邊曉鋆 徐玲玲 王穎 曹世華

摘 要：在現(xiàn)代控制系統(tǒng)中，上位機負(fù)責(zé)管理整個系統(tǒng)及各部分功能的實現(xiàn)、調(diào)節(jié)調(diào)度、信息處理等工作。Visual Basic是一款由微軟公司開發(fā)，用于協(xié)助開發(fā)環(huán)境事件驅(qū)動的編程語言。VB擁有圖形用戶界面（GUI）和快速應(yīng)用程序開發(fā)（RAD）系統(tǒng)，可以輕易使用DAO、RDO、ADO連接數(shù)據(jù)庫，或輕松創(chuàng)建ActiveX控件。文中針對上位機開發(fā)過程中VB與藍(lán)牙4.0通信以及VB與數(shù)據(jù)庫如何傳輸數(shù)據(jù)的問題，采用VB語言編寫了上位機與PLC的通信程序、界面程序以及上位機與數(shù)據(jù)庫的通信程序。實現(xiàn)了將電腦接收到的藍(lán)牙傳輸文件內(nèi)容顯示在VB窗口，并將數(shù)據(jù)寫入MySQL數(shù)據(jù)庫并存儲，及查詢MySQL數(shù)據(jù)庫已存儲數(shù)據(jù)等功能。

關(guān)鍵詞：VB；數(shù)據(jù)庫；上位機；通信

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2018）01-00-03

0 引 言

上位機又稱PC機或Host Computer，是可以發(fā)送控制命令的主機或計算機。下位機是指具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、傳輸控制等功能，可以直接獲取硬件設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的主機，一般由PLC和單片機組成。上位機與下位機之間是從屬關(guān)系，上位機是控制者，利用軟件程序發(fā)送相關(guān)指令給下位機；下位機是受控制者，將該指令翻譯成相應(yīng)的時序信號，然后直接控制對應(yīng)設(shè)備完成用戶需要的對應(yīng)操作，同時下位機在完成對數(shù)據(jù)和硬件設(shè)備的讀取操作后，再將數(shù)據(jù)編碼傳回上位機[1，2]?？傮w而言，上位機主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)管理、調(diào)配、狀態(tài)監(jiān)控、信息處理和分析等工作，下位機主要在現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和和控制。在某些特殊場合，上位機和下位機的控制和被控制角色可以互換。上位機和下位機之間的通信是整個控制系統(tǒng)的關(guān)鍵。

Visual Basic（VB） 6.0是微軟公司開發(fā)的可視化編程語言，是基于Windows環(huán)境面向?qū)ο蟮膽?yīng)用程序。VB6.0擁有強大的可視化用戶界面設(shè)計功能，可開發(fā)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、多媒體應(yīng)用系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用在控制應(yīng)用領(lǐng)域，也是使用最廣泛的編程語言之一[3]。

1 底層通信設(shè)計

在本文介紹的上位機程序設(shè)計中，底層需與藍(lán)牙4.0匹配，并實現(xiàn)接收數(shù)據(jù)，使其在可視界面上顯示等功能（VB可調(diào)用.exe，.text等可執(zhí)行文件，由于VB中提供了多種對文件進(jìn)行操作的關(guān)鍵字，如本程序中用到的open關(guān)鍵字可對文件進(jìn)行訪問或創(chuàng)建操作，但僅限于文本格式，因此可對藍(lán)牙4.0接收的電腦中的數(shù)據(jù)文本進(jìn)行讀寫操作）。

Visual Basic還提供了shell函數(shù)，該函數(shù)具有執(zhí)行.exe， .com，.bat等可執(zhí)行文件，打開文件夾、網(wǎng)址、任務(wù)管理器等，調(diào)用系統(tǒng)軟件（計算器、筆記本、畫圖等程序），實現(xiàn)用戶注銷、關(guān)閉系統(tǒng)、重啟系統(tǒng)等功能。在本文底層程序設(shè)計中需要考慮如何使用VB實現(xiàn)與藍(lán)牙4.0的匹配通信，當(dāng)前大部分筆記本電腦都自帶藍(lán)牙功能，但由于這些藍(lán)牙設(shè)備是硬件系統(tǒng)，而VB只能調(diào)用軟件程序，因此VB無法直接調(diào)用電腦自帶的藍(lán)牙設(shè)備。為解決該問題，我們決定在電腦上外接一個藍(lán)牙模塊，通過VB調(diào)用外設(shè)藍(lán)牙驅(qū)動與上位機連接的遠(yuǎn)程硬件。本程序利用shell函數(shù)執(zhí)行外設(shè)藍(lán)牙在電腦上自動安裝的exe驅(qū)動，并在可視界面上顯示藍(lán)牙配對窗口。

2 界面設(shè)計

用戶界面是應(yīng)用程序的重要組成部分，應(yīng)具有非常友好的人機界面，既方便使用，又能體現(xiàn)出絕大部分程序功能。Visual Basic為用戶提供了如窗體、菜單、各種命令按鈕等大量控件，用戶只需使用鼠標(biāo)將這些控件拖動到窗體相應(yīng)位置，并對其外觀屬性進(jìn)行簡單設(shè)置，便能設(shè)計出用戶所需的應(yīng)用程序界面[4]。

窗體是應(yīng)用程序的重要組成部分。在程序運行時，每個窗體都對應(yīng)一個窗口。窗體是用戶和應(yīng)用程序之間的交互接口，是VB中的重要對象，可作為其他控件的“父對象”。即窗體除具有自身的屬性、方法外，還可以作為其他控件的容器，在其中仿真除窗體之外的其他控件，如文本框、圖片框、按鈕等。窗體文件的擴展名為.frm，根據(jù)其功能的不同，可以分為SDI窗體（單文檔窗體）和MDI窗體（多文檔窗體）。該程序的界面設(shè)計采用多文檔窗體，可對用戶登錄界面和數(shù)據(jù)可視化界面進(jìn)行窗體操作，使得該程序更人性化和商業(yè)化。該程序界面設(shè)計如圖1，圖2所示。

3 數(shù)據(jù)庫通信設(shè)計

數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)在上位機應(yīng)用控制系統(tǒng)中占有非常重要的地位，是上位機應(yīng)用程序連接訪問后臺數(shù)據(jù)庫的橋梁。Visual Basic作為一種功能強大的桌面開發(fā)軟件，為用戶提供了多種訪問數(shù)據(jù)庫的方法。

3.1 Visual Basic訪問數(shù)據(jù)庫的基本原理

Visual Basic設(shè)計了多種訪問數(shù)據(jù)庫的方法，其中接口對象法和數(shù)據(jù)控件法是最基本的兩種方式。DAO、RDO和ADO是最常用的訪問數(shù)據(jù)庫的方法。DAO是利用JET數(shù)據(jù)庫引擎面向?qū)ο蟮慕涌?；RDO是用于訪問ODBC的面向?qū)ο蟮慕涌?；ADO是基于面向?qū)ο竽Ｐ偷脑L問技術(shù)，這三種方式均通過JET數(shù)據(jù)庫引擎完成[5]。主要過程為VB通過用戶界面向數(shù)據(jù)庫發(fā)送連接請求，成功連接后，數(shù)據(jù)庫對VB發(fā)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理和儲存，最后將數(shù)據(jù)處理結(jié)果返回給VB并顯示。

3.2 關(guān)于數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫是計算機應(yīng)用系統(tǒng)中一種專門管理數(shù)據(jù)資源的系統(tǒng)。MySQL是一個快速、健壯的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。MySQL數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)存儲、處理、安全、功能等方面優(yōu)勢明顯，如MySQL的每個表可以處理多達(dá)5千萬條記錄；MySQL數(shù)據(jù)寫入速度相比SQLServe、Access提高了約99%，并優(yōu)化了查詢算法，減少了數(shù)據(jù)查詢用時；MySQL設(shè)置了嚴(yán)格的訪問權(quán)限，以保證已存儲數(shù)據(jù)的安全；MySQL提供了TCP/IP，ODBC和JDBC等多種數(shù)據(jù)庫連接方式。

此外，MySQL占用磁盤空間較少，僅100多兆，安裝、啟動與執(zhí)行較為方便。對于一般用戶和中小企業(yè)而言，得益于MySQL的開源性，大大降低了軟件開發(fā)成本，受到了廣大使用者的歡迎[6]。

3.3 SQL語言

SQL語言是結(jié)構(gòu)化查詢語言的簡稱。SQL語言是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的數(shù)據(jù)庫查詢和程序設(shè)計語言，主要用于存取數(shù)據(jù)及查詢、管理和更新關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)[7]。

SQL語言是高級的非過程化編程語言，可運行在許多具有完全不同底層結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之間。SQL語言具有優(yōu)秀的可移植性，基本上獨立于數(shù)據(jù)庫本身，可在不同的操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和計算機硬件系統(tǒng)上運行。SQL語句可嵌套使用，具有極大地靈活性。

3.4 關(guān)鍵程序設(shè)計

通過用戶界面與數(shù)據(jù)庫的交流和通信，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸和轉(zhuǎn)化的功能。在本程序設(shè)計過程中直接操作MySQL數(shù)據(jù)庫源碼，可實現(xiàn)上位機與數(shù)據(jù)庫引擎的鏈接，將接收的多組數(shù)據(jù)打包發(fā)送到數(shù)據(jù)庫中不同表的相應(yīng)位置。因VB只能將數(shù)據(jù)追加至SQL源碼，或?qū)υ创a進(jìn)行覆蓋，故在程序設(shè)計中用到了堆棧操作。堆棧采用先進(jìn)后出（FILO）的方式處理數(shù)據(jù)，因為僅讀取上一條發(fā)送的數(shù)據(jù)，故使用堆棧相對于RAM更加高效。

程序運行流程如圖 3所示。啟動上位機后，在用戶交互界面上點擊藍(lán)牙并成功配對后，VB會調(diào)用shell函數(shù)（shell“Bluetooth.exe”，1）啟動電腦上的Bluetooth設(shè)備界面，程序先判斷電腦藍(lán)牙是否已與外部收集數(shù)據(jù)的硬件中的內(nèi)部藍(lán)牙完成連接，若未成功連接，則需先啟動電腦上自帶的驅(qū)動藍(lán)牙。藍(lán)牙連接成功后，點擊測量，上位機通過藍(lán)牙接收外部硬件發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后保存在堆棧與數(shù)據(jù)庫中，并顯示在交互界面的顯示屏上。上位機讀取數(shù)據(jù)后用戶將會進(jìn)行兩種操作，其一，將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)庫對應(yīng)表格進(jìn)行存儲和整理分析操作；其二，用戶調(diào)用上一條已傳送到數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)并查看。

最終效果如圖 4所示。圖（a）所示為數(shù)據(jù)庫源碼中已存儲的數(shù)據(jù)，圖（b）是用戶點擊“測量”后，將上位機接收到的數(shù)據(jù)顯示在用戶交互界面上，圖（c）是用戶點擊“發(fā)送”后，上位機將新接收的數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)庫對應(yīng)表格存儲區(qū)域的狀態(tài)。在程序運行中圖（a）和圖（c）不可見。

從上位機發(fā)送數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫MySQL源碼中特定表格位置的程序代碼如下（利用堆棧）：

Dim s1 As String

Open “F：＼host＼Miscellaneous＼start.txt” For Binary As #1

s1 = Input（LOF（1）， #1）

Close #1

Dim s2 As String

Open “F：＼host＼Miscellaneous＼end.txt” For Binary As #1

s2 = Input（LOF（1）， #1）

Close #1

Open “F：＼host＼Stack＼interimDate.txt” For Append As #1 //上位機存儲數(shù)據(jù)文件

Print #1， “（“ + Text3.Text + “，” + Text3.Text + “，” + Text2.Text + “，” + Text1.Text + “），”

Close #1

Open “F：＼host＼Stack＼last.txt” For Output As #1 //My SQL源碼文件

Print #1， “（“ + Text3.Text + “，” + Text3.Text + “，” + Text2.Text + “，” + Text1.Text + “），”

Close #1

Dim s3 As String

Open “F：＼host＼Stack＼interimDate.txt” For Binary As #1

s3 = Input（LOF（1）， #1）

Close #1

Open “F：＼host＼Datebase＼newyak.sql” For Output As #1

Print #1， s1 + s3 + s2

Close #1

4 結(jié) 語

Visual Basic功能強大，用戶界面設(shè)計方便、簡潔，被廣泛應(yīng)用在數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)中[7]。相比WiFi等無線通信技術(shù)，藍(lán)牙作為一種短距離無線通信技術(shù)，具有低成本、低功耗和低輻射等特點，成為設(shè)計上位機短距離無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖走x。在上位機與數(shù)據(jù)庫連接和傳輸數(shù)據(jù)的過程中，本文將VB6.0與MySQL結(jié)合，利用堆棧原理，將數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫MySQL語言源碼中的特定位置，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的調(diào)用。

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