸人信 息。目前，鍵盤仍為最常用的輸入設備，但鼠標、數字儀、甚至語言識別系統(tǒng)正迅速成 為替代品。關于數據輸入，應注意： ( 1 ) 盡量減少用戶輸入的動作； ( 2 ) 保證信息顯示方式與數據輸入方式的協(xié)調一致； ( 3 ) 許用戶定做輸入格式； ( 4 ) 用靈活多樣的交互方式，允許用戶自選輸入方式： ( 5 ) 隱藏當前狀態(tài)下不可選用的命令； ( 6 ) 為所有輸入動作提供幫助信息； ( 7 ) 允許用戶控制交互過程； ( 8 ) 刪除所有無實現(xiàn)意義的輸入。 1 4 e s 4 5 4 1 邏輯分析儀系統(tǒng)軟件設計 第三章e s 4 5 4 1 邏輯分析儀系統(tǒng)本控軟件的設計 3 1 概述 3 1 1 系統(tǒng)軟件組成及功能 邏輯分析儀程序設計采用事件驅動機制，程序共可分為五大功能模塊：自檢初始化 模塊，主控制臺，功能設置模塊，數據采集模塊以及數據列表、波形顯示定時分析和 反匯編模塊。如圖3 - 1 所示 圖3 1 邏輯分析儀程序結構 運行啟動 雙擊或打開邏輯分析儀可執(zhí)行文件，程序顯示如圖3 - 2 所示同時進行邏輯分析 儀自檢，如果發(fā)現(xiàn)錯誤將顯示錯誤提示信息。 e s 45 4 i 邏輯分析儀系統(tǒng)軟件設計 圖3 - 2 邏輯分析儀初始化界面 設置 邏輯分析儀自榆通過，并成功進行變量初始化后自動進入邏輯分析儀控制面板 如圖3 一：所示。 圖3 - 3 邏輯分析儀控制面板 邏輯分析儀控制面板是邏輯分析儀的主控中心，通過控制面板來設置邏輯分析儀的 各種參數，并控制邏輯分析儀的運行。退出控制而板將退邏輯分析儀程序。 控制面板1 具欄有七個按鈕將光標停留在按鈿的r 面將會提示其功能。從左至此 e s 4 5 4 1 邏輯分析儀系統(tǒng)軟件設計 右分別是：探頭格式設置，跟蹤方式設置，波形顯示，狀態(tài)列表，反匯編代碼，狀態(tài)設 置，關于邏輯分析儀。 在進行測試之前，首先點擊 設置 按鈕進行邏輯分析儀工作方式和使用探頭的設 置。如圖34 ，所示。 選擇定時分析儀或狀態(tài)分析儀，如選擇了定時分析儀工作方式還應在組合框下拉 列表中選擇分析儀采樣頻率，同時選定需要使用的探頭號( 選定探頭號后，該探頭的十 六通道默認為完全使用，但可在探頭格式設置中修改) 。按確認保存選擇退回控制面板， 退回控制面板后，將看到剛才所做的選擇，在控制面板上有標示。按取消將不作保存而 回到控制面板。 圖3 4 邏輯分析儀模式設置 然后，點擊 格式 按鈕進行探頭格式設置，如圖3 5 所示。a _ 以分別對各探頭 設置其別名、有效通道、時鐘極性、時鐘觸發(fā)沿。別名有助于區(qū)分各通道數據的性質， 此處設定的別名會在波形顯示窗口中標示各探頭；通道被標記為0 f ，其中有效通道 以“”表示，無效通道以“一”表示。被標示為無效的通道在波形顯示時將不被顯示。 在設置好所有探頭后，按 確認 按鈕，保存設置并返回控制面板。 e s 4 5 4 1 邏輯分析儀系統(tǒng)軟件設計 圖3 5 邏輯分析儀探頭格式設置 其次，單擊 跟蹤 按鈕進行跟蹤方式設置。如圖3 6 所示，可設置跟蹤方式為 起始終止隨機觸發(fā)方式之一，隨機觸發(fā)時還可設置為單次或重復采樣。如果需要設定 存儲限定字或觸發(fā)限定字，則應先點擊“觸發(fā)字”或“限定字”按鈕，可彈出觸發(fā)字設 置窗口或限定字設置窗口以設置觸發(fā)字或限定字( 如圖3 7 、3 8 所示) 。最多可以設置 二十個預置字。預置字的設定可以選擇十六進制、十進制、八進制、二進制和a s i c 碼 的形式，通過碼制菜單或右鍵菜單進行選擇。 這里特別強調一點：延時數的范圍是“0 - 3 2 0 0 0 ”事件計數的范圍是“0 - 3 2 0 0 0 ”如 果超出這個范圍在按確定按鈕時將會彈出提示信息。 圖3 6 邏輯分析儀跟蹤方式設置 e s 4 5 4 1 邏輯分析儀系統(tǒng)軟件設計 r 觸發(fā)方式_ | # 組合r 序列 l 。j 匝亙刃 基題趟| 融發(fā)級數= 同到 幽型 探頭1 |探頭2探頭3探頭4 c m 刪 3 4 5 j