工业级编程库
A. 电脑上对工业设备操作的软件是什么类型软件,该软件是通过什么编程而生成的。
编程
这是每个游戏编程FAQ里都有的问题。这个问题每星期都会在游戏开发论坛上被问上好几次。这是个很好的问题,但是,没人能给出简单的答案。在某些应用程序中,总有一些计算机语言优于其他语言。下面是几种用于编写游戏的主要编程语言的介绍及其优缺点。希望这篇文章能帮助你做出决定。
1、C语言
如果说FORTRAN和COBOL是第一代高级编译语言,那么C语言就是它们的孙子辈。C语言是Dennis Ritchie在七十年代创建的,它功能更强大且与ALGOL保持更连续的继承性,而ALGOL则是COBOL和FORTRAN的结构化继承者。C语言被设计成一个比它的前辈更精巧、更简单的版本,它适于编写系统级的程序,比如操作系统。在此之前,操作系统是使用汇编语言编写的,而且不可移植。C语言是第一个使得系统级代码移植成为可能的编程语言。
C语言支持结构化编程,也就是说C的程序被编写成一些分离的函数呼叫(调用)的集合,这些呼叫是自上而下运行,而不像一个单独的集成块的代码使用GOTO语句控制流程。因此,C程序比起集成性的FORTRAN及COBOL的“空心粉式代码”代码要简单得多。事实上,C仍然具有GOTO语句,不过它的功能被限制了,仅当结构化方案非常复杂时才建议使用。
正由于它的系统编程根源,将C和汇编语言进行结合是相当容易的。函数调用接口非常简单,而且汇编语言指令还能内嵌到C代码中,所以,不需要连接独立的汇编模块。
优点:有益于编写小而快的程序。很容易与汇编语言结合。具有很高的标准化,因此其他平台上的各版本非常相似。
缺点:不容易支持面向对象技术。语法有时会非常难以理解,并造成滥用。
移植性:C语言的核心以及ANSI函数调用都具有移植性,但仅限于流程控制、内存管理和简单的文件处理。其他的东西都跟平台有关。比如说,为Windows和Mac开发可移植的程序,用户界面部分就需要用到与系统相关的函数调用。这一般意味着你必须写两次用户界面代码,不过还好有一些库可以减轻工作量。
用C语言编写的游戏:非常非常多。
资料:C语言的经典著作是《The C Programming Language》,它经过多次修改,已经扩展到最初的三倍大,但它仍然是介绍C的优秀书本。一本极好的教程是《The Waite Group's C Primer Plus》。
2、C++
C++语言是具有面向对象特性的C语言的继承者。面向对象编程,或称OOP是结构化编程的下一步。OO程序由对象组成,其中的对象是数据和函数离散集合。有许多可用的对象库存在,这使得编程简单得只需要将一些程序“建筑材料”堆在一起(至少理论上是这样)。比如说,有很多的GUI和数据库的库实现为对象的集合。
C++总是辩论的主题,尤其是在游戏开发论坛里。有几项C++的功能,比如虚拟函数,为函数呼叫的决策制定增加了一个额外层次,批评家很快指出C++程序将变得比相同功能的C程序来得大和慢。C++的拥护者则认为,用C写出与虚拟函数等价的代码同样会增加开支。这将是一个还在进行,而且不可能很快得出结论的争论。
我认为,C++的额外开支只是使用更好的语言的小付出。同样的争论发生在六十年代高级程序语言如COBOL和FORTRAN开始取代汇编成为语言所选的时候。批评家正确的指出使用高级语言编写的程序天生就比手写的汇编语言来得慢,而且必然如此。而高级语言支持者认为这么点小小的性能损失是值得的,因为COBOL和FORTRAN程序更容易编写和维护。
优点:组织大型程序时比C语言好得多。很好的支持面向对象机制。通用数据结构,如链表和可增长的阵列组成的库减轻了由于处理低层细节的负担。
缺点:非常大而复杂。与C语言一样存在语法滥用问题。比C慢。大多数编译器没有把整个语言正确的实现。
移植性:比C语言好多了,但依然不是很乐观。因为它具有与C语言相同的缺点,大多数可移植性用户界面库都使用C++对象实现。
使用C++编写的游戏:非常非常多。大多数的商业游戏是使用C或C++编写的。
资料:最新版的《The C++ Programming Language》非常好。作为教程,有两个阵营,一个假定你知道C,另外一个假定你不知道。到目前为止,最好的C++教程是《Who's Afraid of C++》,如果你已经熟知C,那么试一下《Teach Yourself C++》。
3、我该学习C++或是该从C开始
我不喜欢这种说法,但它是继“我该使用哪门语言”之后最经常被问及的问题。很不幸,不存在标准答案。你可以自学C并使用它来写程序,从而节省一大堆的时间,不过使用这种方法有两个弊端:
你将错过那些面向对象的知识,因为它可能在你的游戏中使得数据建模更有效率的东西。
最大的商业游戏,包括第一人称射击游戏很多并没有使用C++。但是,这些程序的作者即使使用老的C的格式,他们通常坚持使用面向对象编程技术。如果你只想学C,至少要自学OO(面向对象)编程技术。OO是仿真(游戏)的完美方法,如果你不学习OO,你将不得不“辛苦”的工作。
4、汇编语言
显然,汇编是第一个计算机语言。汇编语言实际上是你计算机处理器实际运行的指令的命令形式表示法。这意味着你将与处理器的底层打交道,比如寄存器和堆栈。如果你要找的是类英语且有相关的自我说明的语言,这不是你想要的。
确切的说,任何你能在其他语言里做到的事情,汇编都能做,只是不那么简单 — 这是当然,就像说你既可以开车到某个地方,也可以走路去,只是难易之分。话虽不错,但是新技术让东西变得更易于使用。
总的来说,汇编语言不会在游戏中单独应用。游戏使用汇编主要是使用它那些能提高性能的零零碎碎的部分。比如说,毁灭战士整体使用C来编写,有几段绘图程序使用汇编。这些程序每秒钟要调用数千次,因此,尽可能的简洁将有助于提高游戏的性能。而从C里调用汇编写的函数是相当简单的,因此同时使用两种语言不成问题。
特别注意:语言的名字叫“汇编”。把汇编语言翻译成真实的机器码的工具叫“汇编程序”。把这门语言叫做“汇编程序”这种用词不当相当普遍,因此,请从这门语言的正确称呼作为起点出发。
优点:最小、最快的语言。汇编高手能编写出比任何其他语言能实现的快得多的程序。你将是利用处理器最新功能的第一人,因为你能直接使用它们。
缺点:难学、语法晦涩、坚持效率,造成大量额外代码 — 不适于心脏虚弱者。
移植性:接近零。因为这门语言是为一种单独的处理器设计的,根本没移植性可言。如果使用了某个特殊处理器的扩展功能,你的代码甚至无法移植到其他同类型的处理器上(比如,AMD的3DNow指令是无法移植到其它奔腾系列的处理器上的)。
使用汇编编写的游戏:我不知道有什么商业游戏是完全用汇编开发的。不过有些游戏使用汇编完成多数对时间要求苛刻的部分。
资料:如果你正在找一门汇编语言的文档,你主要要找芯片的文档。网络上如Intel、AMD、Motorola等有一些关于它们的处理器的资料。对于书籍而言,《Assembly Language: Step-By-Step》是很值得学习的。
5、Pascal语言
Pascal语言是由Nicolas Wirth在七十年代早期设计的,因为他对于FORTRAN和COBOL没有强制训练学生的结构化编程感到很失望,“空心粉式代码”变成了规范,而当时的语言又不反对它。Pascal被设计来强行使用结构化编程。最初的Pascal被严格设计成教学之用,最终,大量的拥护者促使它闯入了商业编程中。当Borland发布IBM PC上的 Turbo Pascal时,Pascal辉煌一时。集成的编辑器,闪电般的编译器加上低廉的价格使之变得不可抵抗,Pascal编程了为MS-DOS编写小程序的首选语言。
然而时日不久,C编译器变得更快,并具有优秀的内置编辑器和调试器。Pascal在1990年Windows开始流行时走到了尽头,Borland放弃了Pascal而把目光转向了为Windows 编写程序的C++。Turbo Pascal很快被人遗忘。
最后,在1996年,Borland发布了它的“Visual Basic杀手”— Delphi。它是一种快速的带华丽用户界面的 Pascal编译器。由于不懈努力,它很快赢得了一大群爱好者。
基本上,Pascal比C简单。虽然语法类似,它缺乏很多C有的简洁操作符。这既是好事又是坏事。虽然很难写出难以理解的“聪明”代码,它同时也使得一些低级操作,如位操作变得困难起来。
优点:易学、平台相关的运行(Delphi)非常好。
缺点:“世界潮流”面向对象的Pascal继承者(Mola、Oberon)尚未成功。语言标准不被编译器开发者认同。专利权。
移植性:很差。语言的功能由于平台的转变而转变,没有移植性工具包来处理平台相关的功能。
使用Pascal编写的游戏:几个。DirectX的Delphi组件使得游戏场所变大了。
资料:查找跟Delphi有关的资料,请访问:Inprise Delphi page。
6、Visual Basic
哈,BASIC。回到八十年代的石器时代,它是程序初学者的第一个语言。最初的BASIC形式,虽然易于学习,却是可怕的无组织化,它义无反顾的使用了GOTO充斥的“空心粉式代码”。当回忆起BASIC的行号和GOSUB命令,没有几个人能止住眼角的泪水。
快速前进到九十年代早期,虽然不是苹果公司所希望的巨人,HyperCard仍然是一个在Windows下无法比拟的吸引人的小型编程环境。Windows下的HyperCard克隆品如ToolBook又慢又笨又昂贵。为了与HyperCard一决高下,微软取得了一个小巧的名为Thunder编程环境的许可权,并把它作为Visual Basci 1.0发布,其用户界面在当时非常具有新意。这门语言虽然还叫做Basic(不再是全部大写),但更加结构化了,行号也被去除。实际上,这门语言与那些内置于TRS-80、Apple II及Atari里的旧的ROM BASIC相比,更像是带Basic风格动词的Pascal。
经过六个版本,Visual Basic变得非常漂亮。用户界面发生了许多变化,但依然保留着“把代码关联到用户界面”的主旨。这使得它在与即时编译结合时变成了一个快速原型的优异环境。
优点:整洁的编辑环境。易学、即时编译导致简单、迅速的原型。大量可用的插件。虽然有第三方的DirectX插件,DirectX 7已准备提供Visual Basic的支持。
缺点:程序很大,而且运行时需要几个巨大的运行时动态连接库。虽然表单型和对话框型的程序很容易完成,要编写好的图形程序却比较难。调用Windows的API程序非常笨拙,因为VB的数据结构没能很好的映射到C中。有OO功能,但却不是完全的面向对象。专利权。
移植性:非常差。因为Visual Basic是微软的产品,你自然就被局限在他们实现它的平台上。也就是说,你能得到的选择是:Windows,Windows或Widnows。当然,有一些工具能将VB程序转变成Java。
使用Visual Basic编写的游戏:一些。有很多使用VB编写的共享游戏,还有一些是商业性的。
资料:微软的VB页面有一些信息。
7、Java
Java是由Sun最初设计用于嵌入程序的可移植性“小C++”。在网页上运行小程序的想法着实吸引了不少人的目光,于是,这门语言迅速崛起。事实证明,Java不仅仅适于在网页上内嵌动画 — 它是一门极好的完全的软件编程的小语言。“虚拟机”机制、垃圾回收以及没有指针等使它很容易实现不易崩溃且不会泄漏资源的可靠程序。
虽然不是C++的正式续篇,Java从C++ 中借用了大量的语法。它丢弃了很多C++的复杂功能,从而形成一门紧凑而易学的语言。不像C++,Java强制面向对象编程,要在Java里写非面向对象的程序就像要在Pascal里写“空心粉式代码”一样困难。
优点:二进制码可移植到其他平台。程序可以在网页中运行。内含的类库非常标准且极其健壮。自动分配合垃圾回收避免程序中资源泄漏。网上数量巨大的代码例程。
缺点:使用一个“虚拟机”来运行可移植的字节码而非本地机器码,程序将比真正编译器慢。有很多技术(例如“即时”编译器)很大的提高了Java的速度,不过速度永远比不过机器码方案。早期的功能,如AWT没经过慎重考虑,虽然被正式废除,但为了保持向后兼容不得不保留。越高级的技术,造成处理低级的机器功能越困难,Sun为这门语言增加新的“受祝福”功能的速度实在太慢。
移植性:最好的,但仍未达到它本应达到的水平。低级代码具有非常高的可移植性,但是,很多UI及新功能在某些平台上不稳定。
使用Java编写的游戏:网页上有大量小的Applet,但仅有一些是商业性的。有几个商业游戏使用Java作为内部脚本语言。
资料:Sun的官方Java页面有一些好的信息。IBM也有一个非常好的Java页面。JavaLobby是一个关于Java新闻的最好去处。
8、创作工具
上面所提及的编程语言涵盖了大多数的商业游戏。但是也有一个例外,这个大游戏由于它的缺席而变得突出。
“神秘岛”。没错,卖得最好的商业游戏不是使用以上任何一门语言编的,虽然有人说“神秘岛”99%是使用 3D建模工具制作的,其根本的编程逻辑是在HyperCard里完成的。
多数创作工具有点像Visual Basic,只是它们工作在更高的层次上。大多数工具使用一些拖拉式的流程图来模拟流程控制。很多内置解释的程序语言,但是这些语言都无法像上面所说的单独的语言那样健壮。
优点:快速原型 — 如果你的游戏符合工具制作的主旨,你或许能使你的游戏跑得比使用其他语言快。在很多情况下,你可以创造一个不需要任何代码的简单游戏。使用插件程序,如Shockware及IconAuthor播放器,你可以在网页上发布很多创作工具生成的程序。
缺点:专利权,至于将增加什么功能,你将受到工具制造者的支配。你必须考虑这些工具是否能满足你游戏的需要,因为有很多事情是那些创作工具无法完成的。某些工具会产生臃肿得可怕的程序。
移植性:因为创作工具是具有专利权的,你的移植性以他们提供的功能息息相关。有些系统,如Director可以在几种平台上创作和运行,有些工具则在某一平台上创作,在多种平台上运行,还有的是仅能在单一平台上创作和运行。
使用创作工具编写的游戏:“神秘岛”和其他一些同类型的探险游戏。所有的Shockwave游戏都在网络上。
资料:Director、HyperCard、SuperCard、IconAuthor、Authorware。
9、易语言
★全中文支持,无需跨越英语门槛。★全可视化编程,支持所见即所得程序界面设计和程序流程编码。★中文语句快速录入。提供多种内嵌专用输入法,彻底解决中文语句输入速度慢的问题。★代码即文档。自动规范强制代码格式转换,任何人编写的任何程序源代码格式均统一。★参数引导技术,方便程序语句参数录入。★无定义类关键字。所有程序定义部分均采用表格填表方式,用户无需记忆此类关键字及其使用格式。★命令格式统一。所有程序语句调用格式完全一致。★语法格式自动检查。自动检查并提示所输入语句的语法格式是否正确,且可自动添加各类名称。★全程提示与帮助。鼠标停留立即显示相关项目提示。编程时提示语法格式,调试时提示变量当前内容,随时按下F1键可得到与当前主题相关详细帮助等。★名称自动管理。用户修改任一名称定义,其它所有包含该名称的程序代码均自动修正。★集成化开发环境。集界面设计、代码编写、调试分析、编译打包等于一体。★学习资源丰富。详细的帮助文件、数十兆的知识库、数万用户的网上论坛、教材已出版发行……
10、结论
你可能希望得到一个关于“我该使用哪种语言”这个问题的更标准的结论。非常不幸,没有一个对所有应用程序都最佳的解决方案。C适于快而小的程序,但不支持面向对象的编程。C++完全支持面向对象,但是非常复杂。Visual Basic与Delphi易学,但不可移植且有专利权。Java有很多简洁的功能,但是慢。创作工具可以以最快的速度产生你的程序,但是仅对某一些类型的程序起作用。最好的方法是决定你要写什么样的游戏,并选择对你的游戏支持最好的语言。“试用三十天”的做法成为工业标准是件好事情。
B. 自己怎样学习工业自动化编程
PLC是工业常用的自动化产品可编程控制器,它就相当于人类的大脑控制其他的器官,可编程控制器说白了就是个CPU,带几个模块,模块功能主要是,模拟量输入输出,数字量输入输出,其他功能计数模块。PLC在工业领域里扮演着重要的角色,作为一家企业或者个人应如何学习PLC呢?
1.有一定的电工基础,掌握传感器、接近开关、编马器、气动元件等常用器件的使用及继电器控制原理。
2.再学数制及数制转换,掌握二进制、八进制、十六进制、BCD码、ASCI码的概念。
3.选择你所在地区流型的PLC品牌做为学习的机种,学会后可以更好的与实际工作对接。
4.买台手提电脑(配制不低于CPU最好是双核或以上 ,1G内存,硬盘80G,带串口),必备学习及外出干活的工具。
5. 学会电脑的基本操作,如开机关机、文件保存以及WORD、EXCEL办公软件的基本应用(电脑使用者必会);常用软件的安装与卸载(如编程软件的安装和卸载);打字(用于程序起名及加注释)。
6.寻找PLC编程软件及仿真软件、教学软件(当然还要学会使用它们)。必备学习用具。
7. 买相关书及视频教材,学习资料。
8. 找齐该PLC编程手册、使用手册、使用案例,可从网上收集或参加产品推广会获得。工作中肯定会用到的资料.
9. 以上准备好后,您可以自学PLC了,一般来说PLC梯形图的基本指令好学,其逻辑关系与继电器控制原理图相通。但功能指令就难很多了。
10.最好是到有实力口碑好的学校培训。比起自学可缩短学习时间,学得更系统,还可多交恩师、学友以利于今后发展。
11. 用一切办法多结识周围的同行、PLC厂家、代理商,以便于得到他们的帮助及有用的信息。
12. 坚持学习,多与同行交流,多动手实践。编程是理论与技能高度结合的,应多看书多实践才能提高编程技术。
C. 现在工业机器人使用什么编程语言
世界上有1500多种编程语言,都要学的话是太多了。目前,在机器人学中有这10种最流行的编程语言——如果你喜欢的不在这里,请在留言区告诉大家。对于机器人学,每种编程语言有不同的优点。我只是部分地按照重要程度从低到高对它们进行了排序。
10. BASIC / Pascal
BASIC和Pascal是我最早学过的两种编程语言。不过这并不是我把它们列在这里的原因。对于几种工业机器人语言,它们是基础,下面说明一下。BASIC是为初学者设计的(BASIC是缩写,Beginners All-Purpose Symbolic Instruction Code),它让初学者可以从一种非常简单的编程语言开始学习。Pascal旨在鼓励好的编程习惯,还引入了结构,例如指针,这让Pascal成为从BASIC到更复杂语言的一块“敲门砖”。如今,这两种语言如果要说是好的“日常使用”程序语言,那是有点过时了。不过如果你准备做很多底层编码或是想要熟悉一下其它工业机器人编程语言,学习一下还是有用的。
9.工业机器人编程语言
几乎每一个机器人制造商都开发了他们自己专有的机器人编程语言,这成了工业机器人行业中的一个问题。通过学习Pascal,你会熟悉它们中的一部分。但是每次开始使用新的机器人时,你还得学习一种新的编程语言。
最近几年, ROS行业已经开始提供更标准化的替代语言给程序员。但是如果是一个技术人员,你仍然更可能不得不使用制造商的编程语言。
8. LISP
LISP是世界上第二古老的编程语言(FORTRAN更古老,但只早了一年)。相比今天提到很多其它编程语言,它的应用并不广泛。不过在人工智能编程领域它还是相当重要的。ROS的一部分是用LISP写的,虽然你不需要掌握这个来使用ROS。
7.硬件描述语言(HDLs)
硬件描述语言一般是用来描述电气的编程方式。这些语言对于一些机器人专家来说是相当熟悉的,因为他们习惯FPGAs(Field Programmable Gate Arrays)编程。FPGAs能让你开发电子硬件而无需实际生产出一块硅芯片,对于一些开发来说,这是更快更简易的选择。如果你没有开发电子原型产品,你也许永远不会用HDLs。即便如此,还是有必要了解一下这种编程语言,因为它们和其它编程语言差别很大。一个重点:HDLs所有的操作是并发的,而不是基于处理器的编程语言的顺序操作。
6. Assembly
Assembly让你能在0和1数位上进行编程。基本上这是最底层的编程语言。就在最近,最底层的电子需要Assembly进行编程。随着Arino和其它如微控制器的崛起,现在你可以使用C/C++在底层方便地编程了。这意味着Assembly对于大多数机器人专家来说也许会变得更不必要了。
5. MATLAB
MATLAB以及和它相关的开源资源,比如Octave,一些机器人工程师特别喜欢,它被用来分析数据和开发控制系统。还有一个非常流行的机器人工具箱——MATLAB。我知道一些仅仅使用MATLAB就能开发出整个机器人系统的专家。如果你想要分析数据,产生高级图像或是实施控制系统,你也许会想学习MATLAB。
4. C#/.NET
C#是微软提供的专用编程语言。我把C#/.NET放在这里,主要是因为微软机器人开发员工作包(Microsoft Robotics Developer Studio),这个包的主要开发语言是C#。如果你准备用这个系统,那么你很可能必须要用C#。
3. Java
作为一位电子工程师,我总是对一些计算机科学学位课程将Java作为第一种编程语言让学生们学习感到惊讶。Java对程序员隐藏了底层存储功能,这让它比起一些语言(如C语言)来说,编写要容易些,但这也意味着你会更少地理解底层代码的运行逻辑。如果你有计算机科学背景并转到机器人学(很多人是这样的,特别是在研究领域),你也许已经学过Java 。像C#和MATLAB,Java是一种解释性语言,这意味着它不会被编译成机器代码。相反,Java虚拟机在运行时解释指令。使用Java,理论上让你可以在不同的机器上运行相同的代码,这得感谢Java虚拟机。在实践中,这不总是可行的,有时会导致代码运行缓慢。但是Java在一部分机器人学中非常流行,因此你也许需要它。
2. Python
近年来,学习Python的人有一个巨大的回潮,特别是在机器人领域。其中一个原因可能是Python(和C++)是ROS中两种主要的编程语言。与Java不同,Python的重点是易用性,Python不需要很多时间来做常规的事情,如定义和强制转换变量类型。这些在编程里面本是很平常的事。另外,Python还有大量的免费库,这意味着当你需要实现一些基本的功能时不必“重新发明轮子”。而且因为Python允许与C / C++代码进行简单的绑定。这就意味着代码繁重部分的性能可以植入这些语言,从而避免性能损失。随着越来越多的电子产品开始支持 “开箱即用” Python(与Raspberry Pi一道),我们可能会在机器人中看到更多Python。
注:The Raspberry Pi Foundation:英国一个小型的慈善组织,成立的宗旨在于推广科技,而非以销售技术来营利。
1. C/C++
最后我们到了排名第1的机器人编程语言!许多人认为C和C++对新入行的机器人学家是一个很好的起点。为什么?因为很多硬件库都使用这两种语言。这两种语言允许与低级别的硬件进行交互,允许实时性能,是非常成熟的编程语言。现如今,你可能会使用C++比C多,因为前者具有更多的功能。C++基本上是C的一种延伸。首先学一点C会很有用,特别是当你发现一个硬件库是用C编写的。C/ C++并不是像Python或MATLAB那样简单易用。同样用C来实现相同的功能会需要大量时间,也将需要更多行代码。但是,由于机器人非常依赖实时性能,C和C++是最接近我们机器人专家“标准语言”的编程语言。