摘要：電路原理圖的顯示是開發(fā)電路故障診斷等軟件中的關(guān)鍵技術(shù)。本文利用Visual C++6.0和面向?qū)ο蠓椒ㄩ_發(fā)了Protel99原理圖顯示庫。在分析Protel99原理圖文件的格式的基礎(chǔ)上，詳細描述了顯示庫的主要的類和方法函數(shù)的設(shè)計原理。顯示庫在某電源測試臺軟件中得到成功的應(yīng)用，稍作修改，便可用于其它矢量圖形的顯示，如AutoCAD圖形。

關(guān)鍵詞： Protel99；原理圖；Visual C++；面向?qū)ο?/p>

 1 引言

在進行電路故障診斷等軟件設(shè)計時，會遇到電路圖的顯示、拓撲分析等問題。在自己的程序中，直接實現(xiàn)上述功能是不現(xiàn)實的。Protel99是國內(nèi)使用非常廣泛的電路圖的繪制工具，于是筆者開發(fā)了Protel99原理圖顯示庫，該顯示庫讀取Protel99生成的原理圖文件，完成電路圖的顯示、拓撲分析等功能，為測試人員提供盡可能多的測試信息，引導(dǎo)測試人員進行故障隔離定位及元件的檢測、方便電路的維修。具體如下：①讀取Protel99原理圖文件，轉(zhuǎn)變?yōu)樽远�義格式的原理圖文件，并顯示；②實現(xiàn)了電路圖的自由縮放、元件和電氣節(jié)點的點選、定位和屬性的設(shè)置；③查詢和導(dǎo)出電路圖的網(wǎng)表。

2 Protel99原理圖顯示庫的開發(fā)

Protel99原理圖顯示庫需要把Protel99原理圖文件轉(zhuǎn)換成自定義格式的原理圖文件，因此先介紹Protel99原理圖的文件格式。

2.1  Protel99原理圖的文件格式

Protel99原理圖文件（SCH）是Protel99存儲原理圖的格式，存儲了許多供Protel99使用的信息，通常是以二進制格式存放的，格式比較復(fù)雜，所以首先把SCH格式轉(zhuǎn)換為ASC格式。ASC格式是文本文件，簡明易讀，包含了構(gòu)造自定義格式原理圖所需的所有信息。文本文件中每一行表達一個確定的信息，對于一行而言,每個字符串之間是用空格隔開的。Protel99原理圖文件（ASC）的基本結(jié)構(gòu)如下：

(1)[Font_Table]區(qū)段

定義原理圖文本顯示使用的字體。

(2)Library……EndLibrary區(qū)段

定義元件庫，每個庫用“Component…EndComponent”描述，包含了該元件庫的信息：庫的描述、庫名、庫的組成元素（用“Part…EndNormalPart”段描述）。本區(qū)段有很多信息僅供Protel99使用的，可以忽略。

(3)[Sheet……EndSheet]區(qū)段

原理圖中元素的描述。位于緊接Sheet后的一行是描述頁面（頁面的尺寸，背景顏色，是否顯示網(wǎng)格等）的；Template…EndTemplate描述原理圖的模板（標(biāo)簽，線條，圖標(biāo)等）；位于EndTemplate之后的內(nèi)容描述原理圖的中的元素（元件、導(dǎo)線、總線、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽等）。本區(qū)段有很多信息僅供Protel99使用的，可以忽略。

2.2  Protel99原理圖顯示庫的類的設(shè)計

VisualC++ 是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言，其MFC封裝了幾乎所有的WINDOWS API函數(shù),提供了完善的圖形繪制能力，可以繪制原理圖中的各種圖形元素，如矩形、點、線等。

分析可知，Protel99原理圖是由以下圖形元素組成的，直線、連續(xù)直線及多邊形區(qū)域、橢圓及橢圓區(qū)域、矩形及矩形區(qū)域、圓弧及橢圓弧、文本等，Protel99原理圖文件中已包含了各種圖形元素的具體參數(shù)和組織方式。在了解了Protel99原理圖的文件格式之后，就可以進行類的設(shè)計。設(shè)計的思想是面向?qū)ο蠛蚉rotel99原理圖的文件格式相結(jié)合的方法。主要設(shè)計了如下幾個類：

2.2.1  圖形元素基類（CDrawElement）

對各類圖形元素進行分析，可以發(fā)現(xiàn)各類圖形元素具有一些相同的屬性和操作功能，如圖形元素的顏色、線型、線寬等和繪制圖形元素等操作。把各類圖形元素中共性的屬性和操作放在圖形元素基類（CDrawElement）中，具體的圖形元素類（圓弧類、多邊形類等）由這個類派生，不再一一贅述。

class CDrawElement : public CObject 

{  long m_lColorPen;  //筆色                 

short m_sLineWide;          //線寬（像素）

………//其它屬性  

void CalNewCoordinate(BOOL bMir, short sOriCom, int nComX, int nComY,

int nX,int nY,int *nNewX, int *nNewY);// 計算絕對坐標(biāo)函數(shù)，參數(shù)依次為：元件鏡像否、

          //元件的方向、元件的起點坐標(biāo)XY、原始坐標(biāo)XY、絕對坐標(biāo)XY指針

          //根據(jù)所屬元件的位置屬性和本元素的相對坐標(biāo)計算本元素的絕對坐標(biāo)

virtual void Draw(CDC *pDC, BOOL bMirrored,       short sOrientation, int nComX, int nComY,)=0;

//繪制元素的純虛函數(shù)，參數(shù)依次為：繪圖設(shè)備上下文指針、元件鏡像否、元件的方向、

//元件的起點坐標(biāo)XY

virtual BOOL ReadWriteFile(CFile *file, BOOL bWrite);

//存儲或讀取自定義矢量原理圖二進制文件

………//其它方法};

說明：①該類是各個具體的圖形元素類的基類；②如果該類的派生類元素包含在某一元件庫中（如管腳Pin類），該元素的坐標(biāo)是相對坐標(biāo)（相對于所屬元件起點坐標(biāo)的坐標(biāo)），該元素的絕對坐標(biāo)是根據(jù)所屬元件的位置屬性（起點、方向、是否鏡像）和本元素的相對坐標(biāo)計算得出的；如果該類的派生類元素直接包含在原理圖中（如導(dǎo)線Wire類），則該元素的坐標(biāo)就是絕對坐標(biāo)；③該類中定義了繪制元素的純虛函數(shù)，以便在其派生類中實現(xiàn)多態(tài)，繪制不同的元素，如直線、圓弧等；④ReadWriteFile是存取自定義格式二進制文件，本類僅存取公共屬性，而派生類中不僅存取公共屬性而且存取各類元素特有的屬性。

2.2.2  元件類（CComponentSche）

分析Protel99原理圖文件可知，各個元件的信息是這樣組織的，元件的繪制信息，即元件的組成元素，如：管腳、直線、多邊形等，是存放在元件庫中的，其它信息，如元件的起點坐標(biāo)、元件庫的索引、元件名稱等是單獨存放的。本文設(shè)計了元件庫類（CComLibSche）和元件類（CComponentSche），元件庫類（CComLibSche）見2.2.3。

元件類（CComponentSche）派生于CObject，封裝了元件的起點坐標(biāo)、元件庫的索引、元件名稱等屬性和元件的繪制（結(jié)合對應(yīng)的元件庫）、屬性的存取、元件的點選、得到元件的邊界矩形等操作，類代碼從略。下面給出元件的繪制的算法：

void CComponentSche::Draw(CDC *pDC)

{    CComLibSche  *pComLib;// 元件庫指針

根據(jù)本元件的元件庫的索引得到相應(yīng)的元件庫并把地址賦給pComLib;

pComLib->Draw(pDC,m_bMirrored,m_sOrientation,m_nX,m_nY);

//把繪圖設(shè)備上下文指針、鏡像否、方向、起點坐標(biāo)等參數(shù)傳遞給

//元件庫的繪制函數(shù)，讓元件庫完成元件的繪制。

繪制元件名稱;       

繪制元件型號;

根據(jù)本元件的選中狀態(tài)，繪制邊界矩形;}

2.2.3  元件庫類（CComLibSche）

派生于CObject，封裝了該類元件的組成元素（如：管腳、直線、多邊形等，各類圖形對象按照數(shù)組的形式組織）、元件庫的索引等屬性和該類元件的繪制等操作，類代碼從略。下面給出該類元件的繪制的算法：

void CComLibSche::Draw(CDC *pDC, BOOL bMirrored, short sOrientation,

int nComX, int nComY)// 參數(shù)依次為：繪圖設(shè)備上下文指針、元件鏡像否、

//元件的方向、元件的起點坐標(biāo)XY

{    n=GetPinNums();//得到管腳對象數(shù)組中元素的個數(shù)

while(n--){  CPinElement* pPin;//管腳類指針

pPin =GetPin(n)//從管腳對象數(shù)組中得到一個管腳對象

pPin ->Draw(pDC,bMirrored,sOrientation,nComX,nComY);

//把繪圖設(shè)備上下文指針、元件鏡像否、元件的方向、元件起點坐標(biāo)XY等參數(shù)

//傳遞給管腳類的繪制函數(shù)，讓管腳類完成管腳的繪制。

}

………//完成其它各類圖形對象的繪制}

說明：元件庫類（CComLibSche）的設(shè)計充分體現(xiàn)了面向?qū)ο蟮姆庋b特性。元件庫的管理機制體現(xiàn)在分層上，元件庫類（CComLibSche）只是封裝了各類圖形對象，不直接管理到每個圖形，各類圖形對象的操作（如：繪制、屬性的存取等）由各類圖形對象類具體負責(zé)。這種分層結(jié)構(gòu)帶來了程序設(shè)計和管理上的便利，分層結(jié)構(gòu)是本顯示庫設(shè)計的特色之一，原理圖類（CSCheFigure）的設(shè)計也用到了這種結(jié)構(gòu)，見2.2.4的算法示例。

2.2.4  原理圖類（CSCheFigure）

派生于CObject，封裝了Protel99原理圖顯示庫的所有功能，是該顯示庫的對外接口，包含了原理圖中的相應(yīng)元素，如：元件庫、元件、電氣節(jié)點、字體表、圖紙等。類代碼如下：

class __declspec(dllexport) CSCheFigure : public CObject 

{CTypedPtrArray<CObArray,CComLibSche*>m_ComLibArray;//元件庫對象指針數(shù)組

CTypedPtrArray<CObArray,CComponentSche*>m_ComponentArray; //元件對象指針數(shù)組

CTypedPtrArray<CObArray,CNetNodeGroup*>m_NetGroupArray; //電氣節(jié)點對象指針數(shù)組

float m_fScale,; //比例尺

………//其它屬性               

BOOL WriteSSS(CString strSSSFile);//把CSCheFigure對象的信息寫入自定義矢量原理圖二進制文件

BOOL ReadProtel(CString strSchFile);//讀取Protel99原理圖文本文件ASC，初始化CSCheFigure對象

void Draw(CDC *pDC);//繪制原理圖

………//其它方法};

下面給出本類中一些函數(shù)的算法：

（1）ReadProtel函數(shù)的算法

BOOL CSCheFigure::ReadProtel(CString strSchFile)

{ 打開文件strSchFile;

跳過文件頭;

生成字體表;

依次生成各個元件庫對象，并添加到元件庫對象數(shù)組;

生成頁面對象;

根據(jù)讀到的字符串，生成各個對象（如元件、導(dǎo)線、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽、標(biāo)簽等），并添加到相應(yīng)對象數(shù)組;

跳過"Version 2.0 Sheet"行及以后內(nèi)容;

關(guān)閉文件strSchFile;

合并各個導(dǎo)線(Wire)、連接點(Junction)和電源端口(PowerObject) 對象，依次生成各個電氣節(jié)點對象，并添加到電氣節(jié)點對象數(shù)組;

return TRUE;}

（2）原理圖繪制函數(shù)的算法

void CSCheFigure::Draw(CDC *pDC)

{    m_pSheetType->Draw(pDC);//m_pSheetType為圖紙對象指針，繪制圖紙

n= GetComponentNums ();//得到元件對象數(shù)組中元素的個數(shù)

while(n--){    CComponentSche* pCom;// 元件類指針

pCom =GetComponent(n)//從元件對象數(shù)組中得到一個元件對象

pCom -> Draw(pDC); //繪制元件對象

}

………//完成其它各類圖形對象的繪制}

（3）WriteSSS函數(shù)的算法

BOOL WriteSSS(CString strSSSFile)

{    CFile file;

if(!file.Open(strDesFile,CFile::modeCreate|CFile::modeWrite,NULL))

return FALSE;

n= GetComponentNums ();//得到元件對象數(shù)組中元素的個數(shù)

file.Write((unsigned char *)&n,sizeof(int));

………//把其它對象數(shù)組中元素的個數(shù)寫入file

n= GetComponentNums ();//得到元件對象數(shù)組中元素的個數(shù)

while(n--){    CComponentSche* pCom;// 元件類指針

pCom =GetComponent(n)//從元件對象數(shù)組中得到一個元件對象

pCom -> ReadWriteFile(&file,TRUE); //把元件對象的信息寫入file

}

………//把其它各類對象的信息寫入file

file.Close();

return TRUE;}

其它類的設(shè)計，如：字體類、圖紙類等，不再一一贅述。

2.2.5  坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換和圖形的縮放

Protel99使用的坐標(biāo)系是數(shù)學(xué)坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點位于原理圖的左下角，以像素為單位，向右為X軸正方向，向上為Y軸正方向。為方便起見，本顯示庫采用的Windows映像方式為MM_TEXT，因為MM_TEXT方式的坐標(biāo)也是以像素為單位。但是在MM_TEXT方式下，屏幕（窗口）的原點在左上角，而X和Y的正方向分別是向右和向下，所以必須進行坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。為完成圖形的縮放，需要定義一個比例尺m_fScale，該比例尺記錄的是一個顯示坐標(biāo)單位所代表的實際坐標(biāo)數(shù)值。

確定比例尺的算法：

float fScale1;

fScale1=(float)(原理圖實際寬度/當(dāng)前視圖的寬度);

m_fScale=(float)(原理圖實際高度)/(當(dāng)前視圖的高度);

if(fScale1>m_fScale)    m_fScale=fScale1;

實際坐標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)轱@示坐標(biāo)的算法：

顯示坐標(biāo)X=(int)(實際坐標(biāo)X/m_fScale);

顯示坐標(biāo)Y =(int)( (原理圖實際高度-實際坐標(biāo)Y)/m_fScale);

顯示坐標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H坐標(biāo)的算法（略）

本顯示庫把上述算法封裝在原理圖類（CSCheFigure）中，需要坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時只要調(diào)用原理圖類的函數(shù)即可。

 3結(jié)論

     本文介紹了Protel99原理圖顯示庫開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)。本顯示庫是使用Visual C++開發(fā)的，采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法，提高了代碼的可重用性；忽略了Protel99原理圖文件中一些不必要的信息；能夠用于需要顯示Protel99原理圖的軟件中，用戶也可以根據(jù)功能的需要進行擴充。在某電源測試臺軟件中Protel99原理圖顯示庫得到成功的應(yīng)用，取得了滿意的效果，如圖1所示。本顯示庫稍作修改，便可用于其它矢量圖形的顯示，如AutoCAD圖形。

  

圖1  Protel99原理圖顯示庫在某電源測試臺軟件中的應(yīng)用