Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

prof. dr hab. Krzysztof Jemielniak

PRZYRZĄDY

PRZYRZĄDY

WIRTUALNE

WIRTUALNE

Część 8

Techniki

programowania

http://www.cim.pw.edu.pl/labview

wg Greg McKaskle "Programming Techniques – The Good, the Bad, and the Ugly"

[e-mail]

http://www.cim.pw.edu.pl/kjemiel

ST 149, tel. [phone]

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Panel czołowy: dobry czy zły?

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Dobre, złe czy paskudne?

• Niedoskonałe, ale znacznie bardziej profesjonalne

• Wzorowane na przyrządzie tradycyjnym

(sprzętowym)

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Wskazówki podstawowe

• Najczęstsza skarga użytkowników: panel czołowy

wygląda nieprofesjonalnie. Dlaczego?

•

Programiści (my) nie mają doświadczenia w projektowaniu

paneli, przygotowania plastycznego

• Sami musimy krytycznie spojrzeć na swoje projekty!
• Skąd się tego nauczyć?

•

Od profesjonalistów!

•

kopiujmy przykłady, rzeczywiste przyrządy, urządzenia (TV,
magnetowid, DVD, oscyloskop, deska rozdzielcza w
samochodzie itd.)

•

nie starajmy się stworzyć czegoś „atrakcyjnego”

•

więcej uwagi skupmy na funkcjonalności panelu

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Przykład 1: co tu jest źle?

• Jaskrawe kolory:

•

czemu tak dużo?!

•

czemu tak jaskrawe?!

• Za dużo etykiet

•

czy muszą być przy każdym obiekcie?!

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Po pierwsze usuńmy kolory

No tak, chyba lepiej, ale w dalszym ciągu mamy tu chaos!

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Usuńmy etykiety!

Uporządkowanie wskaźników i zadajników, usunięcie etykiet

pomogło znacznie! Oczywiście pokrętła są teraz za małe

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Umieśćmy elementy ciaśniej

•

Zamiana gałek na suwaki,

•

Zgrupowanie elementów tematycznie, wskaźniki z lewej,
zadajniki z prawej (lub odwrotnie)– to dobry ogólny obyczaj

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Inna możliwość

•

Czasem warto użyć kolorów do identyfikacji obiektów.

•

Używaj raczej kolorów tła lub ramki niż samych obiektów.

•

Kolory tła mogą np. odpowiadać kolorom urządzeń

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Skojarzenia

• Najważniejsza technika organizacji

panelu czołowego

• Umożliwia logiczne zgrupowanie i

oddzielenie od siebie obiektów

• Zastosuj:

• kolory
• ramki
• rozmieszczenie
• łączenie powyższych

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Skojarzenia – kolor

• Nie najlepszy sposób

• Najczęściej nadużywany:

• podejście agresywne, brutalne

• „nieprofesjonalne” na pierwszy rzut oka

• Stosować, gdy nie da się użyć innych

technik np.:

• w

y

r

ó

żn

ia

j

ą

c s

a

m

o

gł

o

sk

i

w zd

a

n

i

u

• przebiegi na wykresie

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Skojarzenia – ramki

• Linie, ramki, gradienty (jak na brzegach tego

slajdu), tła

• Używane często w mediach (czasem nadużywane)
• Ich grubość, kolor winny być dopasowane do

obiektu

TRELE

•

trele morele

•

trele

•

trele morele rym cym cym

•

trele trele

•

morele

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Skojarzenia – rozmieszczenie

• Najdoskonalsza technika
• Książki, klawiatura komputerowa, panele

czołowe programów użytkowych, pilot TV –

oparte są na grupowaniu przez

rozmieszczenie (odstępy)

Móz gludz kiman ie zwyk łązdo

l

n ość d

o

k o j

a

r

z

e

n

i

a

liter

w

s

ł

o

wa, naw tj

e

ś lisą

n

i

e

up

orz

ą

d

ko wane

Ale znaczniej łatwiej się czyta, gdy są zgrupowane w

słowa, a spacje są umieszczone we właściwych

miejscach

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Skojarzenia – łączenie technik

• Kombinacje różnych technik kojarzenia

obiektów:

• popatrz jak fachowcy stosują każdą z technik

• dopiero potem próbuj je łączyć

• Ucz się na przykładach z codziennego

świata: gazeta, sprzęt stereo, klawiatura,
drukarka, xero kopiarka itd.

• Poproś kolegę o krytyczne uwagi

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Kolory – jak dużo jest za dużo?

• Są tylko dwa typy kolorów:

• neutralne, do barwienia dużych obiektów, tła

• jaskrawe

do

barwienia

małych

obiektów,

wykresów, strzałek, przycisków wyjścia

ostatnio używane

Kolory neutralne

Kolory jaskrawe

selektor kolorów

systemowych

Kolor przeźroczysty

(transparent)

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Daltonizm

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Daltonizm

Nie wiesz, czy zastosowane

przez ciebie kolory będą

widoczne dla każdego?

Wydrukuj na drukarce laserowej (czarno-białej) lub

zamień kolory na skalę szarości:

Nie widać? No to masz problem!

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Fonty – kilka wskazówek

• Używaj bardzo niewielu fontów na panelu

czołowym

• dwa, trzy to raczej maksimum
• najczęściej jeden – to najlepszy wybór
• raczej zmieniaj wymiar, styl (bold, italic itd.)

• Używaj fontów z szeryfami do tekstów

drukowanych (np. Times New Roman)

• Używaj fontów bez szeryfów do

wyświetlana na ekranie (Tahoma, Arial)

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Optymalizacja kodu źródłowego

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Optymalizacja kodu źródłowego

• Zrozumieć i zlokalizować problemy z

działaniem programu

• Zrozumieć obszary w LabVIEW

mające wpływ na działanie

• kopie pamięci
• odtwarzanie panelu czołowego
• wybór typu przyrządów
• zamiany typów zmiennych

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Kroki do udoskonalenia działania

programu

1. Uruchom swój VI

najlepiej, żeby działał możliwie przez cały czas

tworzenia

2. Uruchom analizator wydajności

programu

Performance Profiler

3. Popraw działanie w kluczowych

obszarach

nie warto udoskonalać wszystkiego

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Dlaczego stosować analizator

wydajności?

• Reguła Pareto dla wydajności programu:

• 20% kodu zajmuje 80% czasu działania programu

• Udoskonalenia programu są najbardziej

efektywne w odniesieniu do 20% kodu

• Wskazanie o które 20% chodzi, nie jest

łatwe!

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Przykład zastosowania

•

Wybierz:

Tools>>Advanced>>Profile Vis

•

Kliknij Start

•

Uruchom program

•

Zatrzymaj program

•

Kliknij Stop

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Podstawowe problemy z wydajnością

programu

• Źle napisany program

dotyczy wszystkich języków

• Niepotrzebne powtórzenia

ponowne przeliczanie zamiast pamiętania

• Wykorzystaj dobrze czas pracy komputera

nie wykonuj operacji za wcześnie ani za późno

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Zarządzanie pamięcią

• Języki konwencjonalne (C, C++, Pascal) –

• programista sam przydziela i zwalnia pamięć

• przyczyna wielu błędów, i problemów

• LabVIEW robi to automatycznie

• programista nie musi przydzielać i zwalniać

pamięci

• programista ma mniejszą kontrolę nad

zarządzaniem pamięcią

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Dane robocze

• Dane przekazywane na diagramie to dane robocze
• LabVIEW stara się minimalizować ilość używanej

pamięci

•

Funkcje, które tylko czytają dane, nie muszą ich

kopiować

•

Ten program wykorzystuje jedynie 4K pamięci

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Dane robocze, cd.

• Funkcje które tylko czytają dane są (o ile to

możliwe) wykonywane przed tymi, które

modyfikują dane

• Kolejność działań wybierana przez LabVIEW jest

dobra, ale nie doskonała

1

2

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Tworzenie macierzy i stringów

• Przepisywanie (realokacja) pamięci jest

bardzo kosztowna, gdy wykonuje się ją

często.

• Należy unikać używania funkcji

przepisujących pamięć w wielokrotnie

powtarzalnych pętlach:

Build Array

Concatenate Strings

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Zły sposób na budowanie macierzy

• Tu funkcja Build Array zmienia wymiar macierzy w

każdej iteracji

• Można stosować, gdy nie w każdej iteracji

dodawany jest nowy element

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Lepszy sposób budowania macierzy

• Tu LabVIEW czyta zadajnik w każdej iteracji, stąd

nie może z góry zarezerwować pamięci, bo nie wie

ile iteracji wykona

• Zamiast tego można powiększać macierz dużymi

krokami, by nie robić tego w każdej iteracji

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Dobry sposób budowania macierzy

•

Tu LabVIEW rezerwuje pamięć z góry, a w iteracjach wymienia

elementy macierzy na właściwe

•

to wymienianie jest jednak gorsze niż auto indeksowanie

•

Co jeśli nie znasz z góry liczby iteracji?

•

użyj While Loop zamiast For Loop

•

rezerwuj pamięć krokami, np. po 1000 elementów

•

po zakończeniu zredukuj macierz do właściwego wymiaru

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Najlepszy sposób budowania macierzy

• Jeśli znasz z góry liczbę iteracji, użyj For

Loop

• LabVIEW odczyta zadajnik raz i

zarezerwuje właściwą ilość pamięci z góry

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Konwersja typu danych

• W LabVIEW są dwa typy konwersji danych:

• jawne w Numeric>>Converision palette

• ukryte, wymuszone – w kropkach na drutach

• Konwersja typu jest kosztowna

• ogranicz liczbę konwersji przez stosowanie tego

samego typu danych

• dbaj o to tylko w przypadkach często

wykonywanych operacji

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Unikaj kropek wymuszonej konwersji

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Unikaj kropek wymuszonej konwersji

Wyniki porównania poprzednich dwóch VI

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Wolne VI wysokiego poziomu

• Wiele operacji można wykonać przyrządami

wysokiego poziomu (Express, easy)

•

Łatwiejsze programowanie nie znaczy wydajniejszy kod!

• VI wysokiego poziomu wykonują wiele operacji nie

koniecznie potrzebnych w danym przypadku

•

DAQ Easy I/O wykonują rekonfigurację karty przy każdym
wywołaniu

•

Np. „Write characters to file” wykonuje wiele operacji:

•

Open file, Seek file, Write block of characters, Close file

•

Może być do 70 razy wolniejsze niż proste „Write File”

• Nie stosować w często powtarzanych pętlach

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Wydajność matematyczna

• Kompilator LabVIEW generuje wydajniejszy

kod dla prostych operacji niż dla pętli:

• np. proste operacje na macierzach są szybsze niż

wykonywanie ich w pętli

Jest szybsze niż ->

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Odświeżanie interfejsu użytkownika

• Rysowanie na ekranie to najczęściej nie

doceniana przyczyna spowolnienia programu

• Kosztowność obliczeń czy wywołań wydaje się

bardziej oczywista niż kosztowność wykresów

• Podobnie jak przy zarządzaniu pamięcią

LabVIEW stara się optymalizować to rysowanie,
ale nie spodziewajmy się cudów!

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

UI Thread

„

Front panel updates occur in the UI thread

„

Execution takes place in other threads

„

Shared data must be protected, so
LabVIEW creates an extra copy, called a
transfer buffer

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Dane panelu czołowego i diagramu

• Wskaźniki i zadajniki panelu czołowego

potrzebują własnych kopii wyświetlanych

danych, zwanych „danymi operacyjnymi”

• Ten VI wykorzystuje 8 KB jeśli panel czołowy

jest otwarty, i jedynie 4 KB gdy jest zamknięty

• W systemie wielowątkowych potrzebne jest

jeszcze dodatkowe 4KB na transmisję danych

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Kiedy zadajniki przetrzymują kopie danych?

• Wskaźniki i zadajniki przechowują „dane

operacyjne” dopóki panel czołowy jest w
pamięci

• Panel czołowy jest w pamięci gdy:

• jest otwarty

• VI nie został zapisany (po zmianie)

• diagram używa węzłów właściwości (property

nodes)

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Kiedy zadajniki przetrzymują kopie danych?

• Zmienne lokalne czytają i zapisują w

danych operacyjnych

• Wskaźniki i zadajniki, do których

odnoszą się zmienne lokalne również
przetrzymują kopie ich danych
operacyjnych

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Zarządzanie interfejsem użytkownika

• Aktualizuj wskaźniki tylko tak często jak ich

potrzebujesz

• więcej niż 10 razy na sekundę to na pewno za

dużo!

• Zrozum kopie danych wskaźników:

• dane są kopiowane z drutu do bufora

przejściowego za każdym razem gdy odświeżasz
wskaźnik

• dane są następnie kopiowane do wskaźnika przy

każdym odświeżeniu

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Odświeżanie wskaźników

• Jeśli wskaźnik znajduje się w pętli,

powinieneś kontrolować częstość
odświeżania

• można odświeżać zawartość wskaźnika co pewną

liczbę obiegów pętli

• Wskaźniki SubVI nie powinny być

umieszczane (odświeżane) w pętli

• SubVI nie ma interfejsu użytkownika, wystarczy

wystawić wartości końcowe na konektor