強大(dà)到(dào)無法想象，Excel居然可(kě)以實現(x××↕iàn)數(shù)據獲取和(hé)硬件(jiàn)實時(shí)控制(z♣​" hì)

近(jìn)日(rì)，小(xiǎo)編聽(tīng)聞，Excel還(hái©$)可(kě)以用(yòng)來(lái)作(zuò)數(shù)據獲取和(héΩ÷∞​)硬件(jiàn)實時(shí)控制(zhì)……

What?

在驚歎之餘，更多(duō)的(de)是(shì)懷疑：Excel真能(néngββ<)做(zuò)數(shù)據獲取和(hé)硬件(jiàn)實時(←↓shí)控制(zhì)？即使能(néng)行(←σ&≤xíng)又(yòu)有(yǒu)什(shén)麽實用(yòng)價值↕‍？

帶著(zhe)驚歎和(hé)懷疑，小(xiǎo)編查到(dào§™)了(le)大(dà)量的(de)資料。

事(shì)實證實了(le)小(xiǎo)編的(de)out，₹★‍♥Excel實現(xiàn)這(zhè)些(xi€☆ ē)功能(néng)全無壓力。

這(zhè)裡(lǐ)為(wèi)大(dà)家(jiā)分(←±fēn)享其中一(yī)篇8年(niánλ≈)前發表在ISA Transactions上(shàng)♣×'的(de)文(wén)章(zhāng)，一(yī)起開♦‍π★(kāi)開(kāi)眼界。

小(xiǎo)編相(xiàng)信，絕大(dà)多(duō)數±✘Ωα(shù)讀(dú)者并不(bù)會(huì)有(yǒ↑♦u)使用(yòng)Excel進行(xíng)數(shù)$≥據采集和(hé)硬件(jiàn)控制(zhì)的(de)需求↔™∞。此文(wén)的(de)價值在于給我們的(de)一(yī)個(gè)啓示：如↑≠©(rú)此複雜(zá)的(de)功能(néng)都(dōu)能(nénσ✘®•g)實現(xiàn)，日(rì)常工(gōng)作(<γ↓zuò)中還(hái)有(yǒu)什(shén)麽是(shì)不(bùβ∏$)能(néng)通(tōng)過Excel實現(xiàn)的(de)Ω≈&？

原文(wén)參見(jiàn)ISA TraΩ $nsactions 49 (2010) 26♠™4_269，文(wén)章(zhāng)标題《Data acquisition and real©★✔-time control using spreadshe÷↔ets: Interfacing Excel with external ha∏✘rdware》。

文(wén)中介紹了(le)在馬德裡(lǐ)歐洲大(dà)學使用(yòng)  λ的(de)兩款實驗室教學電(diàn)子(zǐ)表格，用(yòng)于'★π‍進行(xíng)數(shù)據采集和(hΩ ‍'é)硬件(jiàn)控制(zhì)的(de)演練，幫助學生(sh≤ ↑↔ēng)直觀高(gāo)效地(dì)掌握教學內(nèi)±₩容。

表格功能(néng)通(tōng)過兩個(∞↔®™gè)插件(jiàn)實現(xiàn)：Excel D<γ€aq數(shù)據獲取插件(jiàn)和(hé​•)Excel PID實時(shí)控制(zh× ←ì)插件(jiàn)。

話(huà)不(bù)多(duō)說(shuō)，直接上(shàn♥• σg)工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)。

首先，插件(jiàn)開(kāi)發者使用(yòng)Excel VBA語♠¥£¶言編寫驅動程序，驅動程序通(tōng)過​←通(tōng)訊協議(yì)在寄存器(qì)的(de)信息讀(dú)取信息，≈← €從(cóng)而實現(xiàn)Excel和(hé ♦×)外(wài)部硬件(jiàn)的(de)數(shù)據傳輸。σ π¥Excel工(gōng)作(zuò)表、VBA代碼、驅∏≠✘‌動程序和(hé)硬件(jiàn)之間(ji λ♥σān)的(de)關系如(rú)下(xià)圖'φ1所示：

圖1：Excel與硬件(jiàn)接口連接結構圖

Excel Daq與Advantech PCI數(shù✔±)據采集闆共同完成數(shù)據采集的(de)工(gōng)作(z↕♦σ✔uò)。

一(yī)方面，使用(yòng)特定的(de)VBA代碼作(∑σzuò)為(wèi)驅動程序的(de)前端來(lái)控制(zh↔™ì)數(shù)據采集闆。另一(yī)方面，通(tōng)過VBA開(kāi)發定制(zhì)程序，&≥‌↔将測量數(shù)據直接導入到(dào)Ex£βΩ‍cel工(gōng)作(zuò)表中，執行(xíng)任務。如(rú):篩選獲得(de)的(de)數(shù)據、執行(xí♠¶★ng)控制(zhì)器(qì)代碼并将命令發送給執行(xíng)器(q≠•₽$ì)，以及自(zì)動繪制(zhì)圖表。

通(tōng)過VBA控件(jiàn)的(de)組合設計(jì)，實現(x‌∏iàn)與用(yòng)戶的(de)交互。如(rú)圖2所示，ExcelΩ≥ Daq用(yòng)戶界面有(yǒu)一(yī)個(gè)簡單的(de)對♦±®₹(duì)話(huà)框，通(tōng)'≤∏©過啓用(yòng)通(tōng)道(dào)、選擇增益和(hé)采樣速率✔¥來(lái)配置數(shù)據采集闆。

圖2：Excel-Daq應用(yòng)程序€®&​用(yòng)戶界面

圖3為(wèi)Excel測試程序的(de)界面，該實用(yòng±₽σ¶)程序允許對(duì)硬件(jiàn)功能(néng)進行(x♦δ✘íng)驗證，并進行(xíng)簡單的(≤>≤de)數(shù)據采集試驗。通(tōng)過用(yòng)戶界面，用₩↔(yòng)戶可(kě)以選擇輸入通(tōng)道(dào)、電(diàσ∏n)壓範圍、并設置采樣周期。該工(gōng)具還(há✘↕₩≥i)允許選擇輸入正弦、正方形和(hé)鋸齒波形，其中的(₽≈γ de)最大(dà)值和(hé)最小(xiǎo)值可(kě)以通(tōng)過滑>★♣塊進行(xíng)調整。

圖3：Excel設備測試工(gōng)具

當構建完模拟輸入和(hé)輸出功能(néngΩΩ•)後，下(xià)一(yī)步則是(shì≥')在Excel 中建立循環執行(xíng)控制(zhì)。

在實時(shí)控制(zhì)中，輸入輸出和(hé)任務控制(÷>Ωzhì)是(shì)需要(yào)一(y‍✔§×ī)定的(de)同步性和(hé)實時(shí)性，同→♦επ步通(tōng)常通(tōng)過使用(yòng)輪詢技(jì♦≈)術(shù)、外(wài)部中斷和(hé)軟件(jiàn)定時(s™β ≥hí)器(qì)來(lái)實現(xiàn)→§♦¥。由軟件(jiàn)定時(shí)器(qì)驅動的(Ω‍ ®de)控制(zhì)任務遵循圖4所示的(de)方案。

圖4:定時(shí)驅動器(qì)控制(zhì'✘↓)任務

計(jì)時(shí)器(qì)根據編程的(de)采樣間(jiān)隔周期性地(₽​↕€dì)觸發一(yī)個(gè)回調函數(s✔Ωhù)，用(yòng)于讀(dú)取輸入、運行(xí↓≈ng)控制(zhì)器(qì)代碼和(hé)命令輸出。使用(yòng)同樣的(de)方式，完成與用(yòng)戶的♦÷(de)交互。Excel-PID應用(yòng)程序用(yòng)戶界面如(rπ™≈∏ú)圖5所示：

圖5：Excel-PID應用(yòng)程序用(yòng)戶界面✔↑☆≠

在完成所有(yǒu)數(shù)據采集和(hé)設備控制(zhì)程序開(k‌ ‌¥āi)發後，下(xià)一(yī)步則将所有(yǒu)組件‍ ♠(jiàn)整合在一(yī)起，使用(y✘×"₽òng)圖形化(huà)界面來(lái)控✘•λβ制(zhì)程序即可(kě)。

原文(wén)包含代碼等更詳細的(de)內(nèi)容，感興趣的(d↔ ↕ e)讀(dú)者可(kě)以查閱。

強大(dà)到(dào)無法想象，Excel值得(de)學好(hǎo)、用(yòng)好(hǎo)！