關(guān)鍵詞： Protel99；原理圖；Visual C++；面向?qū)ο?/p>
1 引言
在進(jìn)行電路故障診斷等軟件設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)遇到電路圖的顯示、拓?fù)浞治龅葐?wèn)題。在自己的程序中，直接實(shí)現(xiàn)上述功能是不現(xiàn)實(shí)的。Protel99是國(guó)內(nèi)使用非常廣泛的電路圖的繪制工具，于是筆者開(kāi)發(fā)了Protel99原理圖顯示庫(kù)，該顯示庫(kù)讀取Protel99生成的原理圖文件，完成電路圖的顯示、拓?fù)浞治龅裙δ埽瑸闇y(cè)試人員提供盡可能多的測(cè)試信息，引導(dǎo)測(cè)試人員進(jìn)行故障隔離定位及元件的檢測(cè)、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x格式的原理圖文件，并顯示；②實(shí)現(xiàn)了電路圖的自由縮放、元件和電氣節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)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(kù)的開(kāi)發(fā)
Protel99原理圖顯示庫(kù)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(chǔ)原理圖的格式，存儲(chǔ)了許多供Protel99使用的信息，通常是以二進(jìn)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(jiǎn)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(dá)一個(gè)確定的信息，對(duì)于一行而言,每個(gè)字符串之間是用空格隔開(kāi)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(kù)，每個(gè)庫(kù)用“Component…EndComponent”描述，包含了該元件庫(kù)的信息：庫(kù)的描述、庫(kù)名、庫(kù)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(yè)面（頁(yè)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(kù)的類的設(shè)計(jì)
VisualC++ 是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)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(diǎn)、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(jìn)行類的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)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(jì)了如下幾個(gè)類：
2.2.1 圖形元素基類（CDrawElement）
對(duì)各類圖形元素進(jìn)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(gè)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(jì)算絕對(duì)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(diǎn)坐標(biāo)XY、原始坐標(biāo)XY、絕對(duì)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(duì)坐標(biāo)計(jì)算本元素的絕對(duì)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(diǎn)坐標(biāo)XY
virtual BOOL ReadWriteFile(CFile *file, BOOL bWrite);
//存儲(chǔ)或讀取自定義矢量原理圖二進(jìn)制文件
………//其它方法};
說(shuō)明：①該類是各個(gè)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(kù)中（如管腳Pin類），該元素的坐標(biāo)是相對(duì)坐標(biāo)（相對(duì)于所屬元件起點(diǎn)坐標(biāo)的坐標(biāo)），該元素的絕對(duì)坐標(biāo)是根據(jù)所屬元件的位置屬性（起點(diǎn)、方向、是否鏡像）和本元素的相對(duì)坐標(biāo)計(jì)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(duì)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(shí)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(jìn)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(gè)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(kù)中的，其它信息，如元件的起點(diǎn)坐標(biāo)、元件庫(kù)的索引、元件名稱等是單獨(dú)存放的。本文設(shè)計(jì)了元件庫(kù)類（CComLibSche）和元件類（CComponentSche），元件庫(kù)類（CComLibSche）見(jiàn)2.2.3。
元件類（CComponentSche）派生于CObject，封裝了元件的起點(diǎn)坐標(biāo)、元件庫(kù)的索引、元件名稱等屬性和元件的繪制（結(jié)合對(duì)應(yīng)的元件庫(kù)）、屬性的存取、元件的點(diǎn)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(kù)指針
根據(jù)本元件的元件庫(kù)的索引得到相應(yīng)的元件庫(kù)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(diǎn)坐標(biāo)等參數(shù)傳遞給
//元件庫(kù)的繪制函數(shù)，讓元件庫(kù)完成元件的繪制。
繪制元件名稱;
繪制元件型號(hào);
根據(jù)本元件的選中狀態(tài)，繪制邊界矩形;}
2.2.3 元件庫(kù)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(duì)象按照數(shù)組的形式組織）、元件庫(kù)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(diǎn)坐標(biāo)XY
{ n=GetPinNums();//得到管腳對(duì)象數(shù)組中元素的個(gè)數(shù)
while(n--){ CPinElement* pPin;//管腳類指針
pPin =GetPin(n)//從管腳對(duì)象數(shù)組中得到一個(gè)管腳對(duì)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(diǎn)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(duì)象的繪制}
說(shuō)明：元件庫(kù)類（CComLibSche）的設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了面向?qū)ο蟮姆庋b特性。元件庫(kù)的管理機(jī)制體現(xiàn)在分層上，元件庫(kù)類（CComLibSche）只是封裝了各類圖形對(duì)象，不直接管理到每個(gè)圖形，各類圖形對(duì)象的操作（如：繪制、屬性的存取等）由各類圖形對(duì)象類具體負(fù)責(zé)。這種分層結(jié)構(gòu)帶來(lái)了程序設(shè)計(jì)和管理上的便利，分層結(jié)構(gòu)是本顯示庫(kù)設(shè)計(jì)的特色之一，原理圖類（CSCheFigure）的設(shè)計(jì)也用到了這種結(jié)構(gòu)，見(jiàn)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(kù)的所有功能，是該顯示庫(kù)的對(duì)外接口，包含了原理圖中的相應(yīng)元素，如：元件庫(kù)、元件、電氣節(jié)點(diǎn)、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(kù)對(duì)象指針數(shù)組
CTypedPtrArray<CObArray,CComponentSche*>m_ComponentArray; //元件對(duì)象指針數(shù)組
CTypedPtrArray<CObArray,CNetNodeGroup*>m_NetGroupArray; //電氣節(jié)點(diǎn)對(duì)象指針數(shù)組
float m_fScale,; //比例尺
………//其它屬性
BOOL WriteSSS(CString strSSSFile);//把CSCheFigure對(duì)象的信息寫入自定義矢量原理圖二進(jìn)制文件
BOOL ReadProtel(CString strSchFile);//讀取Protel99原理圖文本文件ASC，初始化CSCheFigure對(duì)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(kāi)文件strSchFile;
跳過(guò)文件頭;
生成字體表;
依次生成各個(gè)元件庫(kù)對(duì)象，并添加到元件庫(kù)對(duì)象數(shù)組;
生成頁(yè)面對(duì)象;
根據(jù)讀到的字符串，生成各個(gè)對(duì)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(duì)象數(shù)組;
跳過(guò)"Version 2.0 Sheet"行及以后內(nèi)容;
關(guān)閉文件strSchFile;
合并各個(gè)導(dǎo)線(Wire)、連接點(diǎn)(Junction)和電源端口(PowerObject) 對(duì)象，依次生成各個(gè)電氣節(jié)點(diǎn)對(duì)象，并添加到電氣節(jié)點(diǎn)對(duì)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(duì)象指針，繪制圖紙
n= GetComponentNums ();//得到元件對(duì)象數(shù)組中元素的個(gè)數(shù)
while(n--){ CComponentSche* pCom;// 元件類指針
pCom =GetComponent(n)//從元件對(duì)象數(shù)組中得到一個(gè)元件對(duì)象
pCom -> Draw(pDC); //繪制元件對(duì)象
}
………//完成其它各類圖形對(duì)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(duì)象數(shù)組中元素的個(gè)數(shù)
file.Write((unsigned char *)&n,sizeof(int));
………//把其它對(duì)象數(shù)組中元素的個(gè)數(shù)寫入file
n= GetComponentNums ();//得到元件對(duì)象數(shù)組中元素的個(gè)數(shù)
while(n--){ CComponentSche* pCom;// 元件類指針
pCom =GetComponent(n)//從元件對(duì)象數(shù)組中得到一個(gè)元件對(duì)象
pCom -> ReadWriteFile(&file,TRUE); //把元件對(duì)象的信息寫入file
}
………//把其它各類對(duì)象的信息寫入file
file.Close();
return TRUE;}
其它類的設(shè)計(jì)，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(diǎn)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(jiàn)，本顯示庫(kù)采用的Windows映像方式為MM_TEXT，因?yàn)镸M_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(diǎn)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(jìn)行坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。為完成圖形的縮放，需要定義一個(gè)比例尺m_fScale，該比例尺記錄的是一個(gè)顯示坐標(biāo)單位所代表的實(shí)際坐標(biāo)數(shù)值。
確定比例尺的算法：
float fScale1;
fScale1=(float)(原理圖實(shí)際寬度/當(dāng)前視圖的寬度);
m_fScale=(float)(原理圖實(shí)際高度)/(當(dāng)前視圖的高度);
if(fScale1>m_fScale) m_fScale=fScale1;
實(shí)際坐標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)轱@示坐標(biāo)的算法：
顯示坐標(biāo)X=(int)(實(shí)際坐標(biāo)X/m_fScale);
顯示坐標(biāo)Y =(int)( (原理圖實(shí)際高度-實(shí)際坐標(biāo)Y)/m_fScale);
顯示坐標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際坐標(biāo)的算法（略）
本顯示庫(kù)把上述算法封裝在原理圖類（CSCheFigure）中，需要坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時(shí)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(kù)開(kāi)發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)。本顯示庫(kù)是使用Visual C++開(kāi)發(fā)的，采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)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(jìn)行擴(kuò)充。在某電源測(cè)試臺(tái)軟件中Protel99原理圖顯示庫(kù)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(kù)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(kù)在某電源測(cè)試臺(tái)軟件中的應(yīng)用