具有多态功能的柔性化动态信号分析仪

　　随着计算机技术的发展，国内外的仪器供应商们推出了具有各自风格的动态信号分析仪及其开发系统川，Nl公司推出了压bview软件[’]和喻windo侧CVI，Agilent公司、Keithley公司和HEMData等公司也相继推出了vEE、介st儿int、DTMeasureFOUNDRY等开发系统。这些专用开发系统的出现在一定程度上减少了动态信号分析仪设计的复杂度，用户只需将众多的分析功能从相应的菜单中选出来，然后用鼠标将代表该分析功能的图标按流程静态连接起来就可以完成仪器的设计了。从表面上来看提高了开发仪器的速度，但实质上仪器功能的灵活性和通用性没有得到更好的发挥，仪器对待分析的数据只能按照原定分析流程进行分析处理，只要在流程连接链上的分析功能顺序发生变化就得重新设计仪器，这样就要求仪器设计人员在设计之初就得非常全面的考虑各种分析需求，为每一个特定的分析需求设计相应的数据流程和触发按钮，这对于仪器设计人员来说是一项非常繁重的工作。为了描述方便，将上述在设计过程中对数据分析流程进行静态连接的仪器，称之为具有单态功能的分析仪器。

　　近年来，由于软件体系结构、面向对象技术、设计模式以及部件化和其重用技术的进步t’〕，同时为了更好地设计和使用动态信号分析仪，本文提出了仪器功能多态的设计方法，即是将部分数据分析流程的设计交给用户，让用户根据自己的任务需求来动态设计数据分析流程，这样，既减轻仪器开发者的负担，又增加仪器功能使用的柔性，将这种方法设计出的仪器称之为具有多态功能的分析仪器。下面详细介绍仪器功能多态的设计方法及具有功能流风格的柔性化动态信号分析仪的实现。

　　1分析功能的多态及其实现

　　多态的概念出现已久，并广泛地应用于工程、可靠性分析、面向对象程序设计、神经网络等各个领域中【4】。而分析功能的多态是指仪器在运行过程中，支持分析功能的动态演化，即能对分析功能的多个子分析算法模块进行动态重组，分析功能的该特性称为多态性。在具有多态分析功能的仪器中，对同一分析功能选择不同的数据分析流程，可以得到不同的分析结果，而数据分析流程是用户根据需求自行设定，这样既简化了操作，又增加了仪器的柔性。下面从软件体系结构和多态功能模型来论述多态功能的实现。

　　1.1基于共享参数集合的软件体系结构

　　具有多态功能的仪器系统采用基于共享参数集合的软件体系结构来实现，如图1所示，在系统内部设置了一个共享的分析参数集合，当前动态变化的分析参数都会直接反映在共享参数集合中。基于共享参数集合的软件体系结构由共享参数集合、监视模块、调度模块、调度队列、多态功能库、共享过滤模块等六部分组成。其功能原理如下:l)共享参数集合:用于保存仪器系统采集到的原始数据、分析处理的局部和中间结果及反映分析处理进程状态的集合，在设计中将共享参数分成触发参数和分析参数两部分，触发参数触发监视模块，分析参数暂存原始数据、分析处理局部和中间结果便于程序运行时引用;2)监视模块捉即综共享参数集合中的每一个触发参数的变化，当发现变化后就把其条件部分的指针插人调度队列，如果条件得到满足，将相应的分析处理模块插入调度模块;3)调度模块:根据共享参数集合的状态和导出部分的假设，对调度队列的项目进行计算并选择优先级别较高的条件和分析处王野左程进行执行;4)调度队列:包含指向多态功能库的条件或执行部分的指针队列;5)多态功能模块库:由数据采集模块、显示输出模块、多个子分析功能模块等组成，子分析功能模块在仪器运行过程中被动态重组连接数据流程之后就形成了多态功能库;6)共享过滤模块:连接多态功能模块与共享参数集合的桥梁，避免因同时引用同一共享参数而引起的访问冲突，或在分析过程中共享参数发生改变。