基于Actor Framework仿真线性编码器

在学习LabView面向对象编程过程中，相信大家也都接触到了Actor Framework。该框架于2010年NI Week首次公布，经过多年不断迭代更新，逐渐成为LabVIEW中最为重要的并发开发框架。

我们将通过本期内容综合学习Actor Framework的一些基础知识，包括Actor的创建、方法的重写、辅助循环的构建、Actor嵌套关系、以及接口消息的应用。让大家对AF能有一个更深入的了解。  

本文教程： Actor Framework练习—仿真线性编码器

一、整体功能展示：

程序主体由三部分构成，分别为Business Logic、Linear Encoder、User Interface。

用户操作Linear Encoder产生数据，分两种形式更新到User Interface：单点实时更新、多点缓冲更新（利用队列缓冲区溢出产生注册事件）。最终实现的效果如下图所示：

接下来小编将带着大家从零开始，完成这个程序的编写。

二、设计实现：

1.建立Actor并构造辅助循环

首先我们创建一个空白项目Simulate Linear Encoder（项目需要先保存），在我的电脑右键—>新建 —>操作者。

分别创建Business Logic、Linear Encoder、User Interface三个Actor。

接下来我们来重写Actor的方法，可以重写Actor Core构建辅助循环以实现用户交互界面。我们可以选中Linear Encoder这个类，右键—>新建—>用于重写的VI。

可以看到Actor类支持重写的方法，构建辅助循环我们一般需要重写：Actor Core、Pre Launch Init、Stop Core这三个VI。

如果想要在Linear Encoder的Actor Core构建用户交互界面，就需要一个额外的辅助循环以响应前面板的事件。格外要注意的是辅助循环的停止，不然可能会无法正常退出程序。

正常程序关闭时，需要向Actor Core 发送Stop Message消息，以关闭Actor Core执行消息的循环。

我们可以利用注册消息的形式，在Pre Launch Init中创建用户事件，当执行Stop Core时产生注册事件，辅助循环响应停止。现在我们来重写Pre Launch Init，右键—>用户界面—>事件，就可以看到关于用户事件相关API。

我们要在Pre Launch Init中创建用户事件并将事件的输出存到LinearEncoder的私有数据中，双击这个带红色钥匙标识项，便可以看到类存放私有数据的地方。

创建一个Events的簇用于存放注册事件，将其拖进类私有数据簇进行保存。

其中Stop用户事件的引用句柄可以通过右键“用户事件输出”创建输入控件得到。

这样我们便可以在Pre Launch Init中将产生用户事件的引用句柄存到类私有数据中（注意用户事件数据类型需要命名）。

接着我们重写Stop Core，产生用户事件并销毁用户事件。

接下来便可以重写Actor core 来搭建辅助循环。

辅助循环完成之后，便可以开始前面板用户交互界面的搭建。

2.重构Actorcore前面板

这是Actor core前面板，我们一般情况下不需要在程序运行时显示这些，可以隐藏这些控件或者在VI前面板中寻找一个空白的地方，放置一个水平指针滑动杆以模拟线性编码器的位置输出，如下图所示：

将Linear Encoder的Actor Core的VI窗口外观属性更改为自定义，调用时显示前面板（User Interface的Actor Core也需要进行设置）

3.构造传输数据的方法

本次范例中模拟位置数据更新到用户界面方式有两种形式：单点实时更新，多点缓冲更新（利用队列缓冲区溢出产生注册事件）。

接下来我们处理多点的缓冲数据：在Actor core中增加数值控制值改变的事件。

我们新增一个方法Add Value to Buffer.vi用于将数据存储到队列的缓冲区，右键LinearEncoder类，新建基于静态分配模板的VI（动态分配模板的VI，子类继承可以重写）。

我们先在类私有数据的簇中，增加队列引用句柄。

回到Pre Launch Init中，在初始化时创建用于存放缓冲数据的队列，将队列引用存放在私有数据中。队列缓冲大小设置为100，即超出100个数据，在入队列时会造成超时。

同样的在Actor停止时，需要将队列的句柄释放，即在Stop core增加释放队列引用。

队列的准备工作完成，我们回到新增的Add Value to Buffer.vi处理缓冲数据，可以通过入队列是否超时来判断缓冲区是否满100个点的数据，满足则将数据更新出去。

（此时Business Logic的接口消息还未创建，数据并未传递出去）

接下来我们重写User Interface的Actor core，按上面同样的步骤构建辅助循环。同时增加两个用户事件，分别用于更新单点位置数据和波形数据。

User Interface —— Pre Launch Init 程序框图：

User Interface —— Stop core 程序框图：

User Interface —— Actor core 程序框图：

接着我们构建User Interface Actor core的前面板，需要波形图用于显示100个点的缓冲数据、数值控件显示Current Position如下图所示：

在事件结构中创建两个用户事件的响应：

 

接着我们去创建两个静态分配的VI，分别是：Update Current Position.vi和Update Graph.vi。这两个VI用于产生用户事件，由Business Logic 发送消息将Linear Encoder 产生的数据更新到前面板。

 

记得在前面板连接好输入输出接线端，分别在Update Current Position.vi和UpdateGraph.vi上右键—>操作者框架—>创建消息，LabIVEW会自动用脚本帮我们创建好操作者消息，User Interface的内容就完成了。

4.接口的应用

现在我们来处理Business Logic的部分，用户逻辑是将Linear Encoder传递进来的数据更新到User Interface，我们不能直接在Linear Encoder中发送Business Logic的更新数据消息，这样会使Linear Encoder与Business Logic产生耦合，所以我们使用接口来解耦，进行数据的传递。

右键我的电脑—>新建—>接口，命名为BusinessLogic Interface。

右键接口—>新建—>基于动态模板分配的VI。

分别在前面板放置数值控件、数值数组控件作为输入端，并连接好接线端。

Position Updated.vi

 Encoder Buffer Updated.vi

分别右键两个方法—>操作者框架—>创建消息，为其创建消息，如下所示：

接口创建完毕，我们右键Business Logic类，选择属性为它继承这个接口。

继承接口后我们会发现Business Logic这个Actor断线了，这是因为继承接口后必须重写接口方法。右键Business Logic新建—>用于重写的VI。

可以看到增加了两个带星号的方法，也就是我们刚才接口里创建的两个方法。我们按住Ctrl同时选中Actor Core.vi、Encoder Buffer Updated.vi、Position Updated.vi对这三个VI进行重写。

首先对Actor core进行重写，我们需要在这个Actor内启动Linear Encoder、User Interface，并将两个Actor的消息队列引用，保存到Business Logic的私有数据中，以便在该Actor内可以随时引用。

此处用的是启动嵌套操作者函数，它会将Calling Actor与 Nested Actor操作者关联起来，Launch Nested Actor有一个Auto-Stop默认为T，为T状态下启动 NestedActor会将队列进行保存，当此Calling Actor退出时便会自动关闭其下所有的Nested Actoor。

接着我们重写Encoder Buffer Updated.vi。

 

此处的两个Send Message：

回到Linear Encoder Actor补全Business Logic传递数据的部分，打开Add Value to Buffer.vi ，用接口消息Send EncoderBuffer Updated.vi将数据传递出去。

最后打开Linear Encoder的Actor core，将Linear Encoder Position值传递到Add Value to Buffer.vi以及接口消息PositionUpdated.vi中。

5.创建启动器

这样我们的程序就编写完毕了，可以创建一个Launcher.vi用于启动Business Logic，验证最终成果。

三、内容总结：

1、创建Actor，重写Actor Method；

2、构建辅助循环，利用注册事件关闭辅助循环；

3、学习使用接口，进行模块间解耦；

4、了解嵌套操作者之间的启停机制。

注意：本文中的示例程序将会放在以下百度网盘链接中，大家可自行下载并参考学习，注意软件版本哦（本篇练习使用的LabVIEW版本为2020）~

审核编辑：汤梓红