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LabVIEW 中 JSON 数据与簇的转换

news 来源：原创 2025/9/19 8:47:54

在 LabVIEW 编程中，数据格式的处理与转换是极为关键的环节。其中，将数据在 JSON 格式与 LabVIEW 的簇结构之间进行转换是一项常见且重要的操作。这里展示的程序片段就涉及到这一关键功能，以下将详细介绍。

一、JSON 数据与簇的转换功能

（一）功能说明

该程序片段的主要功能是实现 LabVIEW 中簇与 JSON 字符串之间的相互转换。通过 “Flatten To JSON” 函数将输入的簇转换为 JSON 字符串，再利用 “Unflatten From JSON” 函数把 JSON 字符串转换回簇元素。其中，“Unflatten From JSON” 函数的 “path” 输入为可选参数，若不使用该参数，会将整个 JSON 数据转换回簇；若使用，可按需提取 JSON 数据的部分内容进行转换。

例如，假设输入的簇包含 “Description.Name”“Description.Time”“Data”“Error” 等元素，经过转换后，能准确还原这些元素的值。在程序中可以看到，通过连线将转换后的结果分别输出为 “Unflattened Name”“Unflattened Time”“Unflattened Cell” 等，与原始簇中的元素相对应。

（二）注意事项

数据类型匹配：在进行转换时，要确保簇中的数据类型与 JSON 格式支持的数据类型相匹配。例如，JSON 支持字符串、数字、数组、对象等类型，LabVIEW 簇中的数据类型需与之对应，否则可能出现转换错误。
语言兼容性：程序中提到将输入转换为通用区域设置（这里是英语）以实现不同语言间的互操作性。在实际使用中，如果涉及多语言环境，需要注意数据在不同语言下的表示和转换，避免因语言差异导致数据解析错误。
可选路径参数使用：使用 “path” 参数提取部分 JSON 数据时，要准确设置路径表达式。错误的路径表达式可能导致无法正确提取所需数据，甚至引发程序错误。

（三）使用场合

数据存储与传输：当需要将 LabVIEW 中的数据存储到文件或通过网络进行传输时，JSON 格式是一种常用且高效的选择。将簇转换为 JSON 字符串后，可以方便地进行存储或传输，接收方再将其转换回簇进行处理。例如在分布式系统中，不同节点之间传递数据时就可以采用这种方式。
与外部系统交互：如果 LabVIEW 程序需要与其他支持 JSON 格式的软件或系统进行交互，如 Web 服务、数据库等，就需要进行这种簇与 JSON 字符串的转换。这样可以实现不同系统间的数据无缝对接。

（四）与其他类似功能比较

与其他数据格式转换功能相比，JSON 格式具有轻量级、易读性好、广泛支持等优点。在 LabVIEW 中，相比于一些自定义的数据序列化和反序列化方式，使用 JSON Toolkit 进行簇与 JSON 的转换更加标准化和便捷。例如，XML 也是一种常用的数据交换格式，但 JSON 在语法上更为简洁，数据传输量通常也更小，在处理简单数据结构时效率更高。

（五）案例总结

这个案例展示了 LabVIEW 中利用 JSON Toolkit 实现簇与 JSON 字符串相互转换的过程。通过合理使用相关函数，能够在不同的应用场景下，方便地处理和交换数据。在实际项目中，正确运用该功能可以有效提升数据处理的灵活性和效率，同时要注意数据类型匹配、语言兼容性以及可选参数的使用等问题，以确保程序的稳定运行。

二、其他数据交互格式

（一）OPC（OLE for Process Control）

说明：用于工业自动化系统中不同设备（如 PLC、传感器、执行器等）之间通信的标准协议。OPC DA 常用于访问实时数据；OPC UA 是基于服务的协议，支持跨平台通信，安全性和可靠性更高。
数据格式：包含 Tag/Item（数据地址或标签）、值（设备状态或数据值）、时间戳、状态（数据质量状态）、诊断信息等。
使用场合：工业自动化领域，实现 LabVIEW 与 PLC 等设备的数据交互与监控。
注意事项：需配置好 OPC Server 和客户端，确保设备间网络连接正常；不同 OPC 协议版本在功能和兼容性上有差异。

（二）TDMS（Technical Data Management Streaming）

说明：由 National Instruments 开发的高效数据存储格式，专为高速数据记录设计，能快速存储和读取大量数据，支持数据压缩，减少存储空间占用。
数据格式：以层次结构存储数据，包含通道组、通道、属性等。通道组可包含多个通道，每个通道存储特定类型的数据，属性用于存储数据的元信息。
使用场合：适用于数据采集系统，如在振动测试、温度监测等场景中，需要长时间、高速率记录大量数据时使用。
注意事项：LabVIEW 中对 TDMS 文件的操作函数需正确使用，以保证数据的准确读写；在进行数据压缩时，要平衡压缩比和数据精度的关系。

（三）XML（Extensible Markup Language）

说明：一种标记语言，可用于描述数据结构，具有良好的可读性和可扩展性，被广泛应用于数据交换、配置文件等场景。
数据格式：通过标签、元素和属性来组织数据。标签定义元素的类型，元素包含数据内容，属性用于提供元素的额外信息。
使用场合：在跨平台数据交换、系统配置文件（如存储应用程序的参数设置等）方面应用较多。当 LabVIEW 程序需要与其他遵循 XML 标准的系统进行数据交互时会用到。
注意事项：XML 语法较为严格，编写和解析 XML 数据时要确保格式正确；相比于 JSON，XML 文件通常较大，解析速度可能较慢。

（四）CSV（Comma - Separated Values）

说明：一种简单的文本格式，以逗号分隔值，常用于表格数据的存储和交换，可被大多数电子表格软件（如 Excel）直接读取。
数据格式：每一行代表一条记录，各字段之间用逗号分隔。第一行通常为字段名，后续行为具体数据。
使用场合：在数据记录和简单数据交换场景中常见，如记录实验数据、传感器读数等，方便与其他软件进行数据共享。
注意事项：如果数据中包含逗号，需要进行特殊处理（如用引号括起来），以避免解析错误；CSV 格式不支持复杂的数据结构，仅适用于简单的表格数据。

LabVIEW 在数据交互方面存在多种格式，每种格式都有其独特的特点、适用场景和注意事项。在实际应用中，需根据具体需求和项目特点，合理选择合适的数据交互格式，以实现高效、准确的数据处理和交换。