楊貴福，胡佑蓉，劉淑霞，劉振邦，包 宇

(1.東北師范大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130117; 2.廣州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院分析科學(xué)技術(shù)研究中心，廣東 廣州 510006; 3.廣州大學(xué)土木工程學(xué)院，廣東 廣州 510006)

0 引 言

高分辨掃描電致發(fā)光顯微成像系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)控制的通用電化學(xué)測(cè)量分析系統(tǒng)，為國(guó)家重大科研儀器研制項(xiàng)目。其內(nèi)部由快速數(shù)字波形發(fā)生器、高速數(shù)據(jù)采集電路、多功能恒電位/電流儀、低通濾波器、溶液電阻補(bǔ)償電路等組成，分析儀需要由安裝在PC上的成像系統(tǒng)軟件進(jìn)行控制，儀器與PC機(jī)通過(guò)USB 2.0/3.0接口進(jìn)行通信，實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果最終存儲(chǔ)和顯示在PC機(jī)上。

現(xiàn)如今，操作系統(tǒng)更新?lián)Q代速度越來(lái)越快，而硬件設(shè)備升級(jí)較慢，對(duì)于驅(qū)動(dòng)不適應(yīng)新的操作系統(tǒng)的遺留系統(tǒng)將面臨著越來(lái)越大的壓力。遺留系統(tǒng)[1]是指不再支持操作系統(tǒng)或其他計(jì)算機(jī)技術(shù)有關(guān)的源代碼。當(dāng)平臺(tái)升級(jí)(或被取代)時(shí)，遺留代碼不能再正常工作，不能運(yùn)行在更高版本的系統(tǒng)上，需要兼容層才能正常運(yùn)行執(zhí)行代碼。

在軟硬件設(shè)備協(xié)同開(kāi)發(fā)[2]中，由于操作系統(tǒng)的升級(jí)或變更，當(dāng)軟件與硬件設(shè)備進(jìn)行通信時(shí)，如果驅(qū)動(dòng)與操作系統(tǒng)位數(shù)不匹配，原軟件的驅(qū)動(dòng)便不能運(yùn)行在更高版本的操作系統(tǒng)上，從而影響設(shè)備的使用。想要解決設(shè)備驅(qū)動(dòng)[3]不兼容新的操作系統(tǒng)的問(wèn)題，第1種方案是購(gòu)買新的設(shè)備[4]，但會(huì)增加額外的費(fèi)用開(kāi)支；第2種方案是對(duì)軟件的遺留代碼進(jìn)行處理，這種方式是開(kāi)發(fā)人員常用方式。遺留代碼的處理方式一般有2種：1)建立新的軟件系統(tǒng)、新的數(shù)據(jù)，摒棄原有的代碼，這樣做能夠從根本上改觀遺留代碼帶來(lái)的困擾；2)使用技術(shù)和方案來(lái)改進(jìn)和維護(hù)已有的遺留代碼，在本質(zhì)上不改變遺留代碼[5-6]的整體架構(gòu)，保留系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)部件，來(lái)達(dá)到預(yù)期的功能，顯然這種方式為更佳之選。

針對(duì)遺留系統(tǒng)[7]復(fù)用和系統(tǒng)升級(jí)的問(wèn)題，研究者從各種角度對(duì)其進(jìn)行剖析。文獻(xiàn)[8]提出基于面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)架構(gòu)的再工程方法，將遺留系統(tǒng)封裝成服務(wù)器對(duì)外提供服務(wù)。文獻(xiàn)[9]通過(guò)面向?qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計(jì)方法，運(yùn)行POSIX線程模式來(lái)取代遺留系統(tǒng)中的進(jìn)程模式，以提升系統(tǒng)的功能、性能以及系統(tǒng)的可維護(hù)性。文獻(xiàn)[10]對(duì)基于Spring Cloud微服務(wù)框架實(shí)現(xiàn)的購(gòu)物商城遺留系統(tǒng)提供了重構(gòu)方法和實(shí)踐，重構(gòu)系統(tǒng)后明顯改善了系統(tǒng)的運(yùn)行效率和系統(tǒng)可用性。文獻(xiàn)[11]提出利用中間件技術(shù)通過(guò)構(gòu)件化實(shí)現(xiàn)對(duì)遺留系統(tǒng)改造的方法，挖掘了遺留系統(tǒng)的可用價(jià)值，增強(qiáng)了系統(tǒng)的演化能力。上述研究通過(guò)不同的角度推動(dòng)了遺留系統(tǒng)的發(fā)展，節(jié)省了開(kāi)發(fā)和維護(hù)成本，然而，仍舊存在以下2個(gè)不足：1)由于沒(méi)有很好地解決遺留代碼遺留的風(fēng)險(xiǎn)，限制了其遺留系統(tǒng)[12]的應(yīng)用；2)修改了較多的代碼來(lái)復(fù)用遺留系統(tǒng)，工作量較大。

針對(duì)驅(qū)動(dòng)升級(jí)的問(wèn)題，文獻(xiàn)[13]通過(guò)VFN技術(shù)實(shí)現(xiàn)軟硬件分離，一定程度上解除了VNF層和NFVI的強(qiáng)耦合關(guān)系，使VNF層和NFVI層能夠獨(dú)立完成升級(jí)，減少升級(jí)時(shí)間，提高升級(jí)效率，有助于盡快降低其他站點(diǎn)的負(fù)載，減少了網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)險(xiǎn)率。文獻(xiàn)[14]使上位機(jī)通過(guò)CAN將本地的閃存驅(qū)動(dòng)和文件傳輸?shù)娇刂破髦?，彌補(bǔ)了MCU的FlashROM空間不足，同時(shí)也提高了代碼的執(zhí)行速度和效率。上述研究通過(guò)不同的方法解決了驅(qū)動(dòng)升級(jí)的問(wèn)題，提高了執(zhí)行效率。然而，這2類方法不適用遺留系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)升級(jí)。

據(jù)此，本文通過(guò)研究和分析用戶所遇到的問(wèn)題以及解決方案的優(yōu)缺點(diǎn)，最終采用命名管道[15]技術(shù)作為中間件[11]的方案實(shí)現(xiàn)對(duì)遺留代碼的改造，從而使系統(tǒng)與設(shè)備成功通信。在通信過(guò)程中，系統(tǒng)與設(shè)備通過(guò)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行通信，利用命名管道技術(shù)實(shí)現(xiàn)一個(gè)接收多客戶機(jī)的服務(wù)端，不需要大量更改系統(tǒng)的遺留代碼，通過(guò)增加一個(gè)中間層，便能解決驅(qū)動(dòng)不適用于新的操作系統(tǒng)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的低耦合、高內(nèi)聚。利用軟件復(fù)用的思想，在已有遺留系統(tǒng)開(kāi)發(fā)勞動(dòng)成果的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)復(fù)用，開(kāi)發(fā)滿足用戶新需求的系統(tǒng)，消除了重復(fù)的勞動(dòng)，提高了軟件開(kāi)發(fā)的質(zhì)量和效率。

1 命名管道策略

命名管道是Windows操作系統(tǒng)提供的一種簡(jiǎn)單的進(jìn)程間通信[16](Inter-Process Communication，IPC)機(jī)制[17]，可在本地和網(wǎng)絡(luò)的不同進(jìn)程之間，支持可靠的、單向或雙向的數(shù)據(jù)通信。命名管道是一種內(nèi)存緩沖區(qū)，系統(tǒng)在一個(gè)進(jìn)程寫(xiě)命名管道和另一個(gè)進(jìn)程讀命名管道時(shí)在其中保存數(shù)據(jù)。命名管道不需要基層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。命名管道代碼實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)潔和靈活，且更有利于維護(hù)。

1.1 命名管道名稱

每個(gè)命名的管道都有一個(gè)唯一的名稱，將其與系統(tǒng)的命名對(duì)象列表中的其它命名管道區(qū)分開(kāi)來(lái)。管道服務(wù)器在調(diào)用CreateNamedPipe函數(shù)時(shí)創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)命名管道實(shí)例。管道客戶端在調(diào)用CreateFile或CallNamedPipe函數(shù)來(lái)連接命名管道實(shí)例時(shí)指定管道名稱，管道名稱使用的格式為：\ServerNamepipePipeName。其中ServerName是遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的名稱，用于指定本地計(jì)算機(jī)，PipeName指定的管道名稱字符串可以包括除反斜杠之外的任何字符，包括數(shù)字和特殊字符。管道服務(wù)端無(wú)法在另一臺(tái)計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建管道，CreateNamedPipe必須使用服務(wù)器名稱的句點(diǎn)，格式為：\.pipePipeName，管道服務(wù)器可以向其管道客戶端提供管道名稱，以便它們連接到管道。

1.2 命名管道通信流程

一個(gè)程序創(chuàng)建命名管道時(shí)，命名管道就會(huì)存在。創(chuàng)建命名管道的程序?yàn)槊艿婪?wù)端，而其他的進(jìn)程為客戶端。命名管道的服務(wù)端可創(chuàng)建單個(gè)管道實(shí)例連接單個(gè)客戶端進(jìn)行通信。命名管道服務(wù)器也可以使用單個(gè)管道實(shí)例來(lái)連接多個(gè)管道客戶端，支持一對(duì)一的C/S和一對(duì)多的C/S通信。通常采用管道服務(wù)端創(chuàng)建多個(gè)管道實(shí)例以有效地同時(shí)處理多個(gè)客戶端[12]。

命名管道的通信流程如圖1所示。

圖1 命名管道的通信流程

服務(wù)器端首先使用API函數(shù)CreateNamedPipe創(chuàng)建一個(gè)命名管道實(shí)例句柄，并使用API函數(shù)ConnectNamedPipe在命名管道實(shí)例上監(jiān)聽(tīng)客戶機(jī)的連接請(qǐng)求，再分別使用API函數(shù)ReadFile和WriteFile從客戶機(jī)接收數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)發(fā)送給客戶機(jī)，最后使用API函數(shù)DisconnectNamedPipe和CloseHandle關(guān)閉命名管道的連接和關(guān)閉命名管道實(shí)例句柄?？蛻舳耸紫仁褂肁PI函數(shù)WaitNamedPipe和CreateFile檢測(cè)管道并建立與命名管道的連接，再使用API函數(shù)WriteFile和ReadFile分別向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)或從中接收數(shù)據(jù)，最后使用API函數(shù)CloseHandle關(guān)閉打開(kāi)的命名管道會(huì)話[12]。

1.3 命名管道的應(yīng)用

命名管道通信方式有很多優(yōu)點(diǎn)：1)本地和網(wǎng)絡(luò)都可以使用；2)可以在不相關(guān)進(jìn)程間進(jìn)行通信；3)可以打開(kāi)指定文件進(jìn)行通信；4)支持多客戶端連接；5)支持單/雙向通信；6)支持異步重疊I/O操作[15]。由于命名管道使用的靈活性，其常被用來(lái)解決進(jìn)程間通信和數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)膯?wèn)題，在各個(gè)領(lǐng)域都應(yīng)用廣泛。

隨著網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)的發(fā)展，在信息安全等領(lǐng)域，為了保證科研信息管理系統(tǒng)安全，研究人員通常會(huì)采用命名管道技術(shù)編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全通信[17]。命名管道作為數(shù)據(jù)通信的傳輸通道，可以保證數(shù)據(jù)安全可靠地傳輸。對(duì)于冶金、化工等領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)人員也常使用命名管道機(jī)制實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制計(jì)算機(jī)服務(wù)器和上位機(jī)、下位機(jī)以及同位機(jī)人機(jī)接口(Human Machine Interface, HMI)的通信[18]。采用這樣的方法和這樣的設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)進(jìn)程通信程序，方便可靠、開(kāi)發(fā)成本小，并且可以很方便地?cái)U(kuò)展HMI客戶端的使用數(shù)量。

2 異構(gòu)通信機(jī)制

2.1 異構(gòu)驅(qū)動(dòng)通信方式[19]

本文對(duì)比了WinDriver、WDM、VxD、WinUSB等多個(gè)主流驅(qū)動(dòng)。WinDriver[20]驅(qū)動(dòng)制作程序簡(jiǎn)單，但調(diào)錯(cuò)困難；WDM[21]開(kāi)發(fā)復(fù)雜，驅(qū)動(dòng)功能有限；VxD[22]新操作系統(tǒng)不兼容驅(qū)動(dòng)。升級(jí)高分辨率掃描電致發(fā)光顯微成像系統(tǒng)最終使用WinUSB[23]作為新的驅(qū)動(dòng)，WinUSB支持Windows不同版本，且WinUSB支持多種USB的功能，滿足設(shè)備對(duì)驅(qū)動(dòng)的需求，且開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單。WinUSB由于一次只能有一個(gè)實(shí)例，在不修改遺留軟件代碼[24]的原則上，WinUSB[25]不能與上位機(jī)遺留軟件通信。對(duì)比信號(hào)量、匿名管道、命名管道、Socket等多種進(jìn)程通信的方式，本文最終選擇命名管道技術(shù)作為中間件，以命名管道和WinUSB驅(qū)動(dòng)的異構(gòu)通信方式來(lái)使上位機(jī)和下位機(jī)通信[26]。使用原驅(qū)動(dòng)的通信和使用命名管道和WinUSB技術(shù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)升級(jí)的新通信如圖2所示。

圖2 2種通信方式

在原驅(qū)動(dòng)通信中，上位機(jī)應(yīng)用直接通過(guò)原驅(qū)動(dòng)來(lái)與硬件進(jìn)行通信，驅(qū)動(dòng)扮演溝通的角色，把硬件的功能告訴上位機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，并且也將系統(tǒng)的指令傳達(dá)給硬件，讓它開(kāi)始工作。由于原驅(qū)動(dòng)已經(jīng)不適應(yīng)新的操作系統(tǒng)了，于是提出了命名管道結(jié)合驅(qū)動(dòng)異構(gòu)通信。

在命名管道通信中，P1、P2是命名管道2個(gè)實(shí)例，一個(gè)用于上行數(shù)據(jù)，一個(gè)用于下行數(shù)據(jù)。當(dāng)上位機(jī)應(yīng)用寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，觸發(fā)命名管道服務(wù)端響應(yīng)，響應(yīng)的動(dòng)作是寫(xiě)數(shù)據(jù)給WinUSB驅(qū)動(dòng)，這個(gè)過(guò)程為下行數(shù)據(jù)。當(dāng)下位機(jī)返回?cái)?shù)據(jù)時(shí)，WinUSB驅(qū)動(dòng)使用命名管道技術(shù)結(jié)合驅(qū)動(dòng)方法代替原版本的驅(qū)動(dòng)，讓上位機(jī)應(yīng)用軟件與硬件設(shè)備進(jìn)行通信。本文將命名管道實(shí)現(xiàn)的服務(wù)器稱為MARIO(Mario’s Access Redirection I/O)。

2.2 MARIO的功能

MARIO是基于命名管道技術(shù)實(shí)現(xiàn)的服務(wù)端，MARIO在主線程中創(chuàng)建2個(gè)命名管道實(shí)例，分別對(duì)應(yīng)于2個(gè)子線程。一個(gè)命名管道實(shí)例用于下行數(shù)據(jù)，即下行子線程，通過(guò)該命名管道實(shí)例，從上位機(jī)讀數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)寫(xiě)給驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)將數(shù)據(jù)寫(xiě)給下位機(jī)。另一個(gè)命名管道實(shí)例用于上行數(shù)據(jù)，即上行子線程，通過(guò)該命名管道實(shí)例，MARIO讀取驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)寫(xiě)給上位機(jī)，上位機(jī)根據(jù)下位機(jī)返回的協(xié)議數(shù)據(jù)，處理后繪制實(shí)驗(yàn)曲線。MARIO的功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 MARIO的功能結(jié)構(gòu)圖

圖3中，上位機(jī)中的Writer程序的作用是負(fù)責(zé)向下位機(jī)寫(xiě)數(shù)據(jù)，上位機(jī)的Reader程序的作用是從下位機(jī)讀數(shù)據(jù)。WinUSB是使用WinUSB技術(shù)實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)。MARIO的功能是打開(kāi)驅(qū)動(dòng)、讀/寫(xiě)驅(qū)動(dòng)和讀寫(xiě)管道，MARIO讀取上位機(jī)Writer的數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)寫(xiě)給驅(qū)動(dòng)WinUSB，驅(qū)動(dòng)WinUSB將數(shù)據(jù)傳給下位機(jī)。下位機(jī)收到數(shù)據(jù)之后，會(huì)返回?cái)?shù)據(jù)，然后MARIO讀取驅(qū)動(dòng)WinUSB的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)寫(xiě)給上位機(jī)的Reader，上位機(jī)再通過(guò)Reader的數(shù)據(jù)處理后繪制曲線，上位機(jī)的Writer和Reader程序是命名管道MARIO的客戶端，MARIO是一服務(wù)端多客戶端實(shí)現(xiàn)的模型。對(duì)于上位機(jī)和下位機(jī)程序而言，MARIO是透明的，這使得MARIO具有通用性，能夠適用驅(qū)動(dòng)升級(jí)和驅(qū)動(dòng)更新等多種應(yīng)用場(chǎng)景。

2.3 命名管道結(jié)合驅(qū)動(dòng)方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

上位機(jī)與下位機(jī)的一般的通信方式是上位機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)與下位機(jī)進(jìn)行通信。本文提供了一種使用命名管道技術(shù)結(jié)合驅(qū)動(dòng)方法代替舊版本的驅(qū)動(dòng)[26]，讓上位機(jī)與下位機(jī)進(jìn)行通信。

命名管道結(jié)合驅(qū)動(dòng)方法在傳送上位機(jī)和下位機(jī)的數(shù)據(jù)時(shí)，可以由用戶運(yùn)行軟件發(fā)送下行指令，也可以是下位機(jī)收到下行指令后，下位機(jī)發(fā)送上行指令。上行和下行都打開(kāi)WinUSB提供同一個(gè)文件(不關(guān)閉，只打開(kāi)一次)，上層的上位機(jī)通過(guò)訪問(wèn)命名管道服務(wù)端提供的管道進(jìn)行通信。使用命名管道進(jìn)行上下位機(jī)通信的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 利用命名管道的上下位機(jī)通信的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 實(shí) 驗(yàn)

為驗(yàn)證本文提出的命名管道結(jié)合驅(qū)動(dòng)方法更新驅(qū)動(dòng)的有效性，本文選用遺留系統(tǒng)中10種電化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試，具體如表1所示。表中check為連接測(cè)試，其他實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為10種電化學(xué)實(shí)驗(yàn)每個(gè)實(shí)驗(yàn)上行和下行數(shù)據(jù)包的大小以及每個(gè)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)包的個(gè)數(shù)，本研究在Win10 64位系統(tǒng)、Win8 64系統(tǒng)、Win7 32位系統(tǒng)下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

表1 待檢測(cè)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)匯總表

實(shí)驗(yàn)協(xié)議數(shù)據(jù)包大小/B協(xié)議數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)Check644CV64350CA256178CC1024213ITC102425LSV64183CP256662DPV6435NPV6422SWV6420OCV64350

3.1 實(shí)驗(yàn)待測(cè)數(shù)據(jù)

Win7 32位系統(tǒng)上位機(jī)與下位機(jī)[27]通信使用原驅(qū)動(dòng)。Win10 64位和Win8 64位系統(tǒng)上位機(jī)與下位機(jī)通信使用MARIO和WinUSB異構(gòu)通信，在Win7 32位系統(tǒng)下和在Win10 64位系統(tǒng)下，在做上下位機(jī)通信實(shí)驗(yàn)時(shí)，都使用Bus Hound抓取數(shù)據(jù)。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

表1中所有的實(shí)驗(yàn)在64位系統(tǒng)下用MARIO結(jié)合驅(qū)動(dòng)的方法升級(jí)的軟件都成功地得到了與Win7 32位系統(tǒng)類似的曲線和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將64位系統(tǒng)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與Win7 32位系統(tǒng)原驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作比較，兩者實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的相對(duì)誤差在0.000～0.001之間。如表2所示，以CA實(shí)驗(yàn)為例在4950組數(shù)據(jù)隨機(jī)截取一小段(10組)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做對(duì)比，絕對(duì)誤差在0.00E-05～0.03E-05。

表2 64位和32位系統(tǒng)下CA實(shí)驗(yàn)結(jié)果

32位64位誤差時(shí)間/s電位/V電流/A時(shí)間/s電位/V電流/A電流/A0.2710.56.80E-050.2710.56.80E-050.00E-050.2720.56.71E-050.2720.56.71E-050.00E-050.2730.56.65E-050.2730.56.65E-050.00E-050.2740.56.59E-050.2740.56.56E-050.03E-050.2750.56.46E-050.2750.56.46E-050.00E-050.2760.56.40E-050.2760.56.43E-050.03E-050.2770.56.34E-050.2770.56.31E-050.03E-050.2780.56.28E-050.2780.56.28E-050.00E-050.2790.56.19E-050.2790.56.22E-050.03E-050.2800.56.09E-050.2800.56.09E-050.00E-05

將64位系統(tǒng)與32位系統(tǒng)的全部實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel畫(huà)在同一坐標(biāo)圖中展示，如圖5所示，32位系統(tǒng)和64位系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)生成的曲線重合。

圖5 CA(計(jì)時(shí)電流法)實(shí)驗(yàn)

升級(jí)后的電化學(xué)軟件，在Win10 64位系統(tǒng)和Win8 64位系統(tǒng)上做實(shí)驗(yàn)，Bus Hound抓取的下行指令和上行指令，觀察到的與遺留系統(tǒng)軟件使用原驅(qū)動(dòng)在Win7 32位系統(tǒng)上做實(shí)驗(yàn)，Bus Hound抓取的下行數(shù)據(jù)與上行數(shù)據(jù)一致。圖6、圖7以2個(gè)典型的實(shí)驗(yàn)(NPV實(shí)驗(yàn)、SWV實(shí)驗(yàn))為例，在64位系統(tǒng)下和32位系統(tǒng)下設(shè)置相同的實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

如表3所示，64位系統(tǒng)得到的NPV實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與32位系統(tǒng)原驅(qū)動(dòng)的NPV實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做了比較，兩者實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的絕對(duì)誤差在0.00E-05～0.19E-05。圖6將在Win7 32位系統(tǒng)的電腦上用原驅(qū)動(dòng)的電化學(xué)軟件測(cè)試得到的結(jié)果數(shù)據(jù)與在Win10 64位系統(tǒng)用MARIO升級(jí)的電化學(xué)軟件測(cè)試得到的結(jié)果數(shù)據(jù)畫(huà)在同一幅圖中。從圖6可以看出，在誤差范圍內(nèi)，使用MARIO結(jié)合驅(qū)動(dòng)方法與原驅(qū)動(dòng)生成的NPV曲線重合。

表3 64位和32位系統(tǒng)下NPV實(shí)驗(yàn)結(jié)果

64位32位誤差電壓/V電流/A電壓/V電流/A電流/A0.11.11E-050.11.07E-050.04E-050.22.13E-050.21.94E-050.19E-050.33.12E-050.33.05E-050.07E-050.44.14E-050.44.00E-050.14E-050.55.09E-050.55.05E-050.04E-050.66.17E-050.66.13E-050.04E-050.77.16E-050.77.03E-050.13E-050.88.14E-050.88.23E-050.09E-050.99.10E-050.99.19E-050.09E-051.01.11E-051.01.07E-050.04E-05

圖6 NPV(常規(guī)脈沖伏安法)實(shí)驗(yàn)圖

如表4所示，表中將64系統(tǒng)得到的SWV實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與32位系統(tǒng)原驅(qū)動(dòng)的SWV實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做了比較，兩者的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完全一致，誤差為0。圖7將在Win7 32位系統(tǒng)的電腦上用原驅(qū)動(dòng)的電化學(xué)軟件測(cè)試得到的結(jié)果數(shù)據(jù)與在Win10 64位系統(tǒng)用MARIO升級(jí)的電化學(xué)軟件測(cè)試得到的結(jié)果數(shù)據(jù)畫(huà)在同一幅圖中。從圖7可以看出，使用異構(gòu)通信方法與原驅(qū)動(dòng)生成的SWV曲線重合。

表4 64位和32位系統(tǒng)下SWV實(shí)驗(yàn)結(jié)果

32位64位誤差電壓/V電流/A電壓/V電流/A電流/A0.050013.28E-060.050013.28E-060.00E-060.152.98E-060.152.98E-060.00E-06

圖7 SWV(方波伏安法)實(shí)驗(yàn)圖

上述的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)曲線表明，使用MARIO和WinUSB代替原有的驅(qū)動(dòng)，從而使遺留系統(tǒng)[28-29]驅(qū)動(dòng)升級(jí)這種方法是有效的，且MARIO和WinUSB異構(gòu)通信具有低耦合的特性，驅(qū)動(dòng)升級(jí)后的電化學(xué)軟件能夠適用于現(xiàn)有主流的Windows系統(tǒng)，并在性能和功能上滿足用戶需求。

4 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，基于命名管道結(jié)合驅(qū)動(dòng)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的通信，是簡(jiǎn)單、方便和高效的。不僅解決了軟件不適應(yīng)新的操作系統(tǒng)和遺留系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)升級(jí)的問(wèn)題，而且使得數(shù)據(jù)可以得到備份。本文的方法只需修改很少的遺留系統(tǒng)代碼，減少了遺留系統(tǒng)遷移的工作量，使遺留代碼得到復(fù)用。本文的異構(gòu)通信策略為解決遺留系統(tǒng)升級(jí)和驅(qū)動(dòng)不適用于新的操作系統(tǒng)的問(wèn)題提供了一個(gè)很好的方案，利用命名管道技術(shù)作為2個(gè)進(jìn)程之間數(shù)據(jù)通信的橋梁，減少了設(shè)備對(duì)驅(qū)動(dòng)的依賴。本文所述的方法具有通用性，已經(jīng)在某電化學(xué)項(xiàng)目上得到了應(yīng)用，極大簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)人員的工作。