LabVIEW数据记录和存储(四)—XML文件

XML（eXtensible Markup Language）是一种目前广泛使用的数据传输和存储的格式，其本质上是一种文本文件，可以使用任何一个文本编辑工具打开和修改。类似于HTML，XML被设计为具有自我描述性，也是使用标签定义文档的结构和含义。本文仅仅是介绍LabVIEW中对XML文件的操作方式和支持函数，关于XML语言本身可以参见相关书籍和文档，如W3school网站。
在测试测量领域中，XML文件通常被用来传递应用程序的配置文件和参数，这与ini文件的作用类似，也有不少的程序员将二者进行对比。这里举个简单的说明实例，说明对于ini和XML如何处理保存图 17所示的仪器配置列表。该文件主要存储各种仪器的参数信息，如name（名称）、address（地址）、description（描述）。但是文件对各种仪器进行分类，根据仪器功能分为AC Source、DC Source等。


图 17 仪器配置列表实例
对ini文件来说，表述图 17所示的结构简直就是一场“灾难”，因为它仅仅是一种两层的结构体系，无法准确地表述这种多种的树形结构。无论怎样设计section和key，始终无法满足条理清晰、结构简单和检索方便的要求。XML由于其本身的多层次设计特点却完全能够胜任此类描述，如下所示。

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Instr1
GPIB::1
本仪器用于UUT1供电。

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Instr2
GPIB::2
本仪器用于UUT2供电。


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Instr3
GPIB::3
本仪器用于UUT3供电。

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Instr4
GPIB::4
本仪器用于UUT4供电。


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Instr5
GPIB::5
测量1-10#点电压。


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Instr6
GPIB::6
监控11-12#电压。

在浏览器中（IE、Firefox等）打开该XML文件，可以看到其树形的结构，非常吻合图 17所示的要求。当需要扩展仪器或类型时，只要增加相应的元素节点即可。因此，相对ini文件，XML文件在描述比较复杂的文档结构时具有非常明显的优势。
LabVIEW提供了两类处理XML文件的VIs，如图 18所示，依次为LabVIEW Schema和XML Parser。前者是将LabVIEW中产生的相关数据，如waveform、string、array、cluster等按照内置的XML Schema（XSD）文件产生符合XML验证的XML字符串；后者是使用XML DOM对象访问和解析XML文件。


图 18 XML函数选板
图 19所示为LabVIEW Schema函数选板中的函数列表，其功能非常清晰明了。

1. Flatten To XML：将LabVIEW中的数据转化为符合XML语言规范的XML字符串。这种转换是根据预定义的XML Schema文件实现的，默认路径为vi.libUtilityLVXMLSchema.xsd。目前LabVIEW并不支持自定义的XML Schema，也不支持LabVIEW对某个数据的自定义标记。
2. Unflatten From XML：这是与Flatten To XML作用相反的函数，它根据XML Schema将XML字符串转化为LabVIEW可识别的数据类型。
3. Write to XML File：将XML字符串写入XML文件中。
4. Read From XML File：从XML文件中读取XML字符串。
5. Escape XML：将特殊字符串转换为符合XML语法的字符。它可以将<、>、&、、"转换为、>、、'、。
6. Unescape XML：与Escape XML函数的功能相反。

图 19 LabVIEW Schema函数选板
图 20是利用图 19所示的函数将LabVIEW中产生的数据转换为XML字符串并写入XML文件中。LabVIEW会自动根据XSD文件将double、string和cluster数据转换为XML字符串，而程序员无法自定义转换的具体方式和内容。


图 20 将LabVIEW数据类型转换为XML文件
将XML文件中的字符串转换为LabVIEW中的数据类型，只需要使用LabVIEW Schema中的函数就可以了，如图 21所示。


图 21 将XML文件转换为LabVIEW数据类型
从图 19 ~ 图 21可以看出，将LabVIEW中的相关数据转换为对应的XML字符串比较简单。但是在LabVIEW中程序员如何能够解析非LabVIEW生成的XML文档呢？如何获取任何一个XML文件中的XML元素和属性呢？LabVIEW中使用Xerces 2.7解析器处理XML文档，它需要使用到XML DOM（Document Object Model，文档对象模型），该对象模型主要是定义了一套访问和操作XML文档的标准方法。


图 22 XML Parse函数选板
本文将使用LabVIEW中的解析器解析图 17所示的XML文件，如图 23所示（下载）。本例希望读取所有的AC Source仪器配置信息，首先使用Load.vi函数打开XML文件，得到DOM Document指针；然后，使用Get First Matched Node.vi函数搜索XML文件中的ACSource元素，并得到该节点的指针；使用ChildNodesArray获取ACSource元素下所有的一级子元素，即instrument元素列表；然后依次获取Instrument元素中的各个子元素的文本值；最后，使用Close.vi关闭打开的节点。从图中可以看出，当ACSource元素中增加了新的仪器时，该读取VI不需要任何修改，非常易于扩展。


图 23 解析XML文件
需要说明的是，Get First Matched Node.vi函数XPath expression参数表示通过XPath语法定义的表达式，目前LabVIEW支持World Wide Web Consortium (W3C)制定的XPath 1.0。关于XPath的相关知识，可以参见W3C的网站或W3school网站。通过XPath语法，程序员可以非常方便地获取某个具体的元素节点。图 24使用XPath表达式直接获取了XML文件中DMM元素下第1个仪器的地址值。


图 24 使用XPath表达式获取address元素值
事实上，XML本身就是一门内涵丰富的语言，程序员可以使用它存储和传输具有复杂结构的数据。虽然XML在很多方面都优于ini文件，但是ini文件由于其便捷的操作性仍然被大量用于应用程序的配置应用中。