G语言的一种结构模型及平台实现

论文摘要

本文通过对G语言的结构及运行机理的研究,提出一种可实现的G语言数据结构模型,并在此基础上扩展了G语言的功能,实现节点功能重载和分布式构架,以此为基础,实现了一套图形化虚拟仪器开发平台LabScene,并在教学和工程应用中得到验证。文中从虚拟仪器所模拟的硬件和需要实现的高级语言功能出发,针对一般的图或树等数据结构不足以表现基于数据流的数据流向关系和程序控制的容器控制关系,提出一种新的数据结构模型:兄弟图,结合其排序过程实现了G语言的数据结构和运行模型;基于XML来描述节点间的数据交流,动态加载功能实现和解析外部脚本,实现了G语言的功能扩展和分布式构架,并以此来达到G语言节点功能重载的目的。论文还介绍了一些在LabScene中用到的设计思想和实现算法。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 虚拟仪器概述
• 1.2 图形化编程及其实现平台
• 1.3 选题的背景
• 1.4 论文的主要内容及创新点
• 1.4.1 主要内容
• 1.4.2 成果及创新点
• 1.5 论文的结构
• 1.6 小结
• 第二章 图形化编程及G 语言
• 2.1 概述
• 2.2 图形化语言的一些定义
• 2.3 图形化编程语言的历史及分类
• 2.4 基于数据流的图形化编程语言及平台
• 2.4.1 国外前期的图形语言探索
• 2.4.2 商用的图形化虚拟仪器开发平台
• 2.4.3 国内图形语言平台现状
• 2.5 G 语言开发环境要素
• 2.6 小结
• 第三章 G 语言结构模型及运行分析
• 3.1 概述
• 3.2 G 语言要素抽象
• 3.2.1 现实中的硬件
• 3.2.2 用户界面
• 3.2.3 电路图
• 3.2.4 前后面板交互
• 3.2.5 图形语言要素
• 3.2.6 函数节点功能实现
• 3.3 G 语言结构模型
• 3.3.1 根树
• 3.3.2 G 语言特性
• 3.3.3 层图
• 3.3.4 兄弟层图
• 3.3.5 应用
• 3.3.6 兄弟AOV 网
• 3.4 G 语言运行机制
• 3.4.1 可视化元素V
• 3.4.2 消息及消息存放场所M
• 3.4.3 规则R
• 3.4.4 模型的运行流程
• 3.4.5 消息执行统计
• 3.5 内存数据管理
• 3.5.1 数据的存储特征
• 3.5.2 内存地址描述模型
• 3.5.3 内存数据描述模型
• 3.5.4 分配算法
• 3.5.5 访问算法
• 3.5.6 回收算法
• 3.5.7 算法对G 语言特定功能的支持
• 3.5.8 G 语言中运行效果比较
• 3.6 小结
• 第四章 G 语言节点及编辑模型
• 4.1 概述
• 4.2 节点的分类
• 4.2.1 功能节点
• 4.2.2 容器节点
• 4.3 输入输出管脚
• 4.4 G 语言中的连线模型
• 4.4.1 正交线段
• 4.4.2 定点、交点及段线
• 4.4.3 正交三叉树及连线
• 4.4.4 LabScene 中的实际连线
• 4.5 用户界面接口模型
• 4.5.1 前后面板数据流交互
• 4.5.2 前面板数组生成
• 4.5.3 前面板簇生成
• 4.6 模块化设计
• 4.7 图形化编程能力
• 4.8 小结
• 第五章 扩展模型及分布式构架
• 5.1 概述
• 5.2 外部功能动态加载
• 5.3 外部脚本解析
• 5.3.1 可配置系统实现
• 5.3.2 脚本生成语法
• 5.3.3 解释执行过程及运算
• 5.4 虚拟实验室
• 5.5 LabScene 分布式模型
• 5.5.1 网络协议
• 5.5.2 交互信息协议描述
• 5.5.3 模型框架
• 5.5.4 各部分设计
• 5.6 小结
• 第六章 LabScene 平台设计及实现
• 6.1 概述
• 6.1.1 Windows 开发过程
• 6.1.2 LabScene 类体系功能
• 6.2 基础类体系的建立
• 6.2.1 类信息及其运行期识别能力
• 6.2.2 类体系的建立
• 6.2.3 动态创建及持久化能力
• 6.2.4 消息驱动模型
• 6.3 LabScene 类框架
• 6.3.1 LabScene 基础类包
• 6.3.2 G 语言基本要素的相关类
• 6.3.3 三个最主要的节点类
• 6.4 网络扩展类体系
• 6.5 设计模式应用
• 6.5.1 Command 模式
• 6.5.2 Singleton 模式
• 6.5.3 Dispatcher 模式
• 6.5.4 Builder 模式
• 6.5.5 Factory 模式
• 6.5.6 Observer 模式
• 6.5.7 State 模式
• 6.6 小结
• 第七章 LabScene 的功能实现及应用
• 7.1 概述
• 7.2 G 语言编程能力
• 7.2.1 LabScene 的前后面板
• 7.2.2 基本数据类型
• 7.2.3 复合数据类型
• 7.2.4 容器控制节点
• 7.2.5 其它功能节点
• 7.2.6 子VI
• 7.2.7 节点的重载
• 7.2.8 分布式体系
• 7.3 LabScene 设计虚拟仪器实例
• 7.3.1 驱动程序模块
• 7.3.2 波形发生模块
• 7.3.3 主程序模块设计
• 7.4 小结
• 第八章 总结及展望
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的学术论文及其它成果
• 致谢
• 摘要
• Abstract