CN105468573A - 可配置式图表应用系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出的一种可配置式图表应用系统，旨在提供一种配置灵活，具有良好可扩展性和稳定性、通用性、易用性的图表应用系统。本发明通过下述技术方案予以实现：辅助工具辅助用户进行数据发送；配置工具通过图形化界面编辑、生成配置文件和数据接口文件，所生成的配置文件供图表显示系统使用；图表显示系统采用扩展插件式结构和自动注册插件式架构，实时驱动显示配置的各种图表基本操作分析，依靠配置文件进行初始化，接收来自数据端的驱动数据进行显示，采用OpenGL驱动图形显卡实时显示图形，通过插件结构将各种图表显示元素分离成独立的插件，通过一个插件运行框架来运行。本发明通过配置文件进行灵活配置，只需要调用自动生成的数据接口即可驱动图表的显示。

Description

可配置式图表应用系统

技术领域

本发明涉及一种应用于图表显示场合的应用系统架构和软件体系结构。

背景技术

新的数学模型时代虽然各种二维图表工具越来越多，功能越来越强，但是其基本模式决定了在处理复杂和实时性要求的情况下难以满足要求。很多时候仍然需要借助程序编码实现。现有的图表应用需求中，主要是采用现成的软件和控件，如OriginPro和XtremeToolkitPro的TCHART控件，通过硬编码的方式集成到应用中，或者通过商业软件加载固定格式的数据实现图表的显示。但是这些应用方式要么都靠硬编码，要么不能实时显示，要么只能显示固定格式的图表，要么不能显示海量曲线，要么扩展困难，通常很难兼顾通用、易用、稳定和可扩展。在上述软件和控件中，OriginPro是一种曲线分析工具，它主要关注于曲线数据的显示和分析，只支持几种固定格式的数据，并且不支持实时显示以及除曲线外的其它图表显示，如饼图、柱状图、星历图等。XtremeToolkitPro的TCHART控件是一个窗口控件，能实时显示曲线、柱状图和饼图，但不能高效的显示海量曲线，而且其开发过程完全依靠硬编码，修改非常不便，并且不容易扩展。再有就是完全从底层开发，这种方式工作量巨大，而且复杂，效率极为低下。如何结合现有技术的各个优点，既要避免硬编码，又要灵活配置，又要具有良好的可扩展性和稳定性，还要能实时显示海量曲线在技术和实现上是一种挑战，国内外迄今还没有这样的系统。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的完全依赖硬编码、工作量巨大且复杂、不能高效显示海量曲线、不易扩展，开发效率低下的不足之处，提供了一种配置灵活，图表开发具有良好可扩展性和稳定性、通用性、易用性，能够提高开发效率，降低开发难度的可配置式图表应用系统。

本发明的目的可以通过以下措施来达到。一种可配置式图表应用系统，包括配置工具、图表显示系统、辅助工具库,可配置式架构和插件式体系结构，其特征在于：辅助工具库提供通信库、进程窗口嵌入工具库和用于模拟用户发送数据给图表显示系统的数据模拟器，辅助用户进行数据发送；配置工具通过图形化界面实现对配置文件的编辑和生成，在生成配置文件的同时生成数据接口文件，所生成的配置文件供图表显示系统使用；图表显示系统采用插件式架构，实时驱动显示配置的海量曲线、饼图、柱状图、星历图，自由缩放、区域缩放、点信息拾取、十字分析线分析、图例项控制、滚屏设置、清屏操作和视图操作的各种图表基本操作分析，依靠配置文件进行初始化，初始化完成后接收来自数据端的驱动数据进行显示，采用OpenGL驱动图形显卡实时显示图形，通过插件结构将各种图表显示元素分离成独立的插件，通过一个插件运行框架来运行。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

本发明基于插件的可配置式图表应用系统架构，在应用架构上，采用了可配置式的架构，将应用分成图表显示系统、配置工具和辅助工具库，用户只需要在配置工具上通过“所见即所得”的方式编辑图表，生成配置文件供图表显示系统使用，生成数据接口供用户调用，屏蔽了底层通信细节和图形的显示细节。这种方式大大简化了图表应用的开发难度，提高了开发效率。将数据和显示隔离，提高了软件的通用性；生成的数据接口文件是根据配置文件来生成，底层根据配置可以采用UDP、共享内存、反射内存等通信方式，由辅助工具库进行封装，对用户完全屏蔽了细节，提高了软件的易用性。

本发明在图表显示系统的软件架构上，采用了插件式结构，将各种图表，如曲线、柱状图、饼图等都设计成了插件，这些插件都是独立的动态库，可以独立开发，只要将按照规范开发的插件放入特定的文件夹，系统就能自动注册和调用。采用这种方式，新增功能时，只需要独立开发新的插件，不需要更改运行框架的源代码和以前的插件，大大提高了系统的稳定性和扩展性。

本发明采用OpenGL驱动图形显卡实时显示，利用显卡的硬件加速能力，实现高效实时的图形显示。

本发明辅助工具库提供对几种通信模式和嵌入窗口的封装、以及用于模拟用户发送数据给图表显示系统的数据模拟器，方便了测试。

本发明插件式架构使系统具有很强的可扩展性和系统稳定性，采用了自动注册，组件独立开发的方式实现这种机制。通过配置工具“所见即所得”的方式生成配置文件和数据接口文件。图表显示系统根据配置文件进行初始化，然后接收数据接口发送的数据进行显示，辅助工具库帮助用户方便的进行二次开发。图表显示系统采用了一种便于扩展的插件式结构，支持图表的实时驱动显示，并且支持海量曲线的显示。

本发明将常见的图表应用的显示和数据分层架构，通过配置文件进行灵活配置，只需要调用自动生成的数据接口就可以驱动图表的显示，做到了灵活、通用、易用、稳定和可扩展。配置文件由配置工具生成和编辑，通过配置工具进行“所见即所得”的操作，可以编辑图表的窗口、视图、图表种类、颜色等等，编辑完成后生成配置文件和数据接口文件，所生成的配置文件供图表显示系统使用。图表显示系统加载配置文件进行初始化，完成后就可以接收驱动数据。驱动数据由用户调用配置工具生成的数据接口发送，底层屏蔽了实现细节。图表显示系统采用了一种便于扩展的插件式结构，各种图表元素，如曲线图、柱状图、饼图等都被设计成了插件，只要将这些插件放入特定的文件目录，系统会自动进行注册，然后被系统调用进行相应的显示。这种结构大大增强了系统的扩展能力和稳定性，如果有新的显示需求，只需要独立开发新的插件即可，不需要改动原有代码。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1是本发明可配置式图表应用系统的架构原理示意图。

图2是本发明可配置式图表应用系统的组成结构示意图。

图3是本发明可配置式图表应用系统活动流程示意图。

图4是本发明可配置式图表应用系统的插件式结构原理图。

具体实施方式

参阅图1。在以下描述的实施例中，可配置式图表应用系统包括：图表配置工具、图表显示系统、辅助工具库、可配置式架构和插件式体系结构。可配置式架构将图表应用进行分层架构，将图表应用的显示端和数据端分开，显示端独立成图表显示系统，数据端由配置工具根据配置文件生成用户数据接口来添加数据。数据端是用户自己的软件工程，里面只需要添加由配置工具根据配置文件生成的数据接口文件，简单调用数据接口就可以实现数据的发送，底层的通信细节由辅助工具库进行了封装，对用户是不透明的。数据端里数据接口也需要加载配置文件。连接显示端和数据端的纽带是配置文件和数据接口文件，配置工具管理配置文件和生成数据接口文件，配置文件设定了图表显示端里图表的窗口、视图布局、图表元素及其属性、背景属性、通信方式以及性能平衡，这些设置都是通过“所见即所得”的方式实现的，人机交互界面友好，操作简便。

配置文件则由提供可视化编辑的配置工具来管理。配置工具以可视化的方式编辑图表应用，生成配置文件和数据接口文件，图表显示系统加载配置文件进行初始化，接收来自用户通过数据接口发送的图表数据进行显示。辅助工具库提供底层的通信封装和嵌入窗口的封装，辅助用户进行数据发送。

图表显示系统显示图表和一些基本操作分析包括：海量曲线显示、饼图显示、柱状图显示、星历图显示、自由缩放、区域缩放、点信息拾取、十字分析线分析、图例项控制、滚屏设置、清屏操作、视图操作。图表显示系统依靠配置文件进行初始化，初始化完成就可以正确接收来自于数据端的驱动数据，从而进行图表的显示。图表显示系统采用了一种插件式架构，每种图表元素都是一个插件，这些插件都由专门的系统开发人员负责开发，图表显示系统采用了一种便于扩展的插件式结构，各种图表元素，如曲线图、柱状图、饼图等都被设计成了插件，只要将这些插件放入特定的文件目录，系统会自动进行注册，然后被系统调用进行相应的显示。

参阅图2。可配置式图表应用系统包括了配置工具、图表显示系统和辅助工具库。其中：辅助工具库用于辅助用户进行图表应用开发，辅助工具库提供通信库、进程窗口嵌入工具库和用于模拟用户发送数据给图表显示系统的数据模拟器，辅助用户进行数据发送；配置工具用于编辑配置文件和生成数据接口文件，配置工具通过图形化界面实现对配置文件的编辑和生成，在生成配置文件的同时生成数据接口文件，所生成的配置文件供图表显示系统使用。配置工具进行“所见即所得”的操作，可以编辑图表的窗口、视图、图表种类、颜色等等。配置工具由窗口管理器、视图管理器、文件管理器、布局管理器、图元管理器和代码生成器组成，其中窗口管理器负责窗口相关的操作；视图管理器负责视图相关的操作；文件管理器负责配置文件的操作；布局管理器负责窗口和视图的布局操作；图元管理器负责各种图表元素的管理，包括图标和属性；代码生成器负责根据配置文件生成数据接口文件。

图表显示系统用于显示各种图表和进行一些操作。图表显示系统采用插件式架构，实时驱动显示配置的海量曲线、饼图、柱状图、星历图，自由缩放、区域缩放、点信息拾取、十字分析线分析、图例项控制、滚屏设置、清屏操作和视图操作的各种图表基本操作分析，依靠配置文件进行初始化，初始化完成后接收来自数据端的驱动数据进行显示，采用OpenGL驱动图形显卡实时显示图形，通过插件结构将各种图表显示元素分离成独立的插件，通过一个插件运行框架来运行。

图表显示系统包括：插件注册器、插件管理器、窗口管理器、视图管理器、配置管理器和数据管理器，其中，插件管理器包含平行并联的曲线图插件、柱状图插件、星历图插件和饼图插件；插件管理器负责插件注册器的创建和销毁，从注册器插件槽获取插件信息，获取特定接口传递给框架进行调用，显示相应插件图元；插件注册器负责管理插件的注册，调用插件的注册接口，在识别到符合规范的插件后就把相关信息放入插件槽供插件管理器使用；窗口管理器负责管理主窗口和插件的窗口，调用插件与窗口相关的接口；视图管理器负责插件的视图管理，调用插件与视图相关的接口；配置管理器负责配置文件的解析和相关操作；数据管理器负责根据配置文件接收和解析驱动数据。插件是实现规定接口和一定显示功能的独立模块，插件包括曲线图插件、柱状图插件、星历图插件和饼图插件，如有新需求，只需要增加插件即可。对图表显示系统还可以进行一些操作，包括鼠标滚轮自由缩放、视图最大最小化、曲线滚屏周期设置、区域缩放、信息点查询、图例项控制显隐、十字分析线分析以及清屏和截屏等人机交互操作。

辅助工具库包括通信工具库、进程窗口嵌入工具库和数据模拟器，其中，通信工具库对UDP、共享内存和反射内存进行了封装，辅助用户进行数据的发送和接收；进程窗口嵌入工具库提供了将进程窗口嵌入到另外进程窗口中的功能，辅助用户进行图表显示嵌入式开发；数据模拟器模拟数据端的数据发送，用于测试配置文件的正确性和合理性以及辅助插件开发过程中的调试。

参阅图3。整个可配置式图表应用系统是从用户启动配置工具开始，可以打开配置文件或新建配置文件，然后以图形化的方式在配置工具提供的界面上进行图形化编辑，包括设置图表应用的窗口、视图、添加图表元素及其属性以及设置通信相关参数。编辑完成后保存配置文件，这时就可以根据配置文件启动图表显示系统，同时生成数据接口文件。生成的接口文件加入用户的软件工程，调用接口文件里接口函数添加数据，然后进行发送数据。图表显示系统被启动后，先是读取配置文件，然后进行初始化，完成后接收驱动数据和显示图形。

参阅图4。在插件架构的原理中，插件架构主要包括插件管理器、插件注册器和插件三个部分。其中，插件由插件注册模块、插件数据模块、插件销毁模块和插件显示模块组成。插件注册模块包括了插件的规范号、标示、名称、类别等基本信息，负责提供插件自身的注册接口。插件数据模块提供数据输入接口供插件管理器调用，获取驱动数据。插件销毁模块负责插件接收管理器发出的销毁信息，然后清空插件所占资源。插件显示模块负责模块显示相关的功能。插件注册器由插件管理器负责创建和销毁，插件被放入特定文件目录，注册器遍历文件目录，获取插件的注册接口，如果是符合规范的插件就将其信息放入插件槽，插件槽里保存了插件的标示、名称、内存地址。插件管理器遍历插件注册器插槽，获取插件的标示、名称、内存地址，然后从图表显示系统的数据管理器获取驱动数据通过插件接口传递给插件，运行框架通过插件管理器调用插件显示模块接口实现插件的显示功能。当程序结束时，插件管理器调用插件的销毁模块接口实现插件的卸载。

Claims (10)

1.一种可配置式图表应用系统，包括配置工具、图表显示系统、辅助工具库,可配置式架构和插件式体系结构，其特征在于：辅助工具库提供通信库、进程窗口嵌入工具库和用于模拟用户发送数据给图表显示系统的数据模拟器，辅助用户进行数据发送；配置工具通过图形化界面实现对配置文件的编辑和生成，在生成配置文件的同时生成数据接口文件，所生成的配置文件供图表显示系统使用；图表显示系统采用扩展插件式结构和自动注册插件式架构，实时驱动显示配置的海量曲线、饼图、柱状图、星历图，自由缩放、区域缩放、点信息拾取、十字分析线分析、图例项控制、滚屏设置、清屏操作和视图操作的各种图表基本操作分析，依靠配置文件进行初始化，初始化完成后接收来自数据端的驱动数据进行显示，采用OpenGL驱动图形显卡实时显示图形，通过插件结构将各种图表显示元素分离成独立的插件，通过一个插件运行框架来运行。

2.如权利要求1所述的基于插件的可配置式图表应用系统架构，其特征在于，可配置式架构将图表应用进行分层架构，将图表应用的显示端和数据端分开，显示端独立成图表显示系统，数据端由配置工具根据配置文件生成用户数据接口来添加数据。

3.如权利要求2所述的可配置式图表应用系统，其特征在于，连接显示端和数据端的纽带是配置文件和数据接口文件，配置工具管理配置文件和生成数据接口文件，配置文件设定了图表显示端里图表的窗口、视图布局、图表元素及其属性、背景属性、通信方式以及性能平衡，这些设置都是通过“所见即所得”的方式实现的。

4.如权利要求3所述的可配置式图表应用系统，其特征在于，配置文件由提供可视化编辑的配置工具来管理。

5.如权利要求1所述的可配置式图表应用系统，其特征在于，配置工具由窗口管理器、视图管理器、文件管理器、布局管理器、图元管理器和代码生成器组成，其中，窗口管理器负责窗口相关的操作；视图管理器负责视图相关的操作；文件管理器负责配置文件的操作；布局管理器负责窗口和视图的布局操作；图元管理器负责各种图表元素的管理，包括图标和属性；代码生成器负责根据配置文件生成数据接口文件。

6.如权利要求1所述的可配置式图表应用系统，其特征在于，图表显示系统包括：插件注册器、插件管理器、窗口管理器、视图管理器、配置管理器和数据管理器，其中，插件管理器包含平行并联的曲线图插件、柱状图插件、星历图插件和饼图插件；插件管理器负责插件注册器的创建和销毁，从注册器插件槽获取插件信息，获取特定接口传递给框架进行调用，显示相应插件图元；插件注册器负责管理插件的注册，调用插件的注册接口，在识别到符合规范的插件后就把相关信息放入插件槽供插件管理器使用；窗口管理器负责管理主窗口和插件的窗口，调用插件与窗口相关的接口；视图管理器负责插件的视图管理，调用插件与视图相关的接口；配置管理器负责配置文件的解析和相关操作；数据管理器负责根据配置文件接收和解析驱动数据。

7.如权利要求1所述的可配置式图表应用系统，其特征在于，插件是实现规定接口和一定显示功能的独立模块，插件包括曲线图插件、柱状图插件、星历图插件和饼图插件，

8.如权利要求1所述的可配置式图表应用系统，其特征在于，辅助工具库包括通信工具库、进程窗口嵌入工具库和数据模拟器，其中，通信工具库对UDP、共享内存和反射内存进行了封装，辅助用户进行数据的发送和接收；进程窗口嵌入工具库提供了将进程窗口嵌入到另外进程窗口中的功能，辅助用户进行图表显示嵌入式开发；数据模拟器模拟数据端的数据发送，用于测试配置文件的正确性和合理性以及辅助插件开发过程中的调试。

9.如权利要求1所述的可配置式图表应用系统，其特征在于，图表显示系统被启动后，先是读取配置文件，然后进行初始化，完成后接收驱动数据和显示图形。

10.如权利要求1所述的可配置式图表应用系统，其特征在于，插件架构包括插件管理器、插件注册器和插件，其中，插件由插件注册模块、插件数据模块、插件销毁模块和插件显示模块组成，插件注册模块包括了插件的规范号、标示、名称和类别基本信息，负责提供插件自身的注册接口；插件数据模块提供数据输入接口供插件管理器调用，获取驱动数据；插件销毁模块负责插件接收管理器发出的销毁信息，然后清空插件所占资源；插件显示模块负责模块显示相关的功能；插件注册器由插件管理器负责创建和销毁，插件被放入特定文件目录，注册器遍历文件目录，获取插件的注册接口，如果是符合规范的插件就将其信息放入插件槽，插件槽里保存了插件的标示、名称、内存地址；插件管理器遍历插件注册器插槽，获取插件的标示、名称、内存地址，然后从图表显示系统的数据管理器获取驱动数据通过插件接口传递给插件，运行框架通过插件管理器调用插件显示模块接口实现插件的显示功能。