LabVIEW調用DLL文件
LabVIEW支持通過調用DLL文件的方式與其它編程語言混合使用。比如，在實際的工程項目中，用戶可以用C++語言實現軟件的運算部分，並把這些功能構建在DLL文件中，然後再使用 LabVIEW編寫程序的界面部分，並通過調用編寫好的DLL來調用運算部分的功能。
LabVIEW 中是通過Call Library Function Node（CLN）節點來完成DLL文件調用的。創建一個新的VI，右擊程序框圖，在Functions Palette中依次選中Connectivity——Libraries&Executables工具欄即可找到該節點（圖1）。
圖1 Call Library Function Node
將節點放置在程序框圖中，雙擊會出現它的配置對話框，共有四頁。第一頁用於填寫被調用函數的信息（圖2）。Library name or path需給出DLL文件名和路徑，操作系統路徑下的DLL文件，直接輸入文件名也可調用，否則必須輸入全路徑。在這裏已經給出名字的DLL是被靜態加載到程序中的，也就是說當調用了這個DLL的VI被裝入內存時，DLL同時被裝入內存。LabVIEW也可動態加載DLL，只要勾選上Specify path on diagram的選項即可。選擇了這個選項，在 Library name or path中輸入的內容就無效了，取而代之的是CLN 節點多出一對輸入輸出，用於指明所需要使用的DLL的路徑。這樣，當VI被打開時，DLL不會被裝入內存，只用程序運行到需要使用這個DLL中的函數時，才把其裝入內存。Function name是需要調用的函數的名稱，LabVIEW會把DLL中所有的暴露出來的函數都列出，用戶只要在下拉框中選取即可。Thread欄用於設定哪個線程裏運行被調用的函數。用戶可以通過 CLN 節點的配置面板來指定被調用函數運行所在的線程。CLN 的線程選項非常簡單，只有兩項： Run in UI thread和Run in any thread。LabVIEW的程序框圖上直接可以看出一個 CLN節點是選用
圖2 填寫被調用函數信息
的什麼線程。如果Run in UI thread，節點顏色是橙色的；Run in any thread則是淺黃色的（圖3）。
圖3 CLN不同線程對比
通常情況下，除非使用的動態鏈接庫是多線程安全的，CLN 中選擇Run in any thread方式；否則必須選擇Run in UI thread方式。判斷一個動態鏈接庫是不是多線程安全的，需通過以下方法：如果一個動態鏈接庫的文檔中沒有明確說明它是多線程安全的，那麼就要當作是非多線程安全的；在可以看到動態鏈接庫源代碼的條件下，如果代碼中存在全局變量、靜態變量或者代碼中看不到有lock一類的操作，那麼這個動態鏈接庫也就肯定不是多線程安全的。
選擇了Run in any thread方式，LabVIEW會在最方便的線程內運行動態鏈接庫函數，且一般會與調用它的VI在同一個線程內運行。因爲LabVIEW是自動多線程的語言，它也很可能會把動態鏈接庫函數分配給一個單獨的線程運行。如果程序中存在沒有直接或間接先後關係的兩個CLN節點，LabVIEW很可能會同時在不同的線程內運行它們所調用的函數，也許是同一函數。對於非多線程安全的動態鏈接庫，這是很危險的操作。很容易引起數據混亂，甚至是程序崩潰。
選擇Run in UI thread方式，因爲LabVIEW只有一個界面線程，所以如果所有的CLN設置都是界面線程，那麼就可以保證這些CLN調用的函數肯定全部都運行在同一線程下，肯定不會被同時調用。對於非多線程安全的動態鏈接庫，這種方式就保證了它的安全。
讓我們回到配置對話框第一頁，Calling convention用於指明被調用函數的調用約定。這裏只支持兩種約定：stdcall和C call。它們之間的區別在於，stdcall由被調用者負責清理堆棧，C call由調用者清理堆棧。這個設置錯誤時，可能會引起LabVIEW崩潰，也就是說如果LabVIEW調用DLL函數時出現異常，首先應該考慮這個設置是否正確。（Windows API一般使用的都是stdcall；標準C的庫函數大多使用C call。如果函數聲明中有類似__stdcall這樣的關鍵字，它就是stdcall的。）第二頁是函數參數的配置（圖4）。
圖4 配置函數的參數
DLL和LabVIEW之間傳遞參數，最常用的三種數據類型是數值、數值型數組和字符串。C語言中經常把指針或者數據的地址在函數間傳遞，在32位操作系統中，可以使用int32數值來表示指針。因此，當需要在LabVIEW中傳遞指針數據時，可以使用I32或U32數值類型來表示這個地址類型的數據。但是，64位的程序中，數據的地址只能使用I64或U64來表示。這樣，如果一個調用了DLL函數的VI，並且函數參數中有地址型數據，使用固定數據類型的數值來表示地址，就要準備兩份代碼。解決方法是使用LabVIEW中的新的數據類型Pointer-sized Integer。這個數據類型的長度在不同的平臺上會自動使用32位或64位長度。如果在C語言函數參數聲明中有const關鍵字，可以選中Constant選項。布爾類型在DLL函數和LabVIEW VI之間傳遞沒有專有的數據類型，是利用數值類型來傳遞的。輸入時先把布爾值轉變爲數值，在傳遞給DLL函數；輸出時再把數值轉爲布爾值。對於數組的傳遞，LabVIEW只支持C數據類型中的數值型數組，傳遞數組類型需要注意的的是“Array Format”要選擇“Array Data Pointer”。這個設置中還有其他兩個選項，帶有“Handle”的參數類型都是表示LabVIEW定義的特殊類型的。在第三方的DLL中不會使用到數組參數作爲輸出值時，要記得爲輸出的數組數開闢空間。開闢數據空間的方法有兩種：第一種方法，創建一個長度滿足要求的數組，作爲初始值傳遞給參數，輸出數的數據就會被放置在輸入數組的所在的內存空間內。第二種方法是直接在參數配置面板上進行設置。在Minimum size中寫入一個固定的數值，LabVIEW就會按此大小爲輸出的數組開闢空間。在 Minimum size 中選擇函數的其它數值參數，而不是固定數值。這樣LabVIEW會按照當時被選擇的參數值的大小來開闢空間。字符串與使用與數組是非常類似的，實際上在C語言中字符串就是一個I8數組。
在NI軟件的安裝路徑下打開當前使用版本的LabVIEW文件夾，通過 examples\dll\data passing\Call NativeCode.llb找到簡單數據類型在LabVIEW與C之間的對應關係。部分常見關係見表1。
表1 數據類型對比
第三頁用於爲DLL設置一些回調函數，可以使用這些回調函數在特定的情形下完成初始化、清理資源等工作（圖5）。
圖5 設置回調函數
如果爲Reserve選擇了一個回調函數，那麼當一個新的線程開始調用這個DLL時，這個回調函數首先被調用。可以利用這個函數爲新線程使用到的數據做初始化工作。線程在使用完這個DLL之後，它會去調用Unreserve中指定的回調函數。Abort中指定的函數用於VI非正常結束時被調用，也就是讓一個程序在運行完前停止。這些回調函數的原型在Prototype for these procedures中列出，必須要由DLL的開發者按照特定的格式實現。如果使用的DLL不是專爲LabVIEW設計的，一般不會包含這樣的回調函數。
第四頁是錯誤處理方式，用戶可根據需要選擇相應的錯誤檢查級別。
另外還需要注意的是，C語言中的struct在LabVIEW中可以使用cluster來表示，但有時需要作出相應的調整。這是因爲在C語言中，struct的字節對齊是可以進行設置的，這就決定了其各元素的存放地址的可變性。C語言中的對字節對齊數可通過#pragma pack指令或在工程屬性中進行指定。而在LabVIEW的cluster中，所有元素只能是1字節對齊的，所以如果要和C語言中非1字節對齊的struct對應，需要做出一些調整。比如，對於C語言中2字節對齊的struct，第一個元素如果是I8型的，在LabVIEW的cluster中第一個元素對應不變，但不能緊挨着放第二個元素，必須留一個無意義的空位。C語言的struct其實也是如此，只不過沒有表現出來。所以爲了方便，如果自己用C語言生成DLL文件供LabVIEW調用最好將struct都設爲1字節對齊。C語言的struct中可以嵌套數組，但是這和LabVIEW中含有數組元素的cluster是不一樣的，LabVIEW中需要將數組中的元素都拆開放入cluster中。
如果C語言的struct中含有一個指針，LabVIEW中的cluster只能用一個U32數值（32位系統上，64位系統上使用U64）來表示指針的地址，而不能將指針所指向的內容放到Cluster中去。如果聲明的是指向struct的指針，才能在LabVIEW中使用cluster與之對應。CLN節點的配置面板中，沒有一個專門命名的“struct”或者“cluster”參數類型，應選擇“Adapt to Type”就可以了。如果參數的類型就是結構而非指針，考慮到C函數參數的壓棧順序，把一個結構體作爲參數傳給函數，相當於把結構中每個元素分別作爲參數傳遞給函數。圖6爲C語言中struct和LabVIEW中cluster的部分匹配圖。
圖6 struct和cluster匹配
LabVIEW打包DLL文件
我們接下來學習如何使用LabVIEW來打包一個DLL文件。
首先我們編寫一個名爲Scale.vi的程序，功能很簡單就是對輸入的數據乘上10，然後再輸出（圖7）。
圖7 scale.vi
必須在任務管理器中才能生成.dll文件。所以我們首先建立一個project，過程如下：
點擊File>>New Project：
圖8 生成新項目
接着彈出是否將該VI添加到新項目的對話框：
圖9 是否添加VI到新建項目
選擇Add，生成新的項目管理器，將其保存在需要的路徑下：
圖10 項目管理器
右鍵單擊項目瀏覽器窗口中的Build Specifications，在快捷菜單中選擇New>>Shared Library（DLL）,彈出對DLL文件進行設置的對話框。點擊Category>>Information，根據自己需求修改Build specification name和Target filename：
圖11 Information頁面
點擊Source Files>>Project Files>> Scale.vi>> ，彈出對話框,直接用默認值，點擊OK:
圖12 Define VI Prototype
點擊Destination>> Scale.dll，點擊 ，可選擇需要保存的路徑。然後再點擊Support Directory，這是指明瞭DLL支持文件的路徑（比如數據文件之類的放在哪個文件夾），選擇默認即可：
圖13 Destination頁面
Category中的Source Files可供用戶對打包VI的屬性和密碼做一些設置；Advanced和Additional Exclusions可以做一些高級的設置，這些均按默認值即可。Version Information可讓用戶填寫版本號、名稱、版權、公司等信息：
圖14 Version Information
點擊Run-Time Languages，可對支持語言進行選擇，默認即可。點擊Preview>>Generate Preview，可以預覽到結果：
圖15 預覽生成
點擊Build，彈出生成狀態對話框：
圖16 生成狀態框
點擊Done，生成完成，打開DLL文件保存的路徑查看：
圖17 DLL文件保存路徑
LabVIEW調用DLL文件
LabVIEW可以方便地調用DLL文件，這些DLL文件可以是其他編譯工具，如VC，生成的。
LabVIEW可以直接通過CLN節點來調用DLL文件，以前面生成的Scale.dll文件爲例。現有一個內部定時連續採集程序，通過調用該DLL文件，使讀取的值爲實際採集值的10倍（圖18）。
圖18 連續採集程序
方法一
在程序框圖放入Call Library Function Node，雙擊彈出對話框。在Function頁面的Library name or path中給入生成的Scale.dll文件的路徑，Function name選擇Scale，其他選項默認。
圖19 Function頁面
由於是LabVIEW生成的DLL文件，在Parameters頁面不需要做改動，但是由於VI還有一路輸出，所以還需要添加一個參數y，作爲DLL文件的輸出。
如果是C語言等非LabVIEW生成的DLL函數，需要將retuen type的type選項和Data type選項改成函數定義的參數類型，對於函數裏輸入的參數也都需要自行添加。Callbacks和Error Checking則不需要改動。
圖20 Parameters頁面
點擊“OK”，將生成的CLN的輸入段連接到DAQmx Read.vi，return type輸出連接到波形圖表上，即可實現採集值放大10倍的功能。
圖21 完成後的程序
方法二
LabVIEW中還有一種方法可以調用DLL文件，在VI的選項欄，依次選擇Tools——Import——Shared Library（.dll），彈出Import Shared Library對話框。
圖22 生成Import Shared Library對話框
選擇Create VIs for a shared library，點擊Next，在Shared Library（.dll） Files中輸入Scale.dll文件的路徑，Head（.h） File裏填寫頭文件的路徑。
圖23 選擇DLL文件路徑和頭文件路徑
點擊Next，如果DLL文件中依賴其他的一些DLL文件，需要在Include Paths中填寫這些文件的路徑。其他選項可以根據客戶需求設置，一般默認即可。這樣一直點擊Next到最後，選擇Open the generated library，點擊Finish。這樣可以生成一個.lvlib格式的庫文件，裏面包含了Scale.vi，這是將調用該DLL文件的方法封裝好的VI，只留下輸入和輸出接口，方便運用到LabVIEW的程序中。直接將Scale.vi拖放到剛纔的連續採集中即可完成方法一的功能。
圖24 完成的程序
VC調用LabVIEW生成的DLL文件
剛纔介紹了LabVIEW調用DLL文件的方法，使用VC調用LabVIEW生成的DLL文件也很簡單。還是以之前生成Scale 的DLL文件爲例，不同的是採集電壓程序使用的是C語言的例程，但和LavVIEW實現的功能相同。
首先將先前生成Scale DLL文件時，路徑下所有的文件全部複製粘帖到C語言例程的文件夾下。打開連續採集程序，點擊狀態欄的Project——Settings，在Project Settings對話框中加載入Scale.lib的靜態鏈接庫。
在程序中鍵入#include "Scale.h"，以便引入該DLL函數。下面是C程序的代碼，功能是有限點採集電壓，通過Scale.dll文件實現採樣值放大10倍的功能。加粗部分是因爲調用DLL文件所做的改動。
#include
#include "NIDAQmx.h"
#include "Scale.h"
#define DAQmxErrChk(functionCall) if( DAQmxFailed(error=(functionCall)) ) goto Error; else
int main(void)
{
int32 error=0;
TaskHandle taskHandle=0;
int32 read;
float64 data[1000];
char errBuff[2048]={'\0'};
int i=0;
double x10=0;
/*********************************************/
// DAQmx Configure Code
/*********************************************/
DAQmxErrChk (DAQmxCreateTask("",&taskHandle));
DAQmxErrChk (DAQmxCreateAIVoltageChan(taskHandle,"Dev1/ai0"/*Config correct device*/,"",DAQmx_Val_Cfg_Default,-10.0,10.0,DAQmx_Val_Volts,NULL));//
DAQmxErrChk (DAQmxCfgSampClkTiming(taskHandle,"",10000.0,DAQmx_Val_Rising,DAQmx_Val_FiniteSamps,1000));
/*********************************************/
// DAQmx Start Code
/*********************************************/
DAQmxErrChk (DAQmxStartTask(taskHandle));
/*********************************************/
// DAQmx Read Code
/*********************************************/
DAQmxErrChk (DAQmxReadAnalogF64(taskHandle,1000,10.0,DAQmx_Val_GroupByChannel,data,1000,&read,NULL));
printf("Acquired %d points\n",read);
for(i=0;i<1000;i++){
Scale(data[i], &x10);
printf("the %d Value is : %f \n",i,x10);
}
Error:
if( DAQmxFailed(error) )
DAQmxGetExtendedErrorInfo(errBuff,2048);
if( taskHandle!=0 ) {
/*********************************************/
// DAQmx Stop Code
/*********************************************/
DAQmxStopTask(taskHandle);
DAQmxClearTask(taskHandle);
}
if( DAQmxFailed(error) )
printf("DAQmx Error: %s\n",errBuff);
printf("End of program, press Enter key to quit\n");
getchar();
return 0;
}
所以，使用LabVIEW不僅可以方便地調用各種編譯軟件生成的DLL文件，自己也能生成DLL文件供其他編譯軟件調用。這樣，用戶在編寫大型項目時更加靈活，也爲熟悉C語言的工程師提供了巨大的方便。本文只對LabVIEW和VC相互調用DLL文件做了簡單的介紹，很多高級功能和技巧，用戶可以在實際運用中逐漸掌握。