SVEUČILIŠTE U RIJECI

TEHNIČKI FAKULTET

Diplomski sveučilišni studij računarstva

Diplomski rad

RAČUNALNO UPRAVLJANJE RF ANALIZATOROM

SPEKTRA UPORABOM LABVIEW-a

Rijeka, siječanj 2018. Denis Ibrahimagić

0069056957

SVEUČILIŠTE U RIJECI

TEHNIČKI FAKULTET

Diplomski sveučilišni studij računarstva

Diplomski rad

RAČUNALNO UPRAVLJANJE RF ANALIZATOROM

SPEKTRA UPORABOM LABVIEW-a

Mentor: izv. prof. dr. sc. Miroslav Joler

Rijeka, siječanj 2018. Denis Ibrahimagić

0069056957

IZJAVA O SAMOSTALNOJ IZRADI RADA

Ja, Denis Ibrahimagić, JMBAG 0069056957, sukladno članku 9. Pravilnika o

diplomskom radu, diplomskom ispitu i završetku diplomskih sveučilišnih studija Tehničkog

fakulteta u Rijeci, izjavljujem i svojim potpisom potvrđujem da je ovaj rad rezultat isključivo

mog samostalnog rada, uz pomoć i preporuke mentora.

________________________

U Rijeci, 23. siječnja 2018. Denis Ibrahimagić

Sadržaj

1. UVOD ......................................................................................................................................... 7

2. UREĐAJ I PROGRAMSKO OKRUŽENJE .............................................................................. 9

2.1 LABVIEW ............................................................................................................................ 9

2.2 HP 8549E ANALIZATOR SPEKTRA ............................................................................... 11

2.3 POVEZIVANJE UREĐAJA I RAČUNALA ..................................................................... 14

3. RAZVOJ I STRUKTURA APLIKACIJE ................................................................................ 17

3.1 INICIJALIZACIJA I OTVARANJE KOMUNIKACIJE S UREĐAJEM .......................... 17

3.2 GLAVNE FUNKCIONALNOSTI APLIKACIJE .............................................................. 20

3.2.1 Timeout događaj ........................................................................................................... 21

3.2.2 Osnovne funkcionalnosti za upravljanje aplikacijom .................................................. 24

3.2.3 Pregled i način rada event slučajeva ............................................................................ 27

3.2.4 Dodatno razvijene funkcionalnosti .............................................................................. 30

3.3 ZATVARANJE KOMUNIKACIJE S UREĐAJIMA ........................................................ 33

4. KORISNIČKO SUČELJE ........................................................................................................ 34

5. PRIMJERI UPOTREBE ........................................................................................................... 42

6. LABVIEW WEB TOOL I POVEZIVANJE PREKO INTERNETA ....................................... 51

7. ZAKLJUČAK ........................................................................................................................... 59

8. LITERATURA ......................................................................................................................... 60

9. POPIS OZNAKA I KRATICA ................................................................................................. 62

SAŽETAK .................................................................................................................................... 63

SUMMARY .................................................................................................................................. 63

PRILOG 1 ..................................................................................................................................... 64

7

1. UVOD

Tema ovog diplomskog rada je izrada aplikacije koja omogućava upravljanje

radiofrekvencijskim (RF) analizatorom spektra, koristeći programski jezik LabVIEW. Zadatak se

sastoji od upoznavanja uređaja i programskog jezika te, uz pomoć dostupne dokumentacije

uređaja, omogućavanje upravljanja istim. Kod mora sadržavati osnovne funkcionalnosti,

odnosno omogućavati korištenje najčešćih mjernih funkcija i parametara uređaja. Nakon

osiguravanja lokalnog upravljanja i interakcije s uređajem, sukladno s tehnološkim

mogućnostima, korisničko sučelje (eng. user interface) potrebno je učiniti dostupno za vanjski

pristup preko interneta.

Za izradu ovog diplomskog rada korišten je analizator spektra HP 8594E i LabView 2016

koji su osigurani i dani na korištenje od strane mentora. Primjena ovog rada je u omogućavanju

očitavanja mjerenja i korištenja funkcionalnosti uređaja na daljinu kako profesionalnim

korisnicima, tako i novim korisnicima koji se upoznavaju s područjem rada uređaja. Analizator

spektra je spojen na antenu unutar laboratorija na Tehničkom fakultetu u Rijeci i kao takav nije

prijenosan te je omogućavanje pristupa uređaju i njegovim funkcionalnostima na daljinu glavna

značajka ovoga rada.

Razvoj aplikacije i ostvarivanje komunikacije s analizatorom spektra, implementacijom

LabVIEW programskog jezika, odvijao se u LabVIEW 2016 [1] softverskom (eng. software)

paketu. Naposljetku, isti softverski paket je, zahvaljujući dostupnim mogućnostima i alatima,

iskorišten kao serverska strana (eng. server-side) koja održava korisničko sučelje aktivno na

internetu. Rad samoga servera nije potrebno održavati i razvijati, već je fokus ovoga rada na

komunikaciji s uređajem i dostupnosti funkcionalnosti uređaja. Izrada aplikacije temeljena je na

upravljačkim programima (eng. driver) analizatora spektra, koji su dostupni na službenim

stranicama [2], te na dostupnoj dokumentaciji uređaja. Dokumentacija se sastoji od priručnika za

korištenje [3] (eng. user manual) i programskog priručnika [4] (eng. programming manual)

uređaja koji su dostupni na internetu te, u fizičkim primjercima, u laboratoriju fakulteta.

8

Kroz ovaj rad bit će prikazane i opisane osnovne mogućnosti LabVIEW programskog

jezika i način na koji su one ukomponirane s dostupnim upravljačkim programima ili

osmišljenim funkcijama koji zajedno tvore cjelinu koja korisniku omogućava upravljanje

analizatorom spektra. Nakon opisa programskog rješenja dani su primjeri uporabe i prikazan je

izgled korisničkog sučelja, kao i način na koji je omogućena dostupnost istoga preko interneta.

9

2. UREĐAJ I PROGRAMSKO OKRUŽENJE

U ovom poglavlju dan je kratak pregled LabVIEW programskog softvera, analizatora

spektra korištenog u izradi rada i ostvarivanja veze između uređaja i računala.

2.1 LABVIEW

LabVIEW je razvojni softver za aplikacije koje izvode mjerenja, testove i uspostavljaju

kontrolu nad uređajem s naglaskom na brz pristup uređaju i pregled podataka. Ovaj softver

pojednostavljuje integraciju hardvera (eng. hardware) s računalom i time omogućava brzo

prikupljanje i vizualizaciju setova podataka sa praktički bilo kojeg ulazno-izlaznog uređaja (eng.

I/O device). Prednost korištenja ovog razvojnog softvera je smanjeno vrijeme programiranja, što

je posljedica grafičke programske sintakse koja je intuitivnija i ne zahtijeva pisanje koda.

Grafičkim pristupom programiranju LabVIEW pojednostavljuje kompleksno dizajnirane sustave

na jednostavne grafičke jedinice koje su, zahvaljujući raznovrsnim alatima i dokumentaciji,

intuitivni i jednostavni za korištenje. Programi razvijeni LabVIEW-om se nazivaju virtualni

instrumenti, odnosno VI (eng. virtual instrument) i spremljeni su s .vi ekstenzijom.

Tijekom izrade ove aplikacije, uz upravljačke programe uređaja, korištene su osnovne

funkcionalnosti LabVIEW-a poput gumba (eng. button), grafova te petlji i struktura (eng. loops

and structures) [5]. Za razumijevanje aplikacije i njene izrade bitno je poznavati osnovne

strukture i petlje :

1. WHILE petlja (eng. while loop) – slično kao i u tekstualnim programskim jezicima,

izvršava pod-dijagram (eng. subdiagram) dok se određeni uvjet ne ispuni. Za razliku od

klasične petlje ne prenosi podatke i informacije iz prethodne u sljedeću iteraciju, osim u

slučaju korištenja pomačnog registra (eng. shift register). Najčešće u aplikacijama while

petlja izvršava glavni dio programa.

10

Slika 2.1 While struktura

2. EVENT struktura (eng. event structure) – za izvršavanje čeka da se dogodi određeni

događaj, zatim izvršava prikladan slučaj kojim upravlja i rješava taj slučaj. Sastoji se od

jednog ili više pod-dijagrama (slučajeva) od kojih se točno jedan izvršava kada struktura

mora upravljati događajem. Event struktura, kada je broj milisekundi (ms) odgode

specificiran, može izvršiti pauzu (eng. timeout). Taj slučaj se izvršava kada u definiranom

periodu event struktura ne primi nikakvu obavijest (eng. notification) o događaju.

Timeout slučaj može biti prazan ili obavljati neku funkciju. Nakon izvršavanja timeout

slučaja struktura opet čeka sljedeću obavijest (ako se nalazi unutar while petlje).

Upravljanje višestrukim slučajevima zahtjeva da se event struktura nalazi unutar while

petlje. Iako može upravljati većim brojem slučajeva, samo jedan slučaj se može pokrenuti

i izvršiti u nekom trenutku. Također, više event struktura može rukovoditi isti događaj,

odnosno reagirati na istu obavijest o događaju.

Slika 2.2 Event struktura

3. CASE struktura (eng. case structure) – sastoji se od dva ili više pod-dijagrama. Samo

jedan pod-dijagram je vidljiv i samo jedan može biti izvršen istovremeno. Ulazna

vrijednost određuje koji se slučaj izvršava. Ova struktura je slična switch i if/then

11

izrazima u tekstualnom programiranju. Za razliku od event strukture nema timeout slučaj

i ne može reagirati na događaje, već na ulazne vrijednosti. Zbog toga je event struktura

efikasniji i češći izbor u novijim LabVIEW programima.

Slika 2.3 Case struktura

4. SLIJED (eng. sequence structure) – dijeli se na ravan slijed (eng. flat sequence) i stog

(eng. stacked sequence). Koristi se u dijelovima koda gdje se želi osigurati da se

operacije izvršavaju u određenom redoslijedu. Operacije se izvršavaju okvir po okvir

(eng. frame by frame) s lijeva prema desno. Jedan okvir je izvršen kada su svi podaci

dostupni, te svi podaci napuštaju okvir pri završetku i ulaze u sljedeći. Ulazne

informacije okvira mogu ovisiti o izvršavanju prethodnog okvira.

Slika 2.4 Slijed

2.2 HP 8549E ANALIZATOR SPEKTRA

HP (Hewlett-Packard) 8594E analizator spektra, proizveden od strane tvrtke Hewlett

Packard (danas Keysight Technologies [6]), pripada seriji od nekoliko modela čije detaljne

specifikacije možemo pronaći na dokumentu navedenom u literaturi [7]. Ovaj radio-frekvencijski

12

analizator spektra nudi raspon funkcionalnosti i opcionalnih mogućnosti za potrebe mjerenja.

Podržava frekvencijski raspon od 9kHz do 2.9GHz, ako je spojen na istosmjerni izvor struje, te

raspon od 100kHz do 2.9GHz ako je spojen na izmjeničnu struju. Na slici 2.5 je vidljiv analizator

spektra i pregled svih upravljačkih tipaka na prednjoj ploči uređaja.

Slika 2.5 Analizator spektra HP 8594E

13

Kao što je vidljivo na slici 2.6, uređaj se sastoji od ekrana, tipaka za odabir opcija na ekranu (u

dokumentaciji referencirane kao softkey) te tipaka za odabir funkcionalnosti i upis vrijednosti i

ulaza za spajanje antena.

Slika 2.6 Prednji pregled uređaja

Tipke uređaja su vizualno grupirane po funkcionalnostima. Vizualno najupadljivije su tipke koje

upravljaju glavnim funkcionalnostima: frekvencijom (eng. frequency), rasponom (eng. span) i

amplitudom (eng. amplitude). Pritiskom na tipke dodatne opcije se pojavljuju na ekranu gdje se

odabir vrši s tipkama na rubu ekrana (softkeys). Promjene vrijednosti, poput frekvencije, unose se

pomoću numeričke tipkovnice ili mijenjaju pomoću kotačića ili strelica za korak (eng. step).

Funkcionalnosti unutar aplikacije su maksimalno približene iskustvu korištenja fizičkog uređaja.

Mogućnosti koje se otvaraju korisniku pritiskom na tipke uređaja su prenesene u aplikaciju kao

polja za unos vrijednosti ili polja za odabir vrijednosti. Te informacije su, preko odabrane veze,

proslijeđene uređaju u obliku upita (eng. query). Upiti se koriste za kontrolu uređaja i korištenje

njegovih funkcionalnosti. Valja naglasiti da neke funkcionalnosti imaju mogućnost programskog

povrata vrijednosti računalu s kojim je uređaj povezan. Pravi primjer je iscrtavanje grafa koji je

14

vidljiv na ekranu uređaja. Međutim, neke funkcionalnosti je pomoću upita moguće samo

aktivirati, odnosno uređaj će obaviti svoj zadatak i prikazati rezultat na svojem ekranu, ali je

nemoguće dobiti detaljne informacije na računalu. Za primjer, koji je dan kroz dokument,

uzmimo tablicu aktivnih markera. Tablicu je moguće aktivirati upitom, ali jedina povratna

informacija koju uređaj može vratiti računalu jest da li je tablica aktivna (boolean vrijednost).

Detaljnije korištenje upita je objašnjeno kroz iduća poglavlja gdje je dan pregled razvoja

aplikacije i integracije upita i upravljačkih programa u aplikaciju.

2.3 POVEZIVANJE UREĐAJA I RAČUNALA

Povezivanje uređaja i računala izvršeno je pomoću GPIB (General Purpose Interface

Bus) sučelja, poznatog i kao IEEE-488/HP-IB (Hewlett-Packard Interface Bus), digitalne

sabirnice. Stvorena za spajanje testne opreme 1960-tih godina, sabirnica je imala široku primjenu

u kasnijim desetljećima za spajanje mikroračunala te znanstvene i medicinske opreme. Noviji

standardi su je zamijenili u novijem vijeku, ali svoju primjenu i dalje pronalazi u spajanju mjerne

i testne opreme. Primjer GPIB kabela i kartice koja je ugrađena u računalo vidljivi su na idućim

slikama.

Slika 2.7 GPIB sabirnica

15

GPIB sabirnica i PC-GPIB kartica [8], proizvedeni od strane National Instruments-a (NI),

osigurani su od strane mentora i ugrađeni u računalo.

Slika 2.8 PC-GPIB kartica

Veza s uređajem uspostavljena je prateći službenu dokumentaciju [9] dostupnu na

stranicama National Instruments-a. Za spajanje je korišten MAX (Measurement and Automation

Explorer) alat uz koji dolazi NI-488 upravljački program za GPIB kontrolere. MAX je osmišljen

kako bi olakšao i pojednostavio detekciju i kontrolu, kao i uspostavljanje komunikacije s

uređajem. Nakon uspostave komunikacije korišten je VISAIC (Virtual Instrument Software

Architecture Interactive Control) upravljački program za provjeru i nastavak komunikacije kroz

izvođenje aplikacije.

VISAIC je standardan softverski alat uključen u sve GPIB kontrolere proizvedene od

strane National Instruments-a. Ovaj moćan alat za razvoj i dijagnostiku nam omogućuje

interaktivnu komunikaciju s GPIB uređajima koristeći računalo. Alat ubrzava razvoj aplikacija i

programa olakšavanjem povezivanja s uređajima, efikasnom detekcijom i otklanjanjem grešaka u

povezivanju i nuđenjem online informacija o greškama, procedurama i sintaksi. Osim primjene u

aplikacijama, VISAIC nudi zaseban upravljački program koji omogućava konfiguraciju

konekcije s uređajem te izravnu komunikaciju s istim. To uključuje ulazno-izlazne operacije

16

poput pisanja upita te čitanja povratnih informacija i statusnih bajtova (eng. status byte).

Aplikacija koristi navedene mogućnosti kroz VISA upravljačke programe.

Nakon uspostave veze uređaj dobiva svoju adresu, odnosno stvara se ime resursa (na

primjer: GPIB::18::INSTR). Ime resursa se kroz aplikaciju koristi prilikom otvaranja

komunikacijske VISA sesije (eng. VISA session) s uređajem i za prosljeđivanje informacija

upravljačkim programima ili napisanim funkcijama o uređaju s kojim komuniciraju te koji je

njegov trenutni status.

17

3. RAZVOJ I STRUKTURA APLIKACIJE

Proces razvoja aplikacije sastoji se od iskorištavanja, ali i modificiranja postojećih

upravljačkih programa uređaja kao i razvoja vlastitih dijelova koda i funkcionalnosti. Ove

komponente u skupu čine aplikaciju koja je rezultat ovoga rada. Reprezentativan primjer koda je

u potpunosti vidljiv na sljedećoj slici. Kod je također priložen kao Prilog 1 radi bolje vidljivosti.

Slika 3.1 Pregled koda aplikacije

Programski kod aplikacije vizualno možemo podijeliti na tri osnovna dijela:

• Inicijalizacija konekcije s uređajem i USB kamerom

• Glavne funkcionalnosti aplikacije (unutar while petlje)

• Zatvaranje konekcije i kraj izvođenja programa

3.1 INICIJALIZACIJA I OTVARANJE KOMUNIKACIJE S UREĐAJEM

Aplikacija prilikom pokretanja započinje izvršavanje s krajnjom lijevom stranom koda

vidljivog na prethodnoj slici. U tom početnom koraku događa se inicijalizacija veze aplikacije s

18

uređajem i USB kamerom. USB kamera je ukomponirana u ovu aplikaciju kao dodatno sredstvo

pregleda uređaja i radne stanice prilikom spajanja na daljinu. Osiguravanjem kvalitetnije kamere

postoji potencijal za bolji uvid u rad uređaja, odnosno bolji prikaz samog ekrana uređaja unutar

aplikacije.

Inicijalizacija veze s uređajem se sastoji od upravljačkog programa „Initialize“ gdje je

ulazna vrijednost adresa uređaja (npr. GPIB::18::INSTR) pod nazivom „VISA session“

(vrijednost dobivena nakon ostvarivanja veze s uređajem putem VISAIC alata). Adresa uređaja

se kroz varijablu istog naziva prosljeđuje kroz cijelu aplikaciju svim potprogramima i

upravljačkim programima kako bi se definirala komunikacija s uređajem. Opcionalna vrijednost

koja je dodana kao ulazna vrijednost jest boolean zastavica, pod nazivom „Reset before start?“,

koja omogućava ponovno namještanje uređaja (eng. reset) na njegovo početno stanje. Ovime se

osigurava, ukoliko je potrebno, da se prilikom ponovnog ili inicijalnog pokretanja aplikacije

uređaj vrati na početno stanje. Prije ulaska u while petlju također je aktivirana funkcija okidača

pomoću „Trigger“ upravljačkog programa, koja osigurava jedan slobodan takt procesora uređaja

prije izvršavanja sljedeće naredbe. Time se osigurava da su se sve prethodne naredbe izvršene

neometano i da je uređaj spreman za sljedeću naredbu. Opisani postupak vidljiv je u sljedećem

isječku koda.

Slika 3.2 Uspostava komunikacije s analizatorom spektra

19

Inicijalizacija veze s USB kamerom sastoji se od NI-IMAQ (eng. Image acquisition)

upravljačkog programa. NI-IMAQ je upravljački program za sve USB (eng. Universal Serial

Bus) kamere koji omogućava korisnicima konfiguraciju uređaja i uvoz slika u LabVIEW

program. Slično korištenju VISAIC alata, IMAQ alat omogućava vezu s kamerom i pridodaje

adresu svakome spojenom uređaju (npr. cam0). Upravljački program uspostavlja vezu s

kamerom i konfigurira njen rad. Uz to zahtijeva početnu vrijednost slike, odnosno praznu sliku

gdje će spremati vrijednosti koje kamera prosljeđuje u glavnoj petlji programa. U ovu svrhu

koristi se „IMAQ Create“ upravljački program kojemu su ulazne vrijednosti ime slike (npr.

image_name) koja se stvara te kvaliteta slike, odabrana s padajuće liste (eng. drop down list)

vrijednosti. Opisan postupak vidljiv je u sljedećem isječku koda.

Slika 3.3 Uspostava komunikacije sa USB kamerom

Svaki upravljački program kao izlaznu vrijednost ima „error out“ varijablu. Kroz ovu

varijablu se prosljeđuju pogreške prilikom izvršavanja upravljačkih programa ili potprograma.

Vrijednost pogreške se prosljeđuje kroz sve sljedeće upravljačke programe i potprograme. U

slučaju pogreške program prekida s izvođenjem kako bi se izbjeglo pogrešno izvršavanje. Nakon

završetka inicijalizacije aplikacija nastavlja izvođenje ulaskom u while petlju koja sadrži sve

funkcionalnosti aplikacije. While petlja se izvršava dok se njeno izvršavanje ne prekine pritiskom

tipke (eng. button) na korisničkom sučelju ili u slučaju pogreške u izvršavanju.

20

3.2 GLAVNE FUNKCIONALNOSTI APLIKACIJE

Glavne funkcionalnosti aplikacije se nalaze unutar event strukture koja se nalazi i

izvršava unutar while petlje. Event struktura je odabrana umjesto case strukture pošto donosi

poboljšanje u izvođenju, pogotovo unutar while petlje koja se kontinuirano izvršava. Nedostatak

case strukture se odnosi na potrebu da je uvijek jedan slučaj aktivan. Event struktura omogućava

while petlji da „spava“ ili pauzira (eng.timeout), odnosno ne izvršava neku specifičnu zadaću u

iteraciji petlje. Zbog ove mogućnosti event struktura je prvi izbor u novijim LabVIEW

aplikacijama. Struktura unutar petlje uvijek čeka aktivaciju događaja, da određeni okidač (eng.

trigger) pokrene određeni događaj (eng. event). Okidači aktiviraju događaj prilikom promjene

vrijednosti (eng. on value change) određene varijable, npr. promjena pritiskom boolean gumba

ili promjena vrijednosti određene integer varijable. Ako timeout događaj nije aktivan petlja se

zadržava na prvoj iteraciji dok se ne dogodi definirana promjena vrijednosti. U tom slučaju

aplikacija ne bi mogla kontinuirano izvoditi operacije (poput prikaza grafa signala) zbog

zadržavanja u prvoj iteraicji, gdje event struktura čeka interakciju korisnika. Kako bi se aktivirala

timeout funkcionalnost, strukturi je potrebno fiksnom vrijednosti u milisekundama (ms),

definirati koliko treba čekati prije nego se timeout slučaj dogodi. Na slici 3.4 je jasnije vidljiva

event struktura unutar glavne petlje i timeout slučaj s definiranom vrijednošću od 1000 ms.

Važno je napomenuti da jedan događaj ne može prekinuti drugi događaj u izvršavanju.

Slika 3.4 Timeout događaj

21

3.2.1 Timeout događaj

Pregledom strukture i mogućih funkcionalnosti uređaja, prednosti timeout događaja

iskorištene su maksimalno. Vodeća pretpostavka jest da korisnik prilikom korištenja analizatora

spektra ne mijenja vrijednosti konstantno, to jest svake sekunde. Svaka promjena prilikom

testiranja i mjerenja ovim uređajem je razmotrena i rezultati analizirani. Replika prikaza grafa,

kao glavnog izvora informacija, te vrijednosti s fizičkog ekrana uređaja na ekran računala

korisnika je neophodna. Upravo tu leži najveća iskoristivost timeout funkcionalnosti. Prilikom

svake iteracije while petlje, gdje korisnik ne aktivira specifičan događaj, aplikacija pomoću

upravljačkih programa, nakon transformacije vrijednosti, korisniku daje prikaz grafa ulaznog

signala u okviru definiranih vrijednosti. Prikaz signala je razdvojen u dva zasebna grafička

prikaza. Iako oba prikazuju isti izvor, prvi daje korisniku detaljniji pregled i mogućnost odabira

mjernih jedinica prikaza frekvencije na osi apscisi, dok drugi daje korisniku mogućnost

promjena boje pozadine i krivulje grafa u slučaju potrebe za ispisom prikaza. Uz grafičke prikaze

signala, događaj odrađuje i prikaz slike učitane s USB kamere.

Slika 3.5 Grafički prikaz signala

Upravljačkim programima uređaja poput „ReadWaveformToArray“ aplikacija pomoću

prethodno definirane adrese uređaja (VISA session) dohvaća vrijednosti signala i pretvara ih u

dvodimenzionalno (2D) polje. Polje sadrži vrijednosti frekvencije točaka na X osi (apscisa) i

vrijednosti amplitude točaka na Y osi (ordinata). Takve vrijednosti se spajaju u svežanj (eng.

22

cluster) i prosljeđuju drugom grafu koji ih direktno prikazuje. U svrhu prikaza na prvom grafu,

vrijednosti dvodimenzionalnog polja se raspakiravaju i dodatno obrađuju.. Izvlače se vrijednosti

X osi polja, koje su zaslužne za prikaz frekvencije signala, u zasebno jednodimenzionalno polje

točaka. Za svaku i-tu točku u polju funkcija prolazi kroz for petlju („i“ iteracija). Korisnik na

korisničkom sučelju ima mogućnost odabira prikaza mjernih jedinica frekvencije. Moguć je

prikaz frekvencije u megahercima (MHz) ili gigahercima (GHz). Prolaskom kroz svaku iteraciju

izvodi se preračun točaka X osi u željenu mjernu jedinicu. Ovisno o odabiru korisnika aktivan je

jedan slučaj u case strukturi. Slučaj „True“ za preračun u gigaherce gdje se frekvencijska

vrijednost točke grafa u hercima dijeli sa 109 i slučaj „False“ gdje se frekvencijska vrijednost

točke grafa u hercima dijeli sa 106 i dobiva vrijednost frekvencije u megahercima. Nakon

završetka iteracije kroz for petlju preračunate vrijednosti X dimenzije se ponovno pakiraju (eng.

bundle) s Y vrijednostima amplitude kako bi se ponovno dobilo dvodimenzionalno polje točaka

koje je moguće prikazati na grafu. Gumb „Freeze“ na korisničkom sučelju, svojom boolean

vrijednošću, kontrolira slučaj zadnje case strukture gdje je korisniku omogućeno zamrzavanje

grafa u određenom trenutku. Korisničko sučelje i prikaz grafa, s kontrolom zamrzavanja prikaza,

vidljivi su na sljedećim slikama.

Slika 3.6 Prikaz signala s vrijednostima frekvencije u MHz

23

Slika 3.7 Prikaz signala s vrijednostima frekvencije u GHz

Osnova prikaza drugog grafa je nemodificirano dvodimenzionalno polje. Njegova glavna

značajka je mogućnost promjena pozadinske boje i boje krivulje kao što je vidljivo na slici.

Slika 3.8 Drugi grafički prikaz signala s odabirom boja

24

Pritiskom na „BG Color“ ili „Line Color“ otvara se paleta za odabir boje (eng. color palette).

Modifikacija boje grafa je izvedena pomoću svojstvenog čvora [10] (eng. property node). Ova

klasa se automatski asocira s potprogramom ili aplikacijom koja se modificira i nije potrebno

direktno povezivanje s potprogramom. Property node-om LabVIEW nudi široki spektar odabira

modifikacije dijelova aplikacije, kao na primjer za odabir boje prikaza grafa što je vidljivo na

idućoj slici.

Slika 3.9 Property node

3.2.2 Osnovne funkcionalnosti za upravljanje aplikacijom

Korisničko sučelje se sastoji od dva glavna dijela:

• Osnovnih kontrola i prikaza signala (Slika 3.10)

• Grafičkih kartica (eng. tab) s funkcionalnostima aplikacije

25

Slika 3.10 Osnovne kontrole i informacije o uređaju

Prije pokretanja uređaja na dijelu sučelja s osnovnim kontrolama moguće je konfigurirati

spomenute adrese uređaja i USB kamere ovisno o uređajima s kojima se želi ostvariti veza.

Kontrole imaju postavljene početne vrijednosti na poznate uređaje te se prilikom pokretanja

aplikacije nalaze na poznatim vrijednostima. Uz poznatu sklopku za odabir postavljanja uređaja

na početno stanje postoje gumbi za resetiranje uređaja tijekom izvršavanja i zaustavljanja

izvođenja aplikacije.

„STOP VI“ gumb je zaseban slučaj u event strukturi (eng. event case) kojim se zaustavlja

izvršavanje aplikacije. Prilikom pritiska ovog boolean gumba vrijednost varijable prelazi u

„True“ i šalje se uvjetu za zaustavljanje while petlje. Gumb predstavlja kontrolu koja se mijenja

unutar event strukture, ali upravlja prekidom izvođenja while petlje. Postavljanjem „STOP VI“

gumba kao zasebnog događaja osigurava se da prilikom prekida aplikacije neće izvršiti nikakva

dodatna funkcija. Razlog tome je što se istovremeno može izvršavati samo jedan događaj event

strukture. Ukoliko se zaustavi while petlja aplikacija prekida vezu s uređajem i komunikacija se

završava. Uz prekid pomoću pritiska na gumb, kao što je spomenuto, prekid izvršavanja može

aktivirati bilo koja greška koja se prosljeđuje kao vrijednost kroz „error out“ kanal.

Iskorištavanjem jednostavnog logičkog ILI (eng. OR) uvjeta, kao što je vidljivo u isječku koda

na slici 3.11, osigurava se prekid programa u bilo kojem od dva slučaja.

26

Slika 3.11 Uvjet za prekid izvršavanja aplikacije

„RESET device“ gumb izvršava poseban događaj (eng. event case) gdje se uređaj

reinicijalizira na početno, zadnje poznato, stanje. Isječak koda (Slika 3.12) prikazuje upravljački

program Reset.vi kojemu je jedini potreban ulaz adresa uređaja (VISA session) koji vraća uređaj

na početno stanje. Kako se nakon dužeg izvođenja i mijenjanja postavki na korisničkom sučelju

te pritiska na gumb „RESET device“ uređaj vraća na početno stanje bitno je i vrijednosti kontrola

na korisničkom sučelju reinicijalizirati na njihove početne vrijednosti. Ovime se osigurava

sinkronizacija uređaja i sučelja prilikom resetiranja. Iskorišten je property node koji referencira

čitavu aplikaciju i svojim izvršavanjem sve kontrole vraća na početne vrijednosti.

Slika 3.12 Resetiranje uređaja i vrijednosti varijabli aplikacije

Izvršavanjem ovog slučaja uređaj i korisničko sučelje su vraćeni na početno definirane

vrijednosti.

27

3.2.3 Pregled i način rada event slučajeva

Slično kao i upravljanje osnovnim funkcionalnostima uređaja glavne funkcije analizatora

spektra učahurene su u event strukturu. Aplikacija ukupno sadrži dvadeset i dva različita slučaja,

vidljivih na slici 3.13. Svaki slučaj služi za konfiguraciju uređaja ili aktivaciju neke od njegovih

funkcionalnosti. Na primjer slučajevi za konfiguraciju početne i završne frekvencije prikaza

signala, konfiguraciju prikaza frekvencijskog raspona (eng. span), konfiguraciju amplitude ili

pojasne propusnosti (eng. bandwidth). Dodatno slučajevi za konfiguraciju izgleda prikaza

uređaja poput kontrole sata, anotacije (eng. annotation), prikaza mreže meridijana i paralela

grafa (eng. graticule) te aktivacije prikaza raznih tablica ili izgleda fizičkog ekrana uređaja.

Također uključene su i razne specifične funkcionalnosti poput uključivanja i konfiguracije

markera koje su vezane za samu srž korištenja analizatora spektra kao takvoga.

Slika 3.13 Slučajevi event strukture

Svaki slučaj (eng. event case) se najčešće sastoji od upravljačkog potprograma te ulaznih i

izlaznih varijabli vezanih za taj potprogram. Varijable se unose kroz grafičke kontrole koje su

vidljive na sljedećoj slici, te se one pojavljuju na korisničkom sučelju.

28

Slika 3.14 Primjer slučaja event strukture

Primjer prikazuje ulazne varijable: početnu i krajnju frekvenciju te frekvencijski pomak.

Varijable su kroz kontrole dostupne na sučelju i korisniku omogućuju unos željenih vrijednosti.

Vrijednosti se, uz adresu uređaja i ulaznu vrijednost pogreške, prosljeđuju upravljačkom

potprogramu. Unutar potprograma se odvija komunikacija uređaja na najnižoj razini. Koristeći

alate za komunikaciju s uređajem, nakon sastavljanja upita pomoću proslijeđenih vrijednosti,

uređaju se šalje naredba.

Primjer 1 : Za definiranu početnu frekvenciju od 500 MHz i krajnju frekvenciju prikaza 900

MHz potprogram će sastaviti upit: „FA 500MHZ; FB 900MHZ;“ i zapisati ga u uređaj. Uređaj

na temelju primljene naredbe mijenja prikaz grafa signala na ekranu te je vidljiv samo zadani

frekvencijski raspon (500 MHz – 900 MHz).

Okidanje slučajeva event strukture moguće je postaviti na promjenu vrijednosti (eng. value

change) bilo koje od zadanih kontrola. Neki od slučajeva rade na opisani način, gdje se

promjenom vrijednosti određene varijable aktivira izvođenje čitavog slučaja i uređaj dobiva set

naredbi za srodne promjene. Takav primjer je konfiguracija samog prikaza ekrana (slučaj 7 sa

slike 3.13). Vidljivo je da veliki broj kontrola prilikom promjene njihove vrijednosti služi kao

okidač za slučaj broj 7. Ovdje uređaj prima vrijednost svih varijabli i konfigurira prikaz ovisno o

primljenim vrijednostima. Međutim, ovaj način okidanja nije pogodan za većinu konfiguracija i

aktivacija funkcionalnosti iz razloga što su određene kontrole usko vezane kroz upravljačke

potprograme. Pravi primjer je slučaj broj 14, konfiguracija markera, vidljiv na idućoj slici.

29

Slika 3.15 Slučaj 14: Konfiguracija markera

U ovom slučaju, velik je broj vrijednosti koje ulaze u potprograme koji se, prema dokumentaciji,

moraju izvršavati u točno određenom redoslijedu kako bi se marker pravilno konfigurirao.

Konfiguracija okidanja slučaja kao kod slučaja 7 bi funkcionirala, ali neefikasno. Za

konfiguraciju jednog markera i promjene nekoliko vrijednosti ovaj slučaj bi se nepotrebno

izvršio nekoliko puta prije dobivanja željenog rezultata. Upravo je ovo prvi razlog uvođenja

gumba (eng. button) na korisničkom sučelju. Gumb se također smatra kontrolnom varijablom te

sadrži svoju boolean varijablu. Slučajevi su konfigurirani da prate upravo promjenu varijable

gumba specifičnog za povezani slučaj. Korisnik nakon unosa željenih promjena konfiguraciju

potvrđuje pritiskom na gumb koji aktivira povezani slučaj i unosi promjene u uređaj. Drugi

razlog, isto objašnjiv na primjeru markera, jest unos višestrukih konfiguracija za istu

funkcionalnost. Uređaj omogućava aktivaciju četiri različita markera. Kako bi se osiguralo

zasebno podešavanje potrebno je korištenje gumba. Prilikom okidanja slučaja na promjenu svake

varijable uređaj bi prilikom prelaska između markera prebrisao konfiguracije markera s onom

koje su vrijednosti zadnje unesene na korisničkom sučelju.

30

Primjer 2: Aktivni su markeri 1 (M1) na frekvenciji od 500 MHz i marker 2 (M2) na frekvenciji

od 800 MHz. Prilikom završetka konfiguracije M2 korisnik se vraća na M1 kako bi izmijenio

njegove postavke. Kada bi svaka promjena varijable bila okidač za slučaj 14, prilikom promjene

vrijednosti kontrole „Markers“ sa „Marker 1“ na „Marker 2“, izvodio bi se slučaj 14 i uređaj

zaprimio konfiguraciju koja je prethodno postavljene za M2 te konfigurirao prvi marker s istim

vrijednostima. Uređaj je postavio M1 na identičan položaj M2 i time korisnik gubi prethodni

marker. Nasuprot tome, okidanjem pomoću posebnoga gumba, korisnik ima mogućnost

postavljanja svih vrijednosti bez okidanja ovoga slučaja i time se osigurava neovisnost odvojenih

resursa koji koriste isti slučaj za konfiguraciju.

3.2.4 Dodatno razvijene funkcionalnosti

Upravljački programi nude veliki broj mogućnosti, međutim ipak je riječ o starijem

uređaju koji nema sve prednosti modernih uređaja, nema savršenu komunikaciju s računalom niti

je moguće dohvatiti sve vrijednosti koje su dostupne na ekranu uređaja. Prilikom korištenja

markera, kao jedne od glavnih prednosti uređaja, važno je očitati vrijednosti koje postavljeni

marker na krivulji signala očitava. Službeni upravljački programi ne nude ovu mogućnost.

Aplikacija sadrži potprogram koji omogućava ovu funkcionalnost. Potprogram imena

„ReadMKR(subVI).vi“ se nalazi unutar slučaja 12 koji je vidljiv na idućoj slici.

31

Slika 3.16 Slučaj 12: Očitavanje vrijednosti markera

Na slici 3.16 je vidljivo da potprogram prima naziv markera i adresu uređaja (VISA Refnum in)

kao ulazne vrijednosti te kao izlazne vrijednosti vraća frekvenciju i amplitudu na kojoj se marker

nalazi. Markeri imaju mogućnost automatskog postavljanja na najviši vrh grafa ili promjene

položaja na sljedeći najveći vrh. U ovom slučaju korisnik bez pristupa fizičkom ekranu uređaja

ne može znati gdje se dotični marker i vrh nalaze. Pomoću ovog potprograma korisniku je

omogućeno precizno očitavanje položaja markera. Rad potprograma je vidljiv u isječku koda na

slici 3.17.

32

Slika 3.17 Potprogram za očitavanje vrijednosti markera

Funkcija čitanja vrijednosti se sastoji od zapisivanja upita u uređaj te čitanja odgovora uređaja.

Struktura zvana slijed (eng. sequence structure) je iskorištena kako bi se osiguralo izvršavanje

naredbi u potrebnom redoslijedu. Slijed je podijeljen u manje okvire gdje se odvija djelić koda te

se sljedeći okvir ne može izvršiti dok prethodni ne završi svoje izvođenje. Između okvira s

naredbama dodane su kratke pauze (eng. timeout) funkcije koje osiguravaju da uređaj ima

dovoljno vremena izvršiti prethodnu naredbu nakon zaprimanja upita. U prvom okviru, na

temelju primljenog imena markera, odabire se ime markera koje uređaj prepoznaje i sastavljaju

se upiti. Za prvi marker upit za očitavanje frekvencije markera će izgledati: „MKACT 1;TDF

P;MKREAD FRQ;MKF?;“ te upit za očitavanje amplitude markera: „MKACT 1;TDF P;AUNITS

DBM;MKA?;“. Nakon odgode od 100ms prvi upit se zapisuje u uređaj te se čita odgovor uređaja.

Povratna informacija daje vrijednost frekvencije markera koja se prosljeđuje u indikator imena

„Marker FRQ“. Identičan postupak se ponavlja za drugi upit gdje je dobivena vrijednost

amplitude markera. Izgled rezultata i dio korisničkog sučelja koji je povezan s ovom

funkcionalnošću je vidljiv na slici 3.1.8

Slika 3.18 Očitane vrijednosti markera 2

33

3.3 ZATVARANJE KOMUNIKACIJE S UREĐAJIMA

Nakon prekida izvršavanja while petlje aplikacija prolazi kroz proces zatvaranja

komunikacije s uređajima. U isječku koda (Slika 3.19) su vidljivi VISA upravljački program

uređaja koji prima adresu uređaja s kojim prekida komunikaciju, te IMAQ upravljački program,

koji prima adresu USB kamere s kojom prekida komunikaciju.

Slika 3.19 Upravljački programi za zatvaranje komunikacije

Nakon izvršavanja isječka koda LabVIEW aplikacija više ne komunicira s uređajem te

korisničko sučelje prestaje biti aktivno.

34

4. KORISNIČKO SUČELJE

Korisničko sučelje aplikacije je ustvari prednja ploča (eng. front panel) LabVIEW

programa. Prednja ploča stavlja u funkciju sve kontrole i indikatore implementirane u pozadini

odnosno u kodu aplikacije.

Slika 4.1 Korisničko sučelje aplikacije

35

Korisničko sučelje se sastoji od dva dijela: osnovnih kontrola za upravljanje aplikacijom (Slika

4.2) i kartica (eng. tab) koji sadrže funkcionalnosti uređaja (Slika 4.3).

Slika 4.2 Osnovne kontrole aplikacije

36

Slika 4.3 Kartice s funkcionalnostima aplikacije

Slika 4.3 prikazuje prvu karticu gdje se nalazi sučelje za konfiguraciju uređaja. Pritiskom na

gumbe nakon promjene vrijednosti aktivira se jedan od slučajeva, kao što je objašnjeno u

prethodnome poglavlju. Kartica sadržava funkcionalnosti za konfiguraciju frekvencije (početne i

krajnje), konfiguraciju raspona prikaza uz središnju frekvenciju, konfiguracije amplitude,

propusnosti i prebrisa (eng. sweep). Prebris kontrolira učestalost i način osvježavanja grafa na

ekranu uređaja. Slijede prikazi ostalih kartica s funkcionalnostima.

37

Slika 4.4 Kartica s konfiguracijom i korištenjem markera

Funkcionalnosti markera vidljive na ovoj kartici su objašnjene kroz primjere izrade koda.

Međutim, valja napomenuti da je deaktivaciju markera bilo potrebno odvojiti kao zasebnu

funkcionalnost kako bi se pravilno izvršavala, iz sličnih razloga kao uvođenja gumbi.

38

Slika 4.5 Kartica s funkcionalnostima tragova i vrhova

Uređaj ima mogućnost praćenja tri različita traga (eng. trace) i njihovom međusobnom

konfiguracijom te mogućnost traženja vrhova (eng. peak) i prikaz istih u tablici na ekranu

uređaja. Zbog međusobne povezanosti funkcionalnosti su grupirane u karticu „Trace and peak“.

39

Slika 4.6 Kartica s konfiguracijom prikaza ekrana uređaja

Konfiguracija prikaza ekrana uređaja se odnosi isključivo na fizički ekran uređaja, na čiji se

prikaz može utjecati programski. Na računalu je moguće dohvatiti i prikazati graf signala koji

uređaj prima dok neki noviji uređaji imaju i mogućnost prikaza čitavog ekrana, na primjer putem

dohvata zaslona (eng. screenshot). Zbog ove činjenice uvedena je mogućnost spajanja USB

kamere s aplikacijom.

40

Slika 4.7 Kartica s prikazom slike USB kamere

USB kamera nam omogućuje pregled radne stanice, bilo u svrhu pregleda laboratorija i opreme

na daljinu ili snimanja ekrana uređaja. Uz mogućnost nabave kvalitetne kamere sa slikom visoke

rezolucije i mogućnosti fokusiranja slike ista se može iskoristiti za pregledavanje rezultata na

ekranu uređaja. Time se javlja rješenje nedostatka hvatanja snimke čitavog zaslona (eng.

screenshot) uređaja.

41

Slika 4.8 Kartica s alternativnim prikazom grafa

Alternativni prikaz grafa na Slici 4.8, kao što je već spomenuto, donosi prednost grafičkog

uređivanja prikaza. Promjenom boje izgleda grafa korisniku se omogućuje ekonomičniji ispis

prikaza signala.

42

5. PRIMJERI UPOTREBE

Ovo poglavlje kroz primjere daje pregled često korištenih funkcionalnosti te njihove

rezultate vidljive na ekranu uređaja ili grafu korisničkog sučelja.

Primjer 1: Korištenje osnovnih funkcionalnosti za konfiguraciju prikaza grafa. Promjena početne

i krajnje frekvencije na 500 MHz i 900 MHz u funkcionalnostima „Configure Start/Stop

Frequency“ i odabirom mjernih jedinica na grafu u MHz rezultira prikazom signala iz etera u

definiranom pojasu kao što je vidljivo na grafu korisničkog sučelja.

Slika 5.1 Primjer 1: Promjena frekvencije

43

Primjer 2: Ostajući u istoj kartici promjena konfiguracije u skupu „Configure Center Frequency

and Span“ koja je vidljiva na idućoj slici, odnosno promjena središnje frekvencije na 900 MHz i

ostavljanjem frekvencijskog raspona na 100 MHz, mijenja izgled grafa s prethodnog primjera u

graf koji prikazuje signal u rasponu od 100 MHz oko postavljene središnje frekvencije.

Slika 5.2 Primjer 2: Konfiguracija središnje frekvencije

Slika 5.3: Primjer 2: Rezultat promjene

44

Primjer 3: Korištenje markera i njihova konfiguracija:

Za početak, koristeći se prvom karticom „Main Functions“, slijedi konfiguracija prikaza signala.

Priakz signala je ograničen na frekvencijski raspon od 500 MHz do 900 MHz (slika 5.4). U ovom

području se vrši daljnja konfiguracija markera.

Slika 5.4: Konfiguracija raspona signala

Zatim u kartici „Markers“ konfigurirana su tri markera. Marker 1 (M1) konfiguriran je na način

da je opcija markera postavljena na „Marker on Frequency“ koja aktivira postavljanje markera

na određenu frekvenciju i unesena frekvencija od 900MHz (Slika 5.5). Konfiguracija „Marker

function“ je vizualno i programski odvojena od osnovne konfiguracije markera iz razloga što

određene funkcionalnosti markera, ukoliko su izvršene zajedno s osnovnom konfiguracijom,

mogu poništiti određene postavke. Pravi primjer je opcija „Center frequency“ čijim će odabirom

unešena frekvencija postati središnja i marker biti postavljen na središnju frekvenciju. Međutim,

ova funkcionalnost će zbog postavljanja nove središnje frekvencije također utjecati na prikazani

frekvencijski raspon na ekranu. Drugi razlog odvajanja ove funkcionalnosti je opcija „Next

Highest Peak“ gdje se omogućava prebacivanje markera na svaki sljedeći najveći vrh. U slučaju

da je ova funkcionalnost ostala vezana na osnovnu konfiguraciju uređaj je uvijek mogao pronaći

samo drugi najveći vrh i nije mogao tražiti daljnje vrhove. Odvajanjem se dobilo i na

intuitivnosti korištenja i osiguralo pravilno izvođenje funkcionalnosti.

45

Slika 5.5 Konfiguracija Markera 1

Na slici je uz konfiguraciju markera vidljiva i funkcionalnost očitavanja markera koja potvrđuje

da se M1 zaista nalazi na frekvenciji od 726 MHz te očitava vrijednost amplitude na položaju

markera.

Konfiguracija drugog markera (M2) je vidljiva na slici 5.6. Bez korištenja „Marker function“

funkcionalnosti M2 je postavljen na središnju frekvenciju trenutnog raspona (500 – 900 MHz).

Odabirom „Marker 2“ i opcije „Activate Marker“ aktivira se drugi marker. Marker će biti

aktiviran i postavljen na središnju frekvenciju trenutnog raspona. Za razliku od opcije „Center

Frequency“ koja utječe na frekvencijski raspon uređaja, odabrana opcija ne utječe na prikaz

frekvencijskog raspona. Dokaz je očitanje markera gdje je jasno vidljivo da je marker postavljen

na 700 MHz.

46

Slika 5.6 Primjer 3: Konfiguracija Markera 2

Konfiguracija trećeg markera (M3) je vidljiva na slici 5.7. M3 je konfiguriran da pronađe najviši

vrh u zadanom frekvencijskom rasponu. Za to je potrebno prvobitno aktivirati M3 koristeći

opciju „Marker on frequency“ u osnovnoj konfiguraciji markera. Ta postavka je preduvjet za

korištenje funkcionalnosti „Marker function“. Odabirom trećeg markera i opcije „Highest peak“

te pritiskom na gumb „Peak search“ u zasebnoj sekciji konfiguracije markera, marker je

prebačen na najviši vrh u zadanom frekvencijskom rasponu. Očitanjem vrijednosti markera

vidljivo je da se najviši vrh signala nalazi na frekvenciji od 804 MHz.

47

Slika 5.7 Konfiguracija Markera 3

Prikaz na ekranu uređaja je vidljiv na slici 5.8. Ovaj prikaz sadrži graf s lokacijama markera kao

i vrijednosti markera, koje potvrđuju točnost funkcije čitanja vrijednosti markera. Vrijednosti

markera su ispisane kao posljedica aktivacije funkcije tablice markera (eng. Marker Table) na

korisničkom sučelju aplikacije. Rezultat je prikaz grafa na gornjoj polovici ekrana uređaja i

vrijednosti markera na donjoj polovici ekrana. Vidljivo je da su frekvencijske vrijednosti

identične dok amplituda može varirati. Odstupanja u amplitudi su posljedica konstantne

promjene ulaznog signala. Nemoguće je uslikati uređaj u istom trenutku kad se radi i dohvat

vrijednosti niti utjecati na sam signal koji je zaprimljen iz etera. Vidljivo je da je funkcija

dohvatila vrijednosti s minimalnim odstupanjima u tom trenutku.

48

Slika 5.8 Primjer 3: Tablica markera na ekranu uređaja

Vrijednosti dobivene očitavanjem markera kroz korisničko sučelje aplikacije su:

M1 : F1 = 726 MHz i A1 = -55.49 dBm , za specifičnu konfiguraciju frekvencije.

M2 : F2 = 700 MHz i A1 = -64.41 dBm , za konfiguraciju na središnju frekvenciju raspona.

M3 : F3 = 804 MHz i A1 = -37.76 dBm , za konfiguraciju najvišeg vrha signala u rasponu.

Primjer 4: Testiranje funkcionalnosti izmjene prikaza ekrana uređaja. Pod karticom „Display,

Window, Line and Thresholds“ korisniku je omogućena manipulacija ekranom uređaja i

prikazom. Moguće su izmjene poput uključivanja i konfiguracije pomoćnih linija, izmjene

prikaza i korištenja pomoćnih tablica ili alternativnog prikaza. U ovom primjeru, kao što je

vidljivo na slici 5.9 isključen je prikaz sata i mreže meridijana i paralela grafa te uključena

pomoćna limitirajuća linija (eng. limit line). Rezultat je modificirani prikaz (slika 5.10), gdje su

vidljive razlike u odnosu na prethodni prikaz ekrana na slici 5.8.

49

Slika 5.9 Primjer 4: Konfiguracija ekrana uređaja

Slika 5.10 Primjer 4: Rezultat izmjene prikaza ekrana

50

Nakon toga uključen je prozorski prikaz (eng. window mode), vidljiv na slici 5.12, gdje se

omogućuje praćenje dva traga (signala) istovremeno. Međutim, samo je jedan trag moguće

aktivno pratiti.

Slika 5.11 Primjer 4: Uključivanje prozorskog prikaza

Slika 5.12 Primjer 4: Prozorski prikaz

51

6. LABVIEW WEB TOOL I POVEZIVANJE PREKO INTERNETA

Zadnji korak pri izradi aplikacije je omogućavanje pristupa uređaju s udaljene lokacije

preko interneta. U ovu svrhu iskorišten je LabVIEW ugrađeni alat Web Publishing Tool koji

ujedno služi kao server koji drži aplikaciju aktivnu na internetu i izvršava je lokalno. LabVIEW

Web Publishing Tool je alat za objavu, kontrolu i pregled korisničkih sučelja LabVIEW

aplikacija. Način za objavu aplikacija je moguće pronaći na National Instruments službenim

stranicama [11]. Instalacija samoga alata se vrši automatski kao dio instalacije LabVIEW

softverskog paketa. Za pregled aplikacija objavljenih pomoću ovog alata potrebno je koristiti

neki od internet preglednika:

• Internet Explorer

• Mozilla Firefox (verziju 51 ili stariju)

• Google Chrome (verziju 41 ili stariju)

• Opera

Također je potrebno instalirati i LabVIEW Run-Time engine paket, koji je potrebnan za

internetski pregled i izvršavanje aplikacije. On prilikom instalacije automatski instalira potrebne

dodatke za internetski preglednik. U slučaju da korisnik ima krivu verziju preglednika, dodatak

neće biti instaliran [12] automatski i potrebno ga je ručno skinuti [13] i instalirati nakon vraćanja

internetskog preglednika na potrebnu verziju. Nakon postavljanja okruženja na način opisan u

dokumentaciji, način objave je vidljiv na idućim slikama koristeći aplikaciju za upravljanje

analizatorom spektra kao primjer.

Odabirom opcije „Tools > Web Publishing Tool“ iz alatne trake LabVIEW softverskog

paketa otvara se sučelje vidljivo na slici 6.1. U ovom koraku bitno je kliknuti na gumb „Start

Web Server“ koje će pokrenuti funkcionalnost web servera. Nakon ovoga, server se izvršava u

pozadini kao zaseban proces računala i održava sve konfigurirane stranice dostupnima na

internetu. Važno je napomenuti da je za pristup određenoj aplikaciji važno držati aplikaciju

pokrenutu u LabVIEW softverskom paketu na lokalnom računalu gdje se nalazi i izvodi funkcija

servera.

52

Slika 6.1 Web Publishing Tool

Nakon pokretanja servera nastavlja se konfiguracija sa osnovnim postavkama vidjivima na slici

6.2. Potreban je odabir LabVIEW aplikacije u prozor imena „VI name“ gdje se određuje koju

aplikaciju alat objavljuje na internet. Slijedi konfiguracija načina pregleda stranice (eng. viewing

mode) gdje korisniku omogućujemo jedan od tri moguća načina interakcije:

• Embedded – interaktivan prikaz koji omogućava preuzimanje kontrole nad

aplikacijom i njeno korištenje

• Snapshot – statičan prikaz slike korisničkog sučelja (nema interakcije)

• Monitor – kontinuirani prikaz slike korisničkog sučelja (nema interakcije)

53

Slika 6.2 Osnovna konfiguracija aplikacije i pregleda

Odabirom ugrađenog načina (eng. embedded mode) omogućava korisniku kontrolu aplikacije s

udaljene lokacije. Konfiguracija omogućuje da korisnik mora zatražiti kontrolu nad aplikacijom

prije njenog korištenja (desnim klikom na korisničkom sučelju unutar internetskog preglednika).

Potrebno je omogućiti i potporu za IMAQ alate kako bi upravljački programi USB kamere radili

i prikazivali sliku unutar internetskog preglednika. S desne strane prozora konfiguracije nalazi se

pretpregled (eng. preview) izgleda korisničkog sučelja unutar preglednika. Klikom na strelicu

„Next >“ nastavlja se konfiguracija HTML (eng. HyperText Markup Language) stranice vidljiva

na slici 6.3.

54

Slika 6.3 Konfiguracija HTML formata

Konfiguracija HTML formata se svodi na naslov i odabir zaglavlja (eng. header) i podnožja

(eng. footer) stranice. Početne vrijednosti su zadane u poljima za unos. Naslov stranice je

izveden iz imena datoteke aplikacije, u primjeru na slici 6.2 iz imena „HP_8594E_online.vi“.

Zaglavlje i podnožje sadrže probne rečenice koje pomažu u vizualizaciji njihovog položaja u

pretpregledu stranice. Preporučljivo je da naslov stranice sadrži deskriptivan i intuitivan sadržaj

koji će korisniku prilikom otvaranja adrese u internetskom pregledniku dati do znanja nad čime

dobiva kontrolu. Za upravljanje analizatorom spektra odabran je naslov koji sadrži model uređaja

i funkciju aplikacije te su maknuti nepotrebni sadržaji zaglavlja i podnožja. Naslov, vidljiv na

slici 6.3, glasi „HP 8594E Online Spectrum Analyzer“ te je promjena izgleda stranice jasno

vidljiva u pretpregledu. U zaglavlju se nalaze upute koje korisniku pojašnjavaju način

preuzimanja kontrole nad aplikacijom. Uneseni tekst glasi „To control the instrument, request

control by the right-click somewhere on the panel“ i navodi korisnika na preuzimanje kontrole i

korištenje aplikacije unutar internetskog preglednika.

55

Pritiskom na gumb sa strelicom „Next >“ konfiguracija prelazi na svoje krajnje sučelje vidljivo

na slici 6.4.

Slika 6.4 Završavanje i spremanje konfiguracije

Alat za konfiguraciju stranicu sprema lokalno kao datoteku u .html formatu na lokaciju zapisanu

u „Local directory to save webpage“ prozoru. Odabrano ime datoteke pomaže razlikovati

različite stranice i preporučuje se odabir intuitivnog imena. Odabirom opcije „Save to Disk“

konfiguracija stranice se sprema na lokalno računalo (Slika 6.5) te server koristi istoimenu

datoteku za omogućavanje udaljenog pristupa.

56

Slika 6.5 Lokalno spremište konfiguracija

Nakon spremanja konfiguracije, alat ispiše web adresu preko koje se moguće spojiti na aplikaciju

unutar lokalne mreže. Adresa se sastoji od imena servera (računala) i imena aplikacije.

Slika 6.6 Lokalna internet adresa aplikacije

Zbog konfiguracije mreže fakulteta, spajanje na aplikaciju preko ove automatski definirane

adrese moguće je samo unutar lokalne mreže laboratorija. Zbog zatvorenosti mreže, radi pristupa

aplikaciji s računala izvan lokalne mreže, potrebno je dodatno konfigurirati mrežni ruter i

rezervirati specifičnu IP (eng. Internet Protocol) adresu i internetski priključak (eng. port) i

pridružiti ih računalu na kojem se nalazi server. Ovime se osigurava da određena IP adresa bude

rezervirana za serversku funkciju aplikacije i da se vremenom ne promijeni. Internetski

priključak omogućuje otvaranje mreže prema van specifično za računalo koje će koristiti

istoimeni priključak. U ovom slučaju, a zbog takve konfiguracije fakultetske mreže, prilikom

spajanja na aplikaciju iz vanjske mreže, ne smije se koristiti internetska adresa koja je automatski

57

dobivena Web Publishing Tool alatom, već druga IP adresa u kombinaciji s internetskim

priključkom te imenom aplikacije: http://193.198.102.250:18401/HP8594E_online.html

Slika 6.7 daje prikaz izgleda aplikacije u internetskom pregledniku. Jasno je vidljivo da je

korisničko sučelje ostalo identično, uz dodane kontrole za pokretanje i zaustavljanje aplikacije u

obliku LabVIEW alatne trake pri vrhu sučelja te ranije spomenuti naslov dodan u HTML format.

Slika 6.7 Izgled korisničkog sučelja u internetskom pregledniku Mozilla Firefox

Korisnik preuzima kontrolu nad aplikacijom desnim klikom na korisničko sučelje te klikom na

opciju „Request Control of VI“ (Slika 7.8).

Slika 6.8 Zatraživanje kontrole nad aplikacijom

http://193.198.102.250:18401/HP8594E_online.html

58

Ovime server prepušta kontrolu korisniku koji slobodno može koristiti sve funkcionalnosti

aplikacije i komunicirati s analizatorom spektra koristeći internetsku vezu. Serverska strana

može u bilo kojem trenutku, istim postupkom na lokalnom računalu, zatražiti i preuzeti kontrolu

nad aplikacijom. Korisnik također može u bilo kojem trenutku prepustiti svoju kontrolu nad

aplikacijom.

Postupak spajanja na lokalnu aplikaciju s udaljenog računala putem interneta je ovime

omogućen. Korisnik na raspolaganju ima čitavu aplikaciju i samim time pristup istim

funkcionalnostima uređaja kao da je u laboratoriju.

59

7. ZAKLJUČAK

Zadatak diplomskog rada bio je razviti aplikaciju, koristeći LabVIEW programski jezik,

koja uspostavlja kontrolu nad HP 8594E radiofrekvencijskim analizatorom spektra, te sukladno

mogućnostima replicirati glavne funkcionalnosti uređaja i osigurati njegovu kontrolu putem

interneta. Novostečeno znanje, uz nova znanja iz područja analize signala temeljena na

proučavanju i korištenju analizatora spektra, uklopljeno je, u programski proizvod koji je

rezultirao programskim sučeljem pogodnim za korištenje u znanstvenom i edukativnom

području.

Sagledavajući aplikaciju kao krajnji proizvod ovoga rada, evidentno je kako je rad

uspješno implementirao postojeće mogućnosti uređaja u aplikaciju koja uspješno komunicira s

analizatorom spektra i lokalno i preko interneta. Proučavanjem rada dobiva se pregled osnovnih

znanja potrebnih za razvoj u LabVIEW programskom okruženju i način na koje je to znanje

pretočeno u programski kod. Vidljiv je i izgled korisničkog sučelja kao posljedice grafičkog

programiranja i način prijenosa istoga sučelja u format pogodan za objavu i komunikaciju na

internetu. Kroz opisane primjere, vidljivi su neki od karakterističnih slučajeva korištenja uređaja

te kako promjene na korisničkom sučelju, kroz kod u pozadini, utječu na rezultate koje analizator

spektra prikazuje. Priloženi primjeri korištenja aplikacije, ilustrirali su uspješnu izvedbu ovoga

rada.

60

8. LITERATURA

[1] LabVIEW 2016 softverski paket, s Interneta,

http://www.ni.com/download/labview-development-system-2016/6055/en/ , siječanj 2016.

[2] Upravljački programi analizatora spektra HP8594E, s Interneta,

http://sine.ni.com/apps/utf8/niid_web_display.model_page?p_model_id=1855 , 2014.

[3] „8590 E-series and L-series User's Guide“, s Interneta,

https://web.sonoma.edu/esee/manuals/08590-90301.pdf, srpanj 1998.

[4] „8590 E-series and L-series Programmer's Guide“, s Interneta,

https://www.naic.edu/~phil/hardware/spectrumAnalyzer/hpSpecAna_ProgMan_08590-

90235.pdf , lipanj 1995.

[5] National Instruments KnowledgeBase: “Loops and Structures“, s Interneta,

http://zone.ni.com/reference/en-XX/help/371361P-01/lvconcepts/loops_and_structures/ , ožujak

2017.

[6] Keysight Technologies portable spectrum analyzer: „Overview and Document Library“,

https://www.keysight.com/en/pd-1000002155%3Aepsg%3Apro-pn-8594E/portable-spectrum-

analyzer-9-khz-to-29-ghz?nid=-32440.536881805&cc=HR&lc=eng

[7] „Test Equipment Solution's Datasheet“, s Interneta,

http://www.testequipmenthq.com/datasheets/Agilent-8594E-Datasheet.pdf

[8] PCI, IEEE 488 GPIB Instrument Control Device, s Interneta,

http://www.ni.com/en-rs/support/model.pci-gpib.html

[9] National Instruments KnowledgeBase: „Connect Hardware via GPIB“, s Interneta,

https://www.ni.com/getting-started/set-up-hardware/instrument-control/gpib-connect

[10] National Instruments KnowledgeBase: „Property Node“, s Interneta,

http://zone.ni.com/reference/en-XX/help/371361K-01/glang/property_node/ , lipanj 2013.

[11] National Instruments KnowledgeBase: „Publishing VI to Web Page“ , s Interneta,

http://digital.ni.com/public.nsf/allkb/5874283E968ADB33862573210071D43A

http://www.ni.com/download/labview-development-system-2016/6055/en/http://sine.ni.com/apps/utf8/niid_web_display.model_page?p_model_id=1855https://web.sonoma.edu/esee/manuals/08590-90301.pdfhttps://www.naic.edu/~phil/hardware/spectrumAnalyzer/hpSpecAna_ProgMan_08590-90235.pdfhttps://www.naic.edu/~phil/hardware/spectrumAnalyzer/hpSpecAna_ProgMan_08590-90235.pdfhttp://zone.ni.com/reference/en-XX/help/371361P-01/lvconcepts/loops_and_structures/https://www.keysight.com/en/pd-1000002155%3Aepsg%3Apro-pn-8594E/portable-spectrum-analyzer-9-khz-to-29-ghz?nid=-32440.536881805&cc=HR&lc=enghttps://www.keysight.com/en/pd-1000002155%3Aepsg%3Apro-pn-8594E/portable-spectrum-analyzer-9-khz-to-29-ghz?nid=-32440.536881805&cc=HR&lc=enghttp://www.testequipmenthq.com/datasheets/Agilent-8594E-Datasheet.pdfhttp://www.ni.com/en-rs/support/model.pci-gpib.htmlhttps://www.ni.com/getting-started/set-up-hardware/instrument-control/gpib-connecthttp://zone.ni.com/reference/en-XX/help/371361K-01/glang/property_node/http://digital.ni.com/public.nsf/allkb/5874283E968ADB33862573210071D43A

61

[12] National Instruments KnowledgeBase: „Missing plugin error“, s Interneta,

http://digital.ni.com/public.nsf/allkb/151BE12C055F57CE86257043006CB4B3

[13] National Instruments Downloads: „LabView Run-Time Engine“, s Interneta,

http://search.ni.com/nisearch/app/main/p/bot/no/ap/tech/lang/en/pg/1/sn/catnav:du/q/Run-

Time%20Engine%20LabVIEW%20windows/

http://digital.ni.com/public.nsf/allkb/151BE12C055F57CE86257043006CB4B3http://search.ni.com/nisearch/app/main/p/bot/no/ap/tech/lang/en/pg/1/sn/catnav:du/q/Run-Time%20Engine%20LabVIEW%20windows/http://search.ni.com/nisearch/app/main/p/bot/no/ap/tech/lang/en/pg/1/sn/catnav:du/q/Run-Time%20Engine%20LabVIEW%20windows/

62

9. POPIS OZNAKA I KRATICA

dBm – decibel-milliwatts

GHz – Gigahertz

GPIB – General Purpose Interface Bus

HP – Hewletz-Packard

HP-IB – Hewlett-Packard Interface Bus

HTML – HyperText Markup Language

IMAQ – Image acquisition

IP – Internet Protocol

MAX – Measurement and Automation Explorer

MHz – Megahertz

NI – Nation Instruments

RF – Radio frequency

USB – Universal Serial Bus

VI – Virtual Instrument

VISA – Virtual Instrument Software Architecture

VISAIC – Virtual Instrument Software Architecture Interactive Control

63

SAŽETAK

Korištenjem LabVIEW programskog jezika, razvijena je aplikacija koja upravlja

analizatorom spektra HP8594E. Programski kod aplikacije omogućuje upravljanje najčešće

korištenim funkcionalnostima te mjerenja korištenjem nekih već dostupnih upravljačkih

potprograma ili funkcija koje su razvijene u sklopu ovoga rada. Upravljanje analizatorom spektra

također je omogućeno i na daljinu, preko interneta.

Ključne riječi: LabVIEW, analizator spektra, računalno upravljanje, udaljeni pristup

SUMMARY

Using the LabVIEW programming language, a application for a computer-based control

over an HP 8594E spectrum analyzer was developed. This application enables control and usage

of the most common functionalities and measurements that this device has to offer. That was

accomplished using either the available drivers or by developing new functions. The application

also enable a remote control over the analyzer bz connecting to it over the Internet.

Keywords: LabVIEW, spectrum analyzer, computer-based control, remote access

64

PRILOG 1