深入浅出LabVIEW数据库应用

【资料简介】

目录
第1章引言—献给想用数据库而不懂数据库的工程师..........................................1
第2章边干边学数据库基础......................................................................................2
2.1 数据库简史...................................................................................................................2
2.2 建立数据源...................................................................................................................2
2.2.1 在Access中建立一个数据库............................................................................2
2.2.2 建立与数据库的连接.......................................................................................3
2.2.3 数据库连接的可移植性问题（话题）...................................................7
2.3 数据库基本操作...........................................................................................................8
2.3.1 创建一个表格...................................................................................................8
2.3.2 删除一个表格.................................................................................................10
2.3.3 添加一条记录.................................................................................................10
2.3.4 查询一条记录.................................................................................................11
2.4 数据库操作.........................................................................................................12
2.4.1 在LabVIEW中执行SQL语言案例研究.........................................................12
2.4.2 用SQL实现数据查询操作.............................................................................13
2.4.3 用SQL实现删除一条记录.............................................................................13
2.4.4 压缩数据库，释放多余空间.........................................................................14
2.4.5 用SQL实现修改数据操作.............................................................................15
2.5 本章总结.....................................................................................................................16
第3章一个完整的数据库工程范例........................................................................17
3.1 工程项目要求.............................................................................................................17
3.2 生成可执行文件(*.exe)..............................................................................................18
3.3 生成安装文件(Installer).............................................................................................19
第4章后记................................................................................................................22
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第1章 引言—献给想用数据库而不懂数据库的工程师
曾经在一个产品检测项目中，客户要求：当产品检测不合格时，记下该产品对应的序列号，测试时间和各项测试指标，并能对这些数据进行管理和查询。由于自己没有系统的学习过数据库，所以*时间想到的解决方案是用文件的方式(也只能把数据存成文件了)。在使用文件进行数据储存与管理时，遇到了一个巨大的问题：如何查询数据？基本的文件IO函数中，并没有提供现成的查询函数，所以必须自己编程实现。实现的过程是先将数据读入内存，然后再根据关键字进行线性查找，线性查找的时间复杂度为O(N)，所以当数据量逐渐增大时，这将是一个非常可怕的过程。这个不可逾越的障碍迫使我不得不再次考虑使用数据库。
想到这儿，我立即到天河书城买了两本网上评价为数据库经典的书《数据库系统概念》和《轻松掌握SQL》，回到办公室后立即开始学习起来。陌生的术语，难懂的理论；看了后一章便忘了前一章——非常痛苦但还是硬着头皮坚持到了下班。
这种痛苦再加上越来越近的项目交付日期，使我非常焦躁，心里终于有个声音爆发了出来“我不就是想要实现数据的保存，修改，删除和查询吗？我需要把那众多的数据库类型、复杂的关系模型、抽象的关系代数…都搞懂吗？？？”实践后的答案是，不需要，一点都不需要。
我放弃了刚买的新书，打开了LabVIEW 数据库工具包的用户手册和范例程序，寻找着我期望的数据保存，修改，删除和查询功能。到下班的时候，Everything goes well，基本掌握了用LabVIEW 数据库工具包进行数据保存，修改，删除和查询的方法。
回想起这段历程，突然有种想与大家一起分享的冲动——不懂数据库的工程师也可以玩转数据库，因为从应用的角度来看，我们的实际需求仅仅是数据的保存、修改、删除和查询，根本不需要去研究复杂的关系模型、抽象的关系代数、艰深的数据库设计…那基本与我们的初始目标南辕北辙。借助LabVIEW 数据库链接工具包(Database Connectivity toolkit)可以站在应用的层次，很方便的操作数据库，实现数据的保存、修改、删除和查询等功能。
“学以致用，边学边用，急用先学，*”，在后续的章节中，我们先概览一下必需的与数据库相关的基本概念，然后在LabVIEW平台上一边学习，一边实践如何储存、管理和查询数据。
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第2章 边干边学数据库基础
2.1 数据库简史
在20世纪60年代，*个数据库管理系统(DBMS)发明以前，数据记录主要是通过磁盘或穿孔卡片，那时候，无论是数据的管理、查询或是存储都是一件非常痛苦的事情。随着计算机开始广泛地应用于数据管理，数据共享要求也越来越高，传统的文件系统已经不能满足人们的需要，能够统一管理和共享数据的数据库管理系统应运而生。*个数据库是美国通用电气公司Bachman等人在1961年开发成功的IDS(Integrated DataStore)，它奠定了数据库的基础，并在当时得到了广泛的发行和应用。
随后，在1970年，IBM的研究员E.F.Codd博士在刊物《Communication of the ACM》上发表了一篇名为“A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks”的论文，提出了关系模型的概念，奠定了关系模型的理论基础。这篇论文被普遍认为是数据库系统历*具有划时代意义的里程碑。Codd的心愿是为数据库建立一个优美的数据模型，后来Codd又陆续发表多篇文章，论述了范式理论和衡量关系系统的12条标准，用数学理论奠定了关系数据库的基础。
1974年，IBM的Ray Boyce和Don Chamberlin将Codd关系数据库的12条准则的数学定义以简单的关键字语法表现出来，提出了具有里程碑意义的SQL(Structured Query Language)语言。SQL语言的功能包括查询、操纵、定义和控制，是一个综合的、通用的关系数据库语言，同时又是一种高度非过程化的语言，只要求用户指出做什么而不需要指出怎么做。SQL语言的这个特点使之成为了一种真正的跨平台和跨产品的语言。
现今，数据库技术已经发展的比较成熟了，的数据库管理系统有SQL Server、Oracle、DB2、Sybase ASE、Visual ForPro、Microsoft Access等。Microsoft Access是在Windows环境下非常流行的桌面型数据库管理系统，它作为Microsoft office组件之一，安装和使用都非常方便，并且支持SQL语言，所以本文将基于Access来介绍数据库的操作。
2.2 建立数据源
实现数据库功能的*步便是建立数据源，下面将详述整个过程。
2.2.1 在Access中建立一个数据库
LabVIEW 数据库工具包只能操作而不能创建数据库，所以必须借助第三方数据库管理系统，比如Access，来创建数据库。本文的大型数据库范例程序是iPhone测试，所以先建立一个名为iPhoneData.mdb的数据库文件，如图2.1所示。
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图2.1 创建Access数据库
2.2.2 建立与数据库的连接
在利用LabVIEW 数据库工具包操作数据库之前，需要先连接数据库，这就像操作文件之前，先要打开文件一样。连接数据库有两种方法：
1． 利用DSN连接数据库
LabVIEW 数据库工具包基于ODBC(Open Database Connectivity)技术，如图2.2所示，在使用ODBC API函数时，需要提供数据源名DSN(Data Source Names)才能连接到实际数据库，所以我们需要首先创建DSN。
图2.2 LabVIEW 数据库工具包基于ODBC技术
【背景知识】ODBC(Open Database Connectivity，开放数据库互连)是微软公司开放服务结构(WOSA,Windows Open Services Architecture)中有关数据库的一个组成部分，它建立了一组规范，并提供了一组对数据库访问的标准API（应用程序编程接口）。这些API利用SQL来完成其大部分任务。ODBC本身也提供了对SQL语言的支持，用户可以直接将SQL语句送给ODBC。
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在“Windows控制面板”中双击“管理工具”，然后双击“数据源”，进入ODBC数据源管理器，如图2.3所示。
图2.3 ODBC数据源管理器
User DSN(用户数据源名)选项卡下建立的数据源名只有本用户才能访问，System DSN(系统数据源名)选项卡下建立的数据源名在该系统下的所有用户都可以访问。User DSN选项卡下点击按钮，会弹出数据源驱动选择对话框，然后选择Microsoft Access Driver(*.mdb)，如图2.4所示。
图2.4 数据源驱动选择对话框
点击“Finish”按钮后，会弹出ODBC Microsoft Access Setup窗口，在Data Source Name填入一个名字，比如iPhoneData，然后在Database栏中单击Select按钮选择先前已经建立好的iPhoneData.mdb数据库文件，其它参数保持默认，单击OK按钮，如图2.5所示。
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图2.5 ODBC Microsoft Access Setup窗口
完成上述设置后，就可以在User DSN选项卡下看到新建的DSN了。单击OK按钮完成DNS的建立。打开随本文的程序：ConnectionExample.vi，在DSN Name中填入刚建好的DSN名并运行，如图2.6所示。
图2.6 利用DSN连接数据库
【注意】使用DSN连接数据库需要考虑移植问题，当你把代码发布到其它机器上时，需要手动为其重新建立一个DSN。
2． 利用UDL连接数据库
Microsoft设计的ODBC标准只能访问关系型数据库，对非关系型数据库则无能为力。为解决这个问题，Microsoft还提供了另一种技术：Active数据对象ADO（ActiveX Data Objects）技术。ADO是Microsoft提出的应用程序接口（API）用以实现访问关系或非关系数据库中的数据。ADO使用通用数据连接UDL(Universal Data Link)来获得数据库信息以实现数据库连接。
在iPhoneData.mdb所在的文件夹下点击鼠标右键->新建->Microsoft Data Link，如图2.7所示，并把文件命名为“iPhoneData.udl”。
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图2.7 新建UDL文件
双击“iPhoneData.udl”，打开Data Link Properties对话框，在Provider选项卡中选择Microsoft Jet 4.0 OLE DB Provider，如图2.8所示，并点击Next>>按钮。
图2.8 选择Provider
在Connection选项卡中，选择已建立好的数据库文件，然后点击Test Connection按钮，
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如果没有什么问题的话，会弹出Test Connection succeeded的对话框，如图2.9所示。
图2.9 选择数据库源
创建好UDL后，打开随本文的程序：ConnectionExample.vi 在DSN Name中填入刚建好的DSN名并运行，如果成功的话，会如图2.10所示。
图2.10 利用UDL连接数据库
2.2.3 数据库连接的可移植性问题（话题）
用文本编辑器打开刚新建的“iPhoneData.udl”文件，其内容如下所示：
[oledb]
; Everything after this line is an OLE DB initstring
Provider=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0;Data Source=D:\Doc\ApplicationNotes\DatabaseAppNotes\data\iPhoneData.mdb;Persist Security Info=False
分号(;)后面的内容是注释可以不用搭理。Data Source后面是数据库的路径，所以，当数据库文件位置变化后，程序就会出错。
我们可以直接把“iPhoneData.udl”文件中的信息重新生成，然后传给DB Tools Open 7
Connection .vi，如图2.11所示。具体的实现可以参看本文附带的范例。
图2.11 GetDBPath.vi
在后面的程序中，本文都将使用 GetDBPath.vi来获得数据库的位置信息，然后传给DB Tools Open Connection .vi。
2.3 数据库基本操作
连接上数据库之后，就可以对数据库进行操作了。本节主要介绍数据库zui常用的几种基本操作，包括创建表格、删除表格、添加记录、查询记录。
2.3.1 创建一个表格
数据库是以表的形式来记录数据的，如图2.12所示，大家可以用Access打开一个数据库文件来体验一下。
图2.12 数据库里的表格
数据表的每一行，表示一条记录(Record)；每一列，表示记录中的字段(Field)，说的通俗点就是记录中的一项内容，比如测试时间。能够*标识表中某一行的属性或属性组，叫主键(Primary Key)，一个表只能有一个主键，但可以有多个候选索引。因为主键可以*标识某一行记录，所以可以确保执行数据更新、删除的时候不会出现张冠李戴的错误。
创建数据表由LabVIEW 数据库工具包中的实现。参数中的Table，为被创建的数据表表名，Column Information表格每一列的属性，如图2.13所示。
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图2.13 column information
需要注意的是column information中的Data type设置部分，LabVIEW的数据类型有许多种，而这里的Data type选项只有几种，所以必须清楚LabVIEW数据类型和Column information中的Data type的对应关系，如表2.1所示。
表2.1 对应关系
LabVIEW 数据类型
数据库数据类型
Number
Number
String/Path
String
Array
Binary
Cluster
Binary
Boolean
String or Number
Enum
Number
Variant
Binary
Picture control
Binary
WDT
Binary
Refnum
Not supported
I/O Channel
String
Complex Numbers
Binary
知道了这个对应关系后，创建数据库表格便是一件很容易的事情，范例程序如图2.14所示，具体代码请参考CreateTable.vi。
图2.14 创建数据库表格代码
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如果数据库表格创建成功，大家可以用Access打开数据库，看到自己创建的表格。
2.3.2 删除一个表格
与数据库表格创建相对应的是数据库表格删除，由实现。将需要删除的数据库的名字告诉DB Tools Drop Table.vi即可完成数据库表格的删除操作。具体实现如图2.15所示。
图2.15 删除数据表格
【分享】表格创建和删除的参数非常相似，可以很方便的在一个VI里面同时实现表格的创建和删除操作。
2.3.3 添加一条记录
添加一条记录由来实现，DB Tools Insert Data.vi需要三个主要的参数：table(数据表名)告诉DB Tools Insert Data.vi往数据库里的哪个表格插入数据；data，告诉DB Tools Insert Data.vi插入什么数据；columns对应插入的列的名字，其数据类型是一个字符串数组。添加记录的范例程序如图2.16所示。
图2.16 添加一条记录
LabVIEW 数据库工具包提供了一个工具VI，可以把数据表的column名字读出来传给DB Tools Insert Data.vi，这样可以省去手动输入column名字的工作。
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2.3.4 查询一条记录
数据能存储到数据库之后，下一个要考虑的操作即是如何把数据读出。把数据从数据库中读出的VI是，我们只需要告诉DB Tools Select Data.vi读取哪个数据表格，DB Tools Select Data.vi就会把该表格中的所有数据读出来，如图2.17所示。
图2.17 从数据库中读出数据
从读出的数据是动态数据类型，需要通过函数把动态数据类型转换成正确的数据类型。
大多数情况下，我们并不需要把数据库中的数据全部读出来。比如，数据库中已经有1000条记录了，每次都要把1000条记录读出来，费时费力。
LabVIEW 数据库工具包*支持SQL语言，在的optional clause输入端按照SQL语法输入条件语句，即可读出感兴趣的数据。SQL语言非常简单，如果从来没有接触过SQL语言，可以花一点时间学习一下。LabVIEW 数据库工具包的用户手册附录A上有SQL的快速参考手册。SQL的条件查询语法格式如图2.18所示。
图2.18 SQL的条件查询语法格式
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已经把SELECT语句预先集成好了，我们只需要在optional clause输入端加入WHERE语句部分即可，如图2.19所示。范例程序从TestResult这张表里把字段TestTime等于字符串“2008-8-27 16:24:34”的记录读出来。
图2.19 读出感兴趣的数据
【参考知识】WHERE语句可包括各种条件运算符：
比较运算符(大小比较)：>、>=、=、<、<=、<>、!>、!<
范围运算符(表达式值是否在的范围)：BETWEEN…AND… NOT BETWEEN…AND…
列表运算符(判断表达式是否为列表中的项)：IN (项1,项2……) NOT IN (项1,项2……)
模式匹配符(判断值是否与的字符通配格式相符):LIKE、NOT LIKE
空值判断符(判断表达式是否为空)：IS NULL、NOT IS NULL
逻辑运算符(用于多条件的逻辑连接)：NOT、AND、OR
2.4 数据库操作
数据库操作除了创建表格、删除表格、添加记录、查询记录外，常用的还有删除记录、更新现有数据等操作。由于这些操作并没有现成的VI，所以需要借助SQL语言来实现。
2.4.1 在LabVIEW中执行SQL语言案例研究
如前所述，绝大部分DBMS都支持SQL语言，LabVIEW 数据库工具包实现的实质也是基于SQL语言，它为不熟悉SQL语言的用户把SQL语言封装了起来，以方便他们使用。2.3节的操作都是基于已封装好的VI。
双击，打开它的程序框图，如图2.20所示，让我们一起来研究一下它的实现过程。
图2.20 DB Tools Select Data的代码实现
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如图2.20所示，DB Tools Select Data.vi先创建了SQL语句，然后用来执行SQL语句，以此实现对数据库的操作。
在本节中，我们也沿用这种模式，直接用SQL来实现LabVIEW 数据库工具包中没有提供的功能。
2.4.2 用SQL实现数据查询操作
了解了LabVIEW如何执行SQL语言后，我们可以重新实现2.3.4查询一条记录的功能，范例程序如图2.21所示。
图2.21 用SQL查询记录
2.4.3 用SQL实现删除一条记录
通过查阅SQL参考手册，我们知道删除一条记录的语句是“dee”，其语法为：
DELETE FROM table_name
WHERE column_name = some_value
参考图2.21，我们很容易实现删除一条记录的操作，如图2.22所示。
图2.22 删除一条记录
在使用“dee”语句时，需要注意：
1. “dee”语句不能删除单个字段的值，只能删除一行、多行、所有行或一行也不删除；
2. “dee”语句仅能删除记录，不能删除表本身；删除表要用“drop”语句，这也是为什么LabVIEW 数据库工具包中删除表的VI叫Drop Table。
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2.4.4 压缩数据库，释放多余空间
删除了记录后，你会惊奇的发现数据库文件并没有减小，就算把所有的数据全部都删除掉，结果也一样。这是因为数据库在使用一段时间后，时常会出现因数据删除而造成数据库中空闲空间太多的情况，这时就需要减少分配给数据库文件和事务日志文件的磁盘空间，以免浪费磁盘空间。
Microsoft提供了一个压缩数据库的方法，请参考How To Compact Microsoft Access Database Through ADO。其基本思想是，使用ADO的扩展： Microsoft Jet OLE DB Provider and Replication Objects (JRO)中的方法：CompactDatabase。Jet对象在文件Msjro.dll里面，如图2.23所示。
图2.23 Msjro.dll文件
下面将简单介绍一下在LabVIEW中访问Jet对象的方法：
在前面板上放一个，在右键菜单中选择”Select Active Class”->”Browe…”，如图2.24所示。
图2.24 选择Jet Engine
在弹出的Select Object From Type Library窗口中点击Browse按钮，按照图2.24所示的路径选择Msjro.dll。然后在Objects选择框中选择JetEngine(JRO.JetEngine.2.6)，点击OK按钮，如图2.25所示。
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图2.25 选择Jet对象
在程序框图中放置一个方法节点，并选择方法CompressDatabase，如图2.26所示。到此为止，就实现了在LabVIEW中调用Jet对象的CompressDatabase方法。
图2.26 调用CompressDatabase方法
由于这个方法仅仅对原数据库做了一个压缩后的备份，所以，还需要把原文件移除，用这个备份来替代原数据库文件。详细实现请参考Access File Compress Database.vi。
2.4.5 用SQL实现修改数据操作
SQL中，修改一条记录的语句是“update”，其语法为：
UPDATE table_name
SET column_name = new_value
WHERE column_name = some_value
修改一条记录的范例程序，如图2.27所示：
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图2.27 修改一条记录
2.5 本章总结
本章介绍了大多数zui常用的数据库操作及在LabVIEW平台下的实现方法。SQL语言是一种数据库操作的通用语言，不仅在LabVIEW数据库工具包中可以用到，在其它语言(如VB,VC)平台下也可以使用。希望大家通过上面的操作不仅学习了LabVIEW数据库工具包，也熟悉了SQL语言。
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第3章 一个完整的数据库工程范例
本章将给出一个工程项目，用于对本文介绍的知识进行消化和总结。
3.1 工程项目要求
读者学完labVIEW数据库工具包后，可以按照如下要求，实现一个测试项目工程：
1. 测试iPhone的Power是否合格；
2. 测试iPhone耳机的THD曲线；
3. 测试iPhone的触摸屏；
4. 测试iPhone麦克风的声压级(SPL)；
5. 完成测试后，把这些测试结果记录到数据库中；
6. 能够读入数据库，并能按要求检索数据；
7. 能按照测试时间等内容对结果进行升序或降序排列。
该工程项目的界面如图3.1和图3.2所示。
图3.1 iPhone测试界面
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图3.2 iPhone测试数据分析界面
具体代码可以参考随本文的范例：DatabaseExample.lvprj。
3.2 生成可执行文件(*.exe)
在2.2.3节中，我们讨论了数据库连接的可移植性问题，如果使用本文介绍的方法，则在生成可执行文件的过程中不用关心UDL文件等问题。在生成可执行文件的过程中*需要注意的是把所用到的数据库文件添到到可执行文件的支持文件(Support files)中去。
步骤一：把数据库文件添加到工程中去，如图3.3所示。
步骤二：在Build specification的Source file选项中，把数据库文件iPhoneData.mdb添加到Support file中，这样iPhoneData.mdb会被加入Support Directory。如图3.4所示。
其它设置与通常生成可执行文件的基本步骤一样，点击”Build”按钮即可生成可执行文件。
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图3.3 把数据库文件添加到工程
图3.4 把数据库文件添加到Support files中
如果出现生成的可执行文件无法执行数据保存和检索的操作，请检查执行文件和数据库文件的相对路径是否正确。
3.3 生成安装文件(Installer)
生成安装文件，我们所要考虑的问题是，目标机上是否有对LabVIEW数据库工具包的支持——MDAC2.5。
LabVIEW数据库工具包已经自带了MDAC2.5的安装文件——mdac_typ.exe，所以，我们需要把mdac_typ.exe添加到安装文件中去。让安装文件在安装过程中把MDAC2.5替我们装到目标机上。
步骤一：把mdac_typ.exe添加到工程中，如图3.5所示。mdac_typ.exe在LabVIEW安装路径
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\National Instruments\LabVIEW 8.2\Database\MDAC中。
图3.5把mdac_typ.exe添加到工程中
步骤二：在Source File里面先把已编译好的可执行文件添加到ProgramfileFolder中去，然后把mdac_typ.exe添加到data文件夹中去，如图3.6所示。
图3.6 把mdac_typ.exe添加到data文件夹中
步骤三：在Advanced设置窗口中，把mdac_typ.exe添加到Run Executable after installation中，如图3.7所示。
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图3.7 添加mdac_typ.exe到Run Executable after installation
其余步骤与通常制作安装文件的步骤一致，zui后点击Build即可生成安装文件了。
到此，大功终于告成了，还等什么，赶快亲手去试试?。
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第4章 后记
“I hear and I forget;
I see and I remember;
I do and I understand.”
眼见为实，耳听为虚，任何事都要亲自付以行动才能真真正正的理解。在LabVIEW这样一个非常适合工程师和科学家的平台上，多尝试，多实践是工程能力增长的不二法门。
拙作肯定存在不少问题，有任何问题，可以给我: jing.zhang.zju，真心希望能与大家一起分享一起讨论。
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