LabVIEW和TestStand中调用Python编程

LabVIEW和TestStand中调用Python编程

作者： ***

来源：《计算机时代》2020年第07期

摘要：為了采用Python编程来完成计算机测试测量任务，对LabVIEW和TestStand编程

环境中调用Python编程的工具和方法进行了研究。介绍了在LabVlEW中通过LabPython模

块、Python集成工具包、Python生成的动态链接库和LabVIEW2018内置函数节点调用Python

脚本的方法，以及在TestStand中通过调用Python生成的动态链接库、由LabVIEW封装

Python模块生成的VI和通过TestStand附加软件工具调用Python脚本的方法。结合Python代

码实列，分析了在程序调用中的关键配置信息及步骤，给出在LabVIEW中和TestStand中调用

Python的数据类型对应关系，推荐了相应的调用Python代码的方式。

关键词：LabVIEW;TestStand;Python;调用;动态链接库

中图分类号：TP311.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8228（2020）07-54-05

0引言

Python是一种解释型、面向对象、动态数据类型的高级计算机程序设计语言。近几年随着

人工智能应用的火热，Python语言在大数据、图像识别、深度学习等方面得到了广泛的应用。

而在计算机测试测量领域，则更多地使用TeststaJld结合LabvIEW编程，实现通信、数据采

集、信息交互等功能。鉴于Python的易用、免费、具有丰富的库资源以及在数据处理和协议

分析方面的优势，使用TeststaJld和LabvIEw调用Python模块快速实现自动化测试，会越来越

多地应用到实际的测试项目中，这也是近年来使用图形化编程工具的用户群呼声最高的热点技

术之一。因此，研究并发掘LabVlEW和TeststaJld中各种调用Python编程的工具和方法，找

到更佳、更便捷的调用方法，对于自动化测试脚本程序编写，具有很好的实用价值。

1LabVlEW中调用Pvthon模块

LabvIEW是由美国国家仪器（NI）公司研制开发的一种图形化程序开发环境，是开发计

算机测量与控制软件的理想选择。LabVIEW调用Python模块通常有四种方法，每种调用方法

在使用前都需要先安装Pymon开发环境并配置环境变量。

1.1通过LabPython模块调用

LabPymon是免费的OpenG工具库中的子模块，它是一个执行Python脚本的LabVIEW工

具，内含一套调用Python脚本的函数节点。使用LabPython模块来将Python程序引入

LabVlEW中，可以使用市面上现有Python工具库，方便LabVlEW编程。

通过VIPM可以安装OpenG工具库，安装后LabPython函数选板会集成到User.1ib库中，

用户可以在View→FunctionPalette→User Libraries→LabPython位置找到它，并可使用

LabPython函数选板中列出的常用函数节点。实际使用LabPython工具库调用Python脚本编写

应用程序时，LabPython功能并不专业且仅支持LabVIEW2009以前版本和Python2.x版本，故

本文不推荐使用也不过多探讨。

1.2通过Python集成工具包调用

PythonIntegration Toolkit for LabVlEW是由En-thought公司开发的商业软件，它为Python

和LabVlEW提供了一个新的无缝联接的方式。使用该工具包可以在Python和LabVIEW程序

间实现快速的双向通信，通过集成工具包中的工具节点可从LabV～W中直接调用Python函数

或方法，加载Python脚本到内存中。开发者可并行运行Python和LabVIEW，为调用的函数传

递参数，并从Python解释器中得到响应。

集成工具包函数选板中包含了调用Python脚本的函数节点，常用的函数节点包括New

Session，Pack，GetValue，Set Value，Call，Unpack，CloseSession等。使用LabPython中的函

数编写调用Python模块的方法和LabVlEW常规编程方法一致。调用Python脚本创建应用程序

时首先使用函数节点创建引用Python模块的会话，然后用函数节点传递

参数数据给Python脚本，接着用指定调用的Python函数或方法的名称并执行调用，再

从Python解释器中取回执行结果，最后关闭会话。编写调用Python脚本的应用程序如图l。

该工具包是收费的商业软件，兼容Python2.x和Python3.x版本，调用Python脚本比较便

捷，其功能比LabPython强大。但Enthought集成工具包产品由Enthought公司提供支持，NI

并不直接提供技术支持/服务。由于是商业收费软件且价格不菲，LabVIEW/Python集成工具包

并不常用。

1.3通过Python生成动态链接库调用

动态链接库（DLL）是软件开发中一种非常重要的跨语言协作方式。把Python语言写成

的脚本编译成DLL，能够提供给诸如c++、c#、LabVIEW等编程语言调用，这能够在很大程

度上提高软件的开发效率。但是，虽然Python可以调用其他语言生成的动态库，Python作为

一种脚本语言，本身是不能直接编译生成动态库的。为了生成动态库，可以借助Cython，将

Python脚本变成c语言文件并创建DLL。具体如何使用Cython把Python程序创建生成为DLL

的过程，可以参考Cython官网相关资料，本文不展开阐述。

LabVIEW语言是一种图形化编程语言，结合DLL这种跨语言的编程协作，可以大大弥补

它固有的不足，比如一些复杂算法处理。LabVIEW中调用由Python创建生成的DLL的方法和

调用其他编程语言生成的DLL的方法并无本质区别。可以使用LabVlEW函数选板中

Functions→Connectivity→Libraries&Executables下的Call Library Function Node函数节点。把

CallLibrary Function Node函数节点放置到LabVlEW框图编程区域，双击打开节点，在弹出的

窗口中配置调用库函数节点，如图2所示。

以调用目标函数Test（）为例，Test（）函数功能是实现取模运算并返回结果，函数原型

见下面Python代码：def Test（a，b）：

Mod-Value=a%b

return Mod——Value

首先在图2的函数选项卡中配置库文件和库函数，在Libraucname or path中选择需要调用

的文件，在Funcfionname下拉框中选择需要调用的目标函数Test（）。由于是

使用Cython把Python脚本生成为DLL，而Cython底层就是由c语言实现，所以在

Callingconvention调用规范中仍选用c。然后在参数配置选项卡中分别为各个参数指定数据类

型，并选择参数传递方式为传值或传参嘲。退出Call Library Function窗口后，为输入参数赋

值，运行LabVIEW程序，即可执行Python编写的脚本函数。

需要特别指出的是，对于使用ActiveX/COM技术类型的DLL，需要先使用命

令注册，然后才可以调用DLL并使用其内部的函数。

1.4通过LabVlEW2018内置Python节点函数调用

自LabVlEW2018版开始，新版LabVlEW提供了三个可以调用Python脚本模块的接口函

数，位于函数选板Functions→Connectivity→Python位置。开发者拥有LabVIEW2018许可证

后，这三个接口函数是默认免费提供的。由于是NI官方提供的LabVlEW中调用Python接口

方式，其帮助文件和开发范例程序都比较完善。这是本文推荐的一种直接调用Python模块的

较好方式。

LabVIEW2018中提供的调用Python的相关函数有三个，分别是：①Open Python

Session，用于打开Python引用，为后续的操作程序创建Python会话;②Python Node，用于调

用Python脚本模块，并指定所调用的Python模块的函数;③Close Python Session，用于关闭

Python会话，以免内存泄漏。

LabVIEW2018中使用这三个函数调用Python脚本需要Python3.6或Python2.7开发环境，

Python版本号需要在调用Python模块时正确配置。另外，Python和LabVIEW的数据类型的匹

配有严格对应关系，如表l所示。在LabVIEW2019版中新增加了对NumPy库的Array数据类

型的支持。

基于Python3.6版本编写一个计算斐波那契数列的函数，保存为UTF-8格式并命名为

，源代码如下。

以LabVIEW2018内置的Python节点调用内的Fib（n）函数为例，先使用

OpenPythonSession节点打开一个会话，并配置脚本解析环境为Python3.6版本，确保输入的

Python版本号数据类型为字符串;然后采用PythonNode函数节点调用指定路径下的Python模

块，并输入函数名Fib和参数值n，同时输出函数返回值;最后用ClosePythonSession关闭会

话。LabVIEW编写的框图程序如图3所示。

2Testsland中调用Python模块

TestStand是一款测试管理软件，用于开发、执行和部署计算机测试系统软件。TestStand

中调用Python模块通常有3种方法。与在LabVIEW中调用Python模块类似，需要先安装

Python开发环境并配置环境变量。

2.1TestStand直接调由Python生成的DLL

前文提到，可以借助Cython将Python脚本变成c语言文件并生成动态链接库。同样，也

可以通过这种方式在TestStand中调用由Python脚本生成的DLL。

由于代码模块是DLL，在TestStand的插入面板中，模块适配器类型选择为C/C++DLL。

在Module选项卡内选定需调用的DLL路径后，Function下拉列表中会自动枚举出该DLL所有

的函数名称，选择DLL中的函数名，然后该函数对应的输入输出参数就列出在参数列表内，

选中一个参数，可以在右侧参数属性配置区域为该参数配置相应的属性，如参数类型，参数传

递方式等。如图4所示。最后为DLL内函数的输入输出参数配置对应TestStand内设定的变量

名，并且在Limit选项卡中设定测试结果的判定条件。

这种调用方式占用资源少，代码执行效率也很高，适用于采用Python语言实现复杂算法

函数的调用。

2.2TestStand调用由LabVIEW封装Python模块创建的VI

TestStand调用由LabVIEW创建的vI来编写测试序列是开发者常用的方式，也是对NI自

动化测试测量软件生态环境的充分应用。如前文所述，既然LabVIEW中有多种方式可以调用

Python脚本模块，那么TestStand中调用由LabVIEW封装Python模块后创建的Ⅵ，就成为另

外一种TestStand结合Python语言编程的途径。

首先，在TestStand的序列编辑器中，通过工具条中的选择适配器下拉列表来选择模块适

配器为LabVIEW。模块适配器的作用在于能够让TestStand正确识别并执行LabVIEW代碼模

块，它在TestStand引擎和LabVIEW代码模块之间提供了一条通道，TestStand可以传递参数

给LabVIEW代码模块，并从LabVIEW代码模块获取数据。确定模块适配器后，在步骤类型

中选择需要的测试步骤类型插入到序列程序中，并在步骤设置窗格中完善输入输出参数的数据

传递配置。这样即可在TestStand中加载LabVIEW封装Python模块的vI。

以调用目标函数Test（）为例，Test（）函数功能是实现取模运算并返回结果，函数原型

见下面Python代码：def Test（a，b）：

Mod-Value=a%b

return Mod——Value

首先在图2的函数选项卡中配置库文件和库函数，在Libraucname or path中选择需要调用

的文件，在Funcfionname下拉框中选择需要调用的目标函数Test（）。由于是

使用Cython把Python脚本生成为DLL，而Cython底层就是由c语言实现，所以在

Callingconvention调用规范中仍选用c。然后在参数配置选项卡中分别为各个参数指定数据类

型，并选择参数传递方式为传值或传参嘲。退出Call Library Function窗口后，为输入参数赋

值，运行LabVIEW程序，即可执行Python编写的脚本函数。

需要特别指出的是，对于使用ActiveX/COM技术类型的DLL，需要先使用命

令注册，然后才可以调用DLL并使用其内部的函数。

1.4通过LabVlEW2018内置Python节点函数调用

自LabVlEW2018版开始，新版LabVlEW提供了三个可以调用Python脚本模块的接口函

数，位于函数选板Functions→Connectivity→Python位置。开发者拥有LabVIEW2018许可证

后，这三个接口函数是默认免费提供的。由于是NI官方提供的LabVlEW中调用Python接口

方式，其帮助文件和开发范例程序都比较完善。这是本文推荐的一种直接调用Python模块的

较好方式。

LabVIEW2018中提供的调用Python的相关函数有三个，分别是：①Open Python

Session，用于打開Python引用，为后续的操作程序创建Python会话;②Python Node，用于调

用Python脚本模块，并指定所调用的Python模块的函数;③Close Python Session，用于关闭

Python会话，以免内存泄漏。

LabVIEW2018中使用这三个函数调用Python脚本需要Python3.6或Python2.7开发环境，

Python版本号需要在调用Python模块时正确配置。另外，Python和LabVIEW的数据类型的匹

配有严格对应关系，如表l所示。在LabVIEW2019版中新增加了对NumPy库的Array数据类

型的支持。

基于Python3.6版本编写一个计算斐波那契数列的函数，保存为UTF-8格式并命名为

，源代码如下。

以LabVIEW2018内置的Python节点调用内的Fib（n）函数为例，先使用

OpenPythonSession节点打开一个会话，并配置脚本解析环境为Python3.6版本，确保输入的

Python版本号数据类型为字符串;然后采用PythonNode函数节点调用指定路径下的Python模

块，并输入函数名Fib和参数值n，同时输出函数返回值;最后用ClosePythonSession关闭会

话。LabVIEW编写的框图程序如图3所示。

2Testsland中调用Python模块

TestStand是一款测试管理软件，用于开发、执行和部署计算机测试系统软件。TestStand

中调用Python模块通常有3种方法。与在LabVIEW中调用Python模块类似，需要先安装

Python开发环境并配置环境变量。

2.1TestStand直接调由Python生成的DLL

前文提到，可以借助Cython将Python脚本变成c语言文件并生成动态链接库。同样，也

可以通过这种方式在TestStand中调用由Python脚本生成的DLL。

由于代码模块是DLL，在TestStand的插入面板中，模块适配器类型选择为C/C++DLL。

在Module选项卡内选定需调用的DLL路径后，Function下拉列表中会自动枚举出该DLL所有

的函数名称，选择DLL中的函数名，然后该函数对应的输入输出参数就列出在参数列表内，

选中一个参数，可以在右侧参数属性配置区域为该参数配置相应的属性，如参数类型，参数传

递方式等。如图4所示。最后为DLL内函数的输入输出参数配置对应TestStand内设定的变量

名，并且在Limit选项卡中设定测试结果的判定条件。

这种调用方式占用资源少，代码执行效率也很高，适用于采用Python语言实现复杂算法

函数的调用。

2.2TestStand调用由LabVIEW封装Python模块创建的VI

TestStand调用由LabVIEW创建的vI来编写测试序列是开发者常用的方式，也是对NI自

动化测试测量软件生态环境的充分应用。如前文所述，既然LabVIEW中有多种方式可以调用

Python脚本模块，那么TestStand中调用由LabVIEW封装Python模块后创建的Ⅵ，就成为另

外一种TestStand结合Python语言编程的途径。

首先，在TestStand的序列编辑器中，通过工具条中的选择适配器下拉列表来选择模块适

配器为LabVIEW。模块适配器的作用在于能够让TestStand正确识别并执行LabVIEW代码模

块，它在TestStand引擎和LabVIEW代码模块之间提供了一条通道，TestStand可以传递参数

给LabVIEW代码模块，并从LabVIEW代码模块获取数据。确定模块适配器后，在步骤类型

中选择需要的测试步骤类型插入到序列程序中，并在步骤设置窗格中完善输入输出参数的数据

传递配置。这样即可在TestStand中加载LabVIEW封装Python模块的vI。