Microsoft PowerPoint - 講義資料-mlib

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いっけいひのと
6 years ago
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1 計測制御工学特論 B 電気電子工学専攻情報通信システム分野第 1 三輪ー Windows ベース C プログラミングによる視覚化技術ー講義形態 : 座学 & 実習場所 :ATEC 2F PC 室 (PC 24 台 ) 講義目的 :Windows の Visual C をベースとしたグラフ化データ処理計測のための実践的プログラミングを習得する講義内容 :Microsoft Visual C Express フリーのグラフ作成用 C 言語ライブラリ mlib をベースに波形描画信号処理アニメーション等の演習を行い最終的に PC ベースの簡易デジタルオシロスコープを自作する毎回演習を行う大きなテーマに関する総合演習と発表 ( 全員 ) が 3 回ある履修条件 :Windows による数値計算やその視覚化信号処理等のデータ解析をする必要のある人を優先

講義の流れ ( 予定 ) 9 回以降は人数により変更の可能性あり http://www.vector.co.jp/soft/winnt/prog/se408868.html 1. ガイダンス 2.mlib の使い方ウインドウ初期設定関連 3.mlib での文字列の扱い 4.mlib の使い方図形描画 5. 図形描画の総合演習発表 6.

2 講義の流れ ( 予定 ) 9 回以降は人数により変更の可能性あり 1. ガイダンス 2.mlib の使い方ウインドウ初期設定関連 3.mlib での文字列の扱い 4.mlib の使い方図形描画 5. 図形描画の総合演習発表 6.mlib の使い方 Plot 関数 7.mlib の使い方 2DPlot 関数 8.Plot 関数の総合演習発表 9.AD コンバータ TUSBK02AD 概要 10. ソフトトリガによるサンプリング 11. 外部トリガによるサンプリング 12.FFT ライブラリの使い方 13. 簡易オシロスコープの製作実習 (1) 14. 簡易オシロスコープの製作実習 (2) 15. 簡易オシロスコープの製作発表

3 この講義を履修することにより WindowsベースのC 言語アプリケーション開発のとっかかり C 言語による波形処理統計処理信号処理の土台 AD 変換器のPCへのデータ取り込みの基礎 PCベース計測システム構築のノウハウこの講義を履修するには C 言語プログラミング経験者 (C 言語の文法は教えません自分でいくらでも調べられます ) C 言語でシミュレーション数値計算等を行い結果を気軽に見たい PC を用いてリアルタイムなデータ取得をしたい u.ac.jp/~miwalab/lec/mlib.html

4 PC での計測プログラム開発 1 何らかの測定ボード (PCI スロットや USB 等でデータを取得 ) を使う 2 計測器にコマンドを与えて制御 (RS-232C,GPIB) 3GUI を用いてリアルタイムでのデータの取得グラフ化 4 スペクトル推定信号処理 LABVIEW MATLAB Visual Basic C++ builder XE Delphi Visual C グラフィカルプログラミング環境独自のプログラミング概念フローチャート方式解析データの可視化高価計測が得意グラフィカルプログラミング環境計測用の GUI を作成可能独自のプログラミング言語非常に多くの関数を持つ解析データ可視化が得意高価インタープリタドライバの対応は中 GUI プログラミング開発環境様々なボタンを配置しそのボタンに対するアクションを記述する ( イベントドリブン ) フリー計測器のドライバが対応していない場合がある GUI プログラミング開発環境様々なボタンを配置しそのボタンに対するアクションを記述する高価ドライバの対応は良信号処理等のプログラムは自作する C++ プログラミング統合開発環境 GUI は簡単には作れないフリードライバの対応は良信号処理等のプログラムは自作する

5 Microsoft Visual C++ による計測プログラミング C++ 言語コンソールアプリケーションプログラミング応用 (Linux) でやったような端末画面でのテキストベースのプログラミング GUI(Graphical User Interface) プログラミングウインドウ内に様々なボタンが配置されたボタンに対応した処理を行うプログラミング Windows で GUI を使ったプログラミングを作るには MFC アプリケーションオブジェクト指向を行う為に C に追加された仕様 C++ 言語は C 言語とはベツモノ DLL(Dynamic Link library) プログラミング例えば C 言語の関数のように入力を指定してなんらかの処理後の出力を返すような関数のライブラリで Windows で動くアプリケーションから利用できる Windows の GUI を司る便利な関数を C++ のクラスの概念を使ってオブジェクト指向プログラミングを容易に開発できるようにしたもの概念の理解に難 Win32 アプリケーション Windows の GUI を司る便利な関数群 Win32API を使った C 言語プログラミング Windows が制御しているウインドウ処理に入り込めるようにプログラムされないといけない

6 Windows プログラミングマウスカーソルがウインドウ内にあるよウインドウがドラッグされたよウインドウ内のボタンが押されたよ X ウインドウを消すボタンが押されたよ Windowsは以下を繰り返しているだけである個々のウインドウはマウスの様々な応答 ( イベント ) が発生したときOSに知らせる OSはあらゆるイベントに対応した処理を呼び出して実行する我々がウインドウを使用して新たに何かの仕事をさせるときは 1. ウインドウを新たに作らないといけない 2. そのウインドウで起こったイベントを知らせないといけない 3. そのイベントに対応する処理内容を書かないといけない Win32API(Application Programming Interfaces) を操作

7 Win32 アプリケーションによるウィンドウの表示 #include <windows.h> #include <tchar.h> // プロトタイプ宣言 LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hwnd, UINT msg, WPARAM wp, LPARAM lp); // 開始位置 int WINAPI WinMain(HINSTANCE hinst, HINSTANCE hprevinst, LPSTR pcmdline, int showcmd) { WNDCLASSEX wc; HWND hwnd; MSG msg; // ウィンドウクラスの情報を設定 wc.cbsize = sizeof(wc); // 構造体サイズ wc.style = CS_HREDRAW CS_VREDRAW; // スタイル wc.lpfnwndproc = WndProc; // ウィンドウプロシージャ wc.cbclsextra = 0; // 拡張情報 1 wc.cbwndextra = 0; // 拡張情報 2 wc.hinstance = hinst; // インスタンスハンドル wc.hicon = (HICON)LoadImage( // アイコン NULL, MAKEINTRESOURCE(IDI_APPLICATION), IMAGE_ICON, 0, 0, LR_DEFAULTSIZE LR_SHARED); wc.hiconsm = wc.hicon; // 子アイコン wc.hcursor = (HCURSOR)LoadImage( // マウスカーソル NULL, MAKEINTRESOURCE(IDC_ARROW), IMAGE_CURSOR, 0, 0, LR_DEFAULTSIZE LR_SHARED); wc.hbrbackground = (HBRUSH)GetStockObject(WHITE_BRUSH); // ウィンドウ背景 wc.lpszmenuname = NULL; // メニュー名 wc.lpszclassname = _T("Default Class Name");// ウィンドウクラス名 // ウィンドウクラスを登録する if( RegisterClassEx( &wc ) == 0 ){ return 1; // ウィンドウを作成しそのハンドル番号を取得 hwnd = CreateWindow( wc.lpszclassname, // ウィンドウクラス名 _T("Sample Program"), // タイトルバーに表示する文字列 WS_OVERLAPPEDWINDOW, // ウィンドウの種類 CW_USEDEFAULT, // ウィンドウを表示する位置 (X 座標 ) CW_USEDEFAULT, // ウィンドウを表示する位置 (Y 座標 ) CW_USEDEFAULT, // ウィンドウの幅 mlib 3.7 の利用が便利 ); CW_USEDEFAULT, // ウィンドウの高さ NULL, // 親ウィンドウのウィンドウハンドル NULL, // メニューハンドル hinst, // インスタンスハンドル NULL // その他の作成デー if( hwnd == NULL ){ return 1; // ウィンドウを表示する ShowWindow( hwnd, SW_SHOW ); UpdateWindow( hwnd ); // メッセージループ while( 1 ) { BOOL ret = GetMessage( &msg, NULL, 0, 0 ); // メッセージを取得する if( ret == 0 ret == -1 ) { // アプリケーションを終了させるメッセージが来ていたら // あるいは GetMessage() が失敗したら ( -1 が返されたら ) ループを抜ける break; else {// メッセージを処理する TranslateMessage( &msg ); DispatchMessage( &msg ); return 0; // ウィンドウプロシージャ LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hwnd, UINT msg, WPARAM wp, LPARAM lp) { switch( msg ) { case WM_DESTROY: // ウィンドウを破棄するとき PostQuitMessage( 0 ); return 0; // 他のメッセージはデフォルトの処理を行う return DefWindowProc( hwnd, msg, wp, lp );

8 mlib によるプログラム作成 mlib は 1. ウインドウ作成,2 イベントのお知らせ処理をある程度やってくれる加えてグラフ化の便利な関数を備えている我々は処理内容のみを書けばよいボタンラジオボタンチェックボックステキスト入出力 1 次元グラフ 2 次元グラフ

9 u.ac.jp/~yamalab/mlib.html

10 使用する AD 変換器 Turtle 工業製 TUSB ー K02AD 約 1 万円 2チャンネル12ビットAD 変換器内臓 20kHzの最高サンプリング速度 USBケーブルによる信号伝送サポート外部トリガソフトトリガ外部同期 C 言語用の関数ライブラリが付属信号入力端子 AD コンバータ IC USB 端子接続ポートトリガ信号入力端子波形のサンプリングを行うタイミング信号 ( トリガー信号 ) を入力実際には波形発生器のトリガ信号出力を入力する電源ランプ電源はUSBからのバスパワーを利用 USBをつなげば赤く点灯する

PC ベースの簡易オシロスコーププログラムプラットフォームは Microsoft visual C++ 2010

11 PC ベースの簡易オシロスコーププログラムプラットフォームは Microsoft visual C Express Edition ( フリー ) で作製 AD 変換器のドライバ波形取り込み等の c 言語関数ライブラリは付属無料グラフ作成 c 言語ライブラリ mlib 3.7 を使用描画ウインドウの移動離散フーリエ変換の実行サンプリングを実行波形演算処理全描画ウインドウのコピー現在の描画ウインドウのクリア描画ウインドウ (1 6 番まで ) 現在のウインドウ ( 太枠で表示 )

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Microsoft PowerPoint - 電子情報理工学特論.pptx 電子情報理工学特論 I 電気電子コース弓仲三輪 - 実習形式の講義による実践的ソフト & ハード講座 - 講義形態 : 実習場所 : 高度人材育成センター (HRCC) 2F PC 室講義目的 :Windows ベースの C プログラミングによる数値計算のグラフ化アニメーション技法ハードウエア記述言語 HDL の習得講義内容 :( 前半 )Microsoft Visual C++ 2010