1 前言

UG作為通用支撐軟件系統(tǒng)，具有強(qiáng)大的建模，裝配和工程分析功能，利用UG能夠創(chuàng)建數(shù)字化虛擬儀表的三維造型，但是卻滿足不了虛擬儀表的動(dòng)態(tài)仿真方面的要求。本文對(duì)UG系統(tǒng)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)出界面友好、使用方便的虛擬儀表的動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)。著重介紹了應(yīng)用UG/OPEN API、MFC以及輔助開(kāi)發(fā)模塊UG／0pen MenuScript聯(lián)合開(kāi)發(fā)的方法。同時(shí)用一個(gè)應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明。

2 UG/OPEN API以及UG／0pen MenuScript

UG/OPEN API又稱User Function，是一個(gè)允許程序訪問(wèn)并改變UG對(duì)象模型（UG Object Modal）的程序集。提供一個(gè)UG所共容的編譯和連接程序的方式．它支持C／C＋＋語(yǔ)言，頭文件(Header Files)，支持ANSI C，使用Micorosfot Visual C++編程環(huán)境。UG/OPEN API程序可以在兩種不同的環(huán)境中運(yùn)行，即Internal與External環(huán)境．External模式可以直接在操作系統(tǒng)下運(yùn)行獨(dú)立于UG系統(tǒng)。Internal模式只能運(yùn)行在UG環(huán)境下 。 為實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)和UG的無(wú)縫封裝，一般采用Internal環(huán)境。

UG／Open MenuScript實(shí)現(xiàn)了對(duì)UG菜單的操作。可以用ASCII碼編輯器來(lái)編輯、刪除、添加已有的UG菜單條，為自己的應(yīng)用程序建立專門的菜單條．MenuScript可以執(zhí)行宏文件、UG/OPEN API或者UG／Open GRIP所編寫的程序，通過(guò)這種方式可以把自己開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序無(wú)縫地嵌入到UG系統(tǒng)中，滿足用戶要求的交互式操作。

3 虛擬儀表的動(dòng)態(tài)仿真

所謂虛擬儀表(Virtual Instrument) 就是利用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)原來(lái)物理儀表的功能，并且要求功能更強(qiáng)。不僅可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示、棒圖顯示、曲線顯示，而且可以實(shí)現(xiàn)歷史查詢、事故追憶等。 操作人員通過(guò)友好的圖形用戶界面以及圖形化編程語(yǔ)言來(lái)控制儀器的運(yùn)行，以完成對(duì)被測(cè)試量的采集、分析、判斷、顯示、存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)生成。

UG具有強(qiáng)大的設(shè)計(jì)和表達(dá)能力，能夠逼真地表現(xiàn)儀表的外觀和幾何造型，應(yīng)用UG開(kāi)發(fā)虛擬儀表實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計(jì)，縮短了設(shè)計(jì)周期。通過(guò)應(yīng)用本文論述的基于UG二次開(kāi)發(fā)的虛擬儀表的動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)，使得產(chǎn)品的設(shè)計(jì)表現(xiàn)更加有力，還可以應(yīng)用在機(jī)械人機(jī)界面的設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)中。

4 利用UG/OPEN API和MFC聯(lián)合開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序結(jié)論

盡管UG使用了Micorosfot Visual C++作為編譯器，但UG/OPEN API沒(méi)有直接提供對(duì)MFC的支持，所以在UG中還不能直接調(diào)用MFC 。 Visual C++提供了豐富的MFC資源，其編程環(huán)境的集成度和靈活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了UG/OPEN API。UG應(yīng)用程序基本上都是采用UG提供的應(yīng)用程序向?qū)G/Open AppWizard創(chuàng)建的，但是用該向?qū)?chuàng)建的應(yīng)用程序本身不支持MFC。為了讓程序支持MFC我們采用MFC AppWizard(dll)向?qū)В趹?yīng)用程序中加入U(xiǎn)G Internal模式的入口函數(shù)，編譯生成動(dòng)態(tài)連接文件，最后通過(guò)菜單調(diào)用該程序。其實(shí)現(xiàn)的具體步驟如下：

1）在Visual C++中新建MFC AppWizard(dll) 類型工程，輸入工程名。點(diǎn)擊OK。

2）在向?qū)У牡谝徊竭x擇應(yīng)用程序類型為Regular DLL using shared MFC DLL，其它選項(xiàng)保持默認(rèn)即可，點(diǎn)擊Finish。完成創(chuàng)建該向?qū)А?

3）在Visual C++中進(jìn)行編譯設(shè)置，選擇菜單Project ->Setting。在project setting對(duì)話框的Link選項(xiàng)卡Object/library modules中設(shè)置庫(kù)文件（libufun.lib，libugopenint.lib），也可以在Tools->Options 的directories中設(shè)置。在project setting對(duì)話框的Debug選項(xiàng)卡Excutable for debug session中輸入ugraf.exe的全路經(jīng)。

4）編制程序，在程序中添加UG的用戶入口函數(shù)ufsta()。添加MFC對(duì)話框資源和控件，設(shè)計(jì)人機(jī)界面 (user computer interface)。添加所需要的Windows消息，在消息處理函數(shù)中添加代碼。

5）編譯連接，生成.dll文件。通過(guò)UG菜單調(diào)用程序。

5 光柱表動(dòng)態(tài)仿真控制系統(tǒng)實(shí)例

5.1 人機(jī)界面設(shè)計(jì)及程序代碼分析

應(yīng)用程序二次開(kāi)發(fā)的一個(gè)重要的方面就是人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)用戶和軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。在這里我們?cè)趹?yīng)用程序中使用模式對(duì)話框,添加標(biāo)準(zhǔn)控件。

在Visual C++創(chuàng)建MFC AppWizard(dll)工程，工程名為VirInstrument，在應(yīng)用程序中添加UG入口函數(shù)，用MFC設(shè)計(jì)對(duì)話框類CGZInstrument，在話框類中設(shè)計(jì)控制函數(shù)On_PutOn(),On_PutOff()。添加Windows消息WM_TIMER,生成消息處理函數(shù)OnTimer()。用在On_PutOff()函數(shù)調(diào)用KillTimer()函數(shù)撤銷計(jì)時(shí)器。編譯連接生成VirInstrument.dll文件。部分代碼如下：

extern "C" DllExport void ufsta( char *param, int *returnCode, int rlen )
{ //UG函數(shù)入口
int errorCode = UF_initialize();//初始化API環(huán)境
AFX_MANAGE_STATE(AfxGetStaticModuleState( ));
CGZInstrument GZdlg;
GZdlg.DoModal(); //調(diào)用虛擬儀表控制面板
if ( 0 == errorCode )
{
errorCode = UF_terminate(); //釋放API的執(zhí)行許可
}
}
extern "C" int ufusr_ask_unload( void )
{
return( UF_UNLOAD_UG_TERMINATE );
}
void CMyDlg::On_PutOn() //開(kāi)始執(zhí)行仿真程序
{
m_nTimer=this->SetTimer(1,temp_tmslics*1000,NULL);//設(shè)置監(jiān)控時(shí)間間隔
}
void CMyDlg::OnTimer(UINT nIDEvent)
{ …
uc1601(char *cp1, int ip2 );//超出安全范圍調(diào)用報(bào)警函數(shù)
…
UF_MODL_edit_exp(char * expr_str );//更新光柱表的數(shù)值
UF_MODL_update( void );//更新視圖
…
CDialog::OnTimer(nIDEvent);
}

圖1 對(duì)話框界面

5.2 MenuScript應(yīng)用

5.2.1 設(shè)置環(huán)境變量

在UG安裝目錄下的UGII文件夾中打開(kāi)ugii_evn.dat文件，其中有一條語(yǔ)句是用來(lái)設(shè)置用戶自己二次開(kāi)發(fā)內(nèi)容的目錄——#UG_USER_DIR=$[HOME]。在用戶目錄下建立兩個(gè)子目錄startup和application。startup文件夾存放UG啟動(dòng)時(shí)需要加載的動(dòng)態(tài)共享庫(kù)及菜單腳本文件；application文件夾存放具體的功能擴(kuò)展程序文件。

要使自定義菜單起作用，必須修改custom_dirs.dat文件。該文件在安裝目錄的UGII menus文件夾中。在文件的最后加入用戶自定義的二次開(kāi)發(fā)目錄的全路經(jīng)。

5.2.2 菜單腳本文件

本例是在主菜單 [Help]的前面添加自定義菜單[虛擬儀表仿真系統(tǒng)]，該菜單下有一個(gè)子菜單[光柱表控制]。菜單文件的文件名為main_menu.men。

VERSION 120
EDIT UG_GATEWAY_MAIN_MENUBAR
BEFORE UG_HELP
CASCADE_BUTTON MENU_ID_1
LABEL 虛擬儀表仿真系統(tǒng)
END_OF_BEFORE
MENU MENU_ID_1
BUTTON MENU_ID_1_0
LABEL 光柱表控制
ACTIONS VirInstrument.dll
END_OF_MENU

5.2.3 實(shí)現(xiàn)菜單功能

為了實(shí)現(xiàn)菜單和對(duì)話框連結(jié)功能，在相應(yīng)的UG_USER_DIR startup和UG_USER_DIR application目錄中復(fù)制main_menu.men文件和VirInstrument.dll文件。UG加載DLL文件成功后，用戶可調(diào)入已建完模型的光柱表，并通過(guò)菜單調(diào)用對(duì)話框，就實(shí)現(xiàn)了虛擬儀表的動(dòng)態(tài)仿真功能(如 圖2)。

圖2 定制的UG菜單及仿真控制界面

6 結(jié)論

對(duì)UG進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真功能的開(kāi)發(fā)，在產(chǎn)品虛擬現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)中有重要意義。本文探討了利用UG/OPEN API、MFC及UG/Open MenuScript對(duì)UG聯(lián)合開(kāi)發(fā)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真的方法。并通過(guò)一個(gè)例子加以簡(jiǎn)單說(shuō)明。該方法具有開(kāi)發(fā)速度快，界面簡(jiǎn)單統(tǒng)一，編程簡(jiǎn)潔，功能強(qiáng)大的特點(diǎn)。本文稍有不足的是，沒(méi)有使用UIStyler來(lái)創(chuàng)建UG風(fēng)格的人機(jī)交互界面。