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Text File | 1989-04-24 | 11.2 KB | 237 lines

Achsen und Skalen...

...auf dem Plotter implementiert

von Gerd Kraus


Während es für die unterschiedlichsten Anwendungen Druckertreiber in
Hülle und Fülle gibt, fristet der Plotter, so scheint es, in der PC-
Welt eher ein Mauerblümchendasein. Seitdem jedoch die PC-Grafiken
immer ansprucksvoller werden und die CAD-Anwendungen auch für den
Hobbybereich interessant, weil erschwinglich, werden, wird auch der
Einsatz eines Plotters am PC immer interessanter.

Die in TOOLBOX 12'88 veröffentlichte Grafik-Unit zur Ausgabe von
richtigen Achsen und winkeltreuen Skalen fand unter den Lesern viel
Anklang. Es häuften sich aber auch die Anfragen, ein ähnliches
Programm für die Ausgabe von Kurven und anschaulichen Grafiken auf
dem Plotter zu verwirklichen. Ihr Wunsch war uns Befehl: Wir haben
die Grafik-Unit für Plotter mit einer HPGL-kompatiblen Be-
fehlssprache in Turbo Pascal 4.0/5.0 umgesetzt.

Wollte man sich vor zehn, fünfzehn Jahren einen Taschen- oder
Tischrechner für den naturwissenschaftlichen Bereich kaufen, war es
eine gute Idee, sich ein Gerät von Hewlett Packard zuzulegen. Die
"umgekehrte polnische Notation" (UPN) von Arithmetikoperationen war
zwar etwas gewöhnungsbedürftig, aber äußerst effektiv und schnell.
Bereits mit der frühen Palette von naturwissenschaftlichen Rechnern
lieferte Hewlett Packard auch X-Y-Plotter. Aus dieser Zeit stammt
die HPGL, die Hewlett-Packard-Graphic-Language.

HPGL ist heute für Plotter die Standard-Kommandosprache. Wer seinen
mit HPGL ansprechbaren Plotter nicht in der Liste der Gerätetreiber
eines CAD-Programmes findet, braucht nur einen der mit Sicherheit
angebotenen HP-Plotter auszuwählen, schon sind die meisten Kommuni-
kationsschwierigkeiten beseitigt. Lediglich bei der Menge der
implementierten Befehlswörter ist eine gewisse Streuung vorhanden.
Der für unsere Grafik-Implementation verwendete Plotter PL 450 läßt
sich zum Beispiel mit 56 Befehlen programmieren, während der HP
7586B 82 Befehle versteht.

Um das Programm für möglichst viele Plotterbesitzer interessant zu
machen, wurden nur die gebräuchlichsten Befehle in der Grafik-Unit
für den Plotter implementiert und auf einige komfortable Befehle wie
zum Beispiel das Zeichnen von Koordinatenachsen mit Teilstrichen
oder dem Festlegen einer Fensterfläche verzichtet. Welche Befehle
Ihr Plotter verstehen muß, damit sie das Programm benutzen können,
können Sie Bild 1 entnehmen.

Ein Problem beim Programmieren in HPGL soll nicht unerwähnt bleiben:
Dachte ich bisher, daß es nichts komplizierteres gäbe als ein
Druckerhandbuch, so mußte ich meine Meinung gründlich revidieren.
Beim Studium des Plotter-Manuals kommt man manchmal auf den
Gedanken, HPGL sei eine Geheimsprache, die möglichst wenigen Leuten
nähergebracht werden soll... Hier hilft oft nur mühsames und
zeitraubendes Ausprobieren der Befehle. Mit dem Befehl CS, zum
Beispiel, kann man den Zeichensatz auswählen, aber woraus hier die
Auswahl besteht, bleibt im Dunklen.

,,z
Das Pflichtenheft...


Die beiden Plotter-Units sollen folgende Bedingungen erfüllen:

- 1. der Plotter wird mit HPGL-Befehlen angesprochen (Unit HPGL),
- 2. die in dieser Unit verwendeten Grafikbefehle sollen möglichst
die gleiche Syntax wie die in Turbo-Pascal definierten Befehle
haben,
- 3. die allgemeinen Grafik-Routinen (Unit PLGRAPH) sollen sich mög-
lichst wenig von den Befehlen der Bildschirmgraphik-Unit PGRAPH un-
terscheiden und
- 4. Anwender, die nur im Büro Zugriff auf einen Plotter haben,
sollen ebenfalls mit dem Programm arbeiten können.

Bei den in der Unit HPGL implementierten Prozeduren wurden die
gleichen Namen und Parameter verwendet, wie sie in GRAPH.TPU
deklariert sind. Dies ermöglicht ein schnelles Einarbeiten in die
Befehle. Den Prozedurnamen ist der Übersichtlichkeit halber die
Zeichenfolge "P_" vorangestellt, obwohl das nicht unbedingt nötig
ist, da die Grafik entweder auf den Bildschirm oder den Plotter aus-
gegeben wird, und somit die Unit GRAPH mit der Unit HPGL nicht in
Konflikt kommen kann.

Die Befehle zum Aufbereiten der Grafik sind in der Unit PLGRAPH
enthalten. Diese Unit ist eine angepaßte Version der in TOOLBOX
12'88 veröffentlichten Unit PGraph. Für den Anwender heißt das, daß
die Grafik zunächst auf dem Monitor dargestellt wird. Sind dann die
richtigen Parameter ermittelt, braucht in der USES- Anweisung nur
die Unit PGRAPH gegen PLGRAPH ausgetauscht zu werden. Bei der
Implementierung wurde aus Gründen der Geschwindigkeit und der
Übersichtlichkeit darauf verzichtet, die entsprechenden
Plotterbefehle direkt in die Unit PLGRAPH aufzunehmen.

Nicht jeder Anwender hat einen Plotter zu Hause stehen, aber mancher
kann vielleicht das Gerät im Büro mitbenutzen. Deshalb erfolgen alle
Anweisungen an den Plotter über eine Datei vom Typ 'TEXT', die
entweder direkt via Centronics-Schnittstelle ausgegeben wird oder
zur späteren Verwendung auf Diskette gespeichert werden kann.
Außerdem konnte ich mich damit elegant an einem weiteren Problem
'vorbeimogeln', nämlich der Kommunikation zwischen Computer und
Plotter. Die serielle Schnittstelle scheint da einige Tücken zu
haben und da mein PL 450-Plotter sowohl eine serielle als auch eine
Centronics-Schnittstelle besitzt, ist er bei dem von mir verwendeten
CAD-Programm an die Centronics-Schnittstelle angeschlossen. Das hat
auch den Vorteil, daß ein Druckerpuffer die Wartezeiten beträchtlich
verkürzen hilft.

Zu den Units im einzelnen: Die allgemeine Funktionsweise der Unit
PGRAPH kann in der TOOLBOX 12'88 nachgelesen werden, an den
Prozeduraufrufen wurde nichts verändert. Von 'außen' sind nur drei
Änderungen sichtbar, die beim Austausch von Plotter- und
Bildschirmgrafik zu beachten sind :

- die Textgröße ist in HPGL in [cm] anzugeben, hier sorgen die
typisierte Konstante "P_FontSize" und eine interne Umrechnung für
eine rasche Umstellung.
- die Festlegung des Grafikbereiches in der Prozedur "GraphikWindow"
erfolgt in [mm]. Das ist vor allem bei der Festlegung des
notwendigen Randabstandes von den den Zeichengrenzen wichtig, das
Zeichenfenster sollte ohnehin nur in Abhängigkeit von den
festgelegten typisierten Konstanten definiert werden. Bei der
definierten Größe des Zeichensatzes (P_FontSize, Größe 2) genügt ein
Randabstand von 20 mm.
- für die Variable "Thickness", die Strichstärke also, ist kein
entsprechender HPGL-Befehl vorhanden. Statt der Liniendicke wird mit
"Thickness" die Wiederholschrittlänge des Linientyps geändert. Ein
recht guter Wert ist hierbei '3', der bereits in der typisierten
Konstanten "P_NormStep" festgelegt ist.

Die weiteren Änderungen sind für den Anwender von außen nicht
sichtbar. Einige Änderungen seien kurz aufgeführt:

- der Ursprung des Koordinatensystems liegt im Gegensatz zum
Bildschirm-Koordinatensystem links unten.
- der Startpunkt eines Zeichens ist immer die linke untere Ecke, die
erforderlichen Abstände der Beschriftung wurden in Abhängigkeit von
der Größe des Zeichensatzes neu definiert.
- die Ausdehnung "Expans" in der Prozedur "Uscale" wird noch mit
einem Faktor (10) multipliziert, um bei gleichen Parametern ein in
etwa gleiches Aussehen des Koordinatensystems zu erhalten.

In der Unit HPGL müssen eventuell zunächst einige Werte an die
verwendete Hardware angepaßt werden:

- die Anzahl der Stifte ist in "MaxColors" mit 8 festgelegt
- die maximale Blattgröße in [mm] ist in "UaxMax" und "VaxMax"
anzupassen
  (vorbereitet für DIN A3)
- durch eine Multiplikation mit "PFaktor" werden die Koordinaten
plottergerecht aufbereitet. Bei einer Auflösung von 0.025 mm ergibt
sich PFaktor zu 1/0.025 = 40. Die Auflösung des Plotters, das heißt
die Anzahl der Plotschritte/Einheit, kann dem Datenblatt des Geräts
entnommen werden.
  Die genannten drei Werte finden sich in der Prozedur
  "OpenGraphik".

Damit Sie bei Änderungen nicht mühsam das gesamte Listing
durchforsten müssen, sind so viele Parameter wie möglich als
typisierte Konstanten deklariert:

- die Stiftfarben sind wie beim Bildschirm belassen worden
- die Namen der Linienarten wurden soweit möglich analog den Namen
in der Graph-Unit gewählt
- als DefaultFont wurde der Zeichensatz '0' festgelegt

Einige Anmerkungen noch zu den Prozeduren:

- "OpenGraphik" initialisiert den Plotter und teilt dem Programm die
hardwarespezifischen Werte mit. Mit 'PRN' als Dateiname wird über
die Centronics-Schnittstelle sofort gezeichnet, ein unter DOS
gültiger Dateiname speichert Ihren Plot auf Diskette ab.
- "P_LineRel" zeichnet relativ zum momentanen Standpunkt, nach
Erledigung des Befehls muß aber wieder in absolute Koordinaten
umgeschaltet werden.
- "P_SetColor" wechselt die Farben in Abhängigkeit von MaxColor, bei
4 Stiften wird also Farbe 5 zu Farbe 1.
- "P_PutPixel" dient zur Markierung eines Koordinatenpaares. Da mit
HPGL kein Punkt gesetzt werden kann, wird ein kleines Kreuz als
Marker verwendet. Wer mag, kann die geklammerte Version mit dem
Kreis als Markierung testen, und anschließend bei einer Tasse Kaffee
dem Plotter beim Zeichnen der Kreise zusehen. Bei vielen solcher
Kreise werden Sie allerdings, wie auch bei einem komplizierten
Füllmuster, bald eine "Time-Out"-Fehlermeldung erhalten.
- in der Prozedur "P_SetLineStyle" wird statt der nicht direkt
programmierbaren Liniendicke der Schrittweitenabstand verwendet. Ich
bin davon ausgegangen, daß die sieben verwendeten Linienarten (0 bis
6) bei allen Plottern definiert sind. Bei Bedarf ist die maximale
Anzahl entsprechend anzupassen. Einen Sonderfall stellt die
durchgezogene Linie dar. Sie ist nicht als Linienart deklariert, um
wieder von einer verwendeten Linienart auf 'Normalbetrieb' um-
zuschalten, muß der Plotter zurückgesetzt werden. Den Ini-
tialisierungsbefehl "IN" sollte man allerdings vermeiden, da eine
ev. über HPGL gesetzte Skalierung ebenfalls gelöscht wird. Für die
vorliegende Anwendung ist das zwar ohne Belang, aber bereits jetzt
ist vorsorglich der harmlosere Initialisierungsbefehl "DF" im-
plementiert.
- Analog der Graph-Unit sind in der Prozedur "P_SetTextStyle" nur
die vertikale und die horizontale Schriftrichtung ausführbar.
Ebenfalls zu beachten ist in dieser Prozedur, daß die Textgröße in
x- und y- Richtung definiert werden muß; hierbei habe ich für die x-
Richtung die halbe Größe der y-Richtung (Faktor 0.5) gewählt.
- Die Prozedur "CloseGraph" schließlich versetzt den Plotter wieder
in den Ausgangszustand und fährt den Stift zum Ursprung links unten
zurück.

Falls Sie die Unit durch zusätzliche Befehle erweitern wollen, noch
ein kleiner Hinweis. Ein Linien-Befehl zum Beispiel sieht für den
Plotter so aus:
,,l
PU100,100,200,200;

Wird diese Anweisung mit Variablen im Programm gegeben, so müssen
natürlich Komma und Strichpunkt ebenfalls mit angegeben werden. Da
mir die ständige Eingabe von "," und ";" zu umständlich war, und das
Listing unübersichtlich wurde, habe ich diese beiden erforderlichen
Eingabewerte als typisierte Konstante "Komma" und "Ende" deklariert.

                                  (wr)



PU Stift anheben (und Stift bewegen)
PD Stift senken (und Linie ziehen)
PA Linie in absoluten Koordinaten
PR Linie in relativen Koordinaten
SP Stiftfarbe auswählen
LT Linientyp festlegen
CS Zeichensatz auswählen
DI Richtung der Beschriftung definieren
SI Größe des Zeichensatzes festlegen
LB String 'drucken'

(jeweilige Parameter siehe Listings)