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Bode

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En este proyecto abordamos la construcción de una interfaz de usuario interactiva para los Diagramas de Bode, herramienta muy utilizada en Ingeniería del Control (Figura 1). El módulo de cálculo ha sido escrito en lenguaje C por Javier Gil Chica, profesor titular del Departamento de Física de la Universidad de Alicante. El código fuente al completo está disponible disponible en la carpeta /src/demo/bode de la distribución del SDK.

Captura de la versión Windows de Bode.
Figura 1: Versión Windows.
Captura de la versión macOS de Bode.
Figura 2: Versión macOS.
Captura de la versión Linux de Bode.
Figura 3: Versión Linux Ubuntu.

La ventana principal se ha dividido verticalmente en dos partes, mediante un layout(2,1) (Figura 4). En la parte izquierda tenemos los parámetros P, Q, T, R y algunos botones. Se han utilizado los sublayouts i_coeffs(4,9) y i_ranges(3,3) para agrupar controles. En la zona de la derecha se ubican dos controles de dibujo View para las gráficas y otro sublayout i_sliders(3,3) con los parámetros I, P, D.

El re-dimensionado horizontal se realiza íntegramente sobre la celda derecha (gráficas y sliders), manteniendo la zona de parámetros un tamaño horizontal constante. Durante el re-dimensionado vertical crecerán las gráficas con una proporción del 50% cada una. Para la parte izquierda, se ha reservado una celda vacía, que se expandirá horizontalmente, alineando el botón [More Info] al borde inferior de la ventana.

Esquema que muestra la división del espacio en la ventana de interfaz de Bode.
Figura 4: Distribución de la interfaz de usuario de Bode.
Listado 1: demo/bode/bdview.c
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/* Bode View */

#include "bdview.h"
#include "bdctrl.h"
#include "guiall.h"

static const real32_t kEDIT_WIDTH = 60;

/*---------------------------------------------------------------------------*/

static Cell *i_coeff(Layout *layout, const char_t *text, const uint32_t col, const uint32_t row)
{
    Label *label = label_create();
    Edit *edit = edit_create();
    label_text(label, text);
    edit_align(edit, ekRIGHT);
    layout_halign(layout, col * 2, row, ekCENTER);
    layout_label(layout, label, col * 2, row);
    layout_edit(layout, edit, col * 2 + 1, row);
    return layout_cell(layout, col * 2 + 1, row);
}

/*---------------------------------------------------------------------------*/

static Layout *i_coeffs(void)
{
    Layout *layout = layout_create(4, 9);
    cell_dbind(i_coeff(layout, "P[0]", 0, 0), Params, real32_t, P[0]);
    cell_dbind(i_coeff(layout, "P[1]", 1, 0), Params, real32_t, P[1]);
    cell_dbind(i_coeff(layout, "P[2]", 0, 1), Params, real32_t, P[2]);
    cell_dbind(i_coeff(layout, "P[3]", 1, 1), Params, real32_t, P[3]);
    cell_dbind(i_coeff(layout, "P[4]", 0, 2), Params, real32_t, P[4]);
    cell_dbind(i_coeff(layout, "Q[0]", 0, 3), Params, real32_t, Q[0]);
    cell_dbind(i_coeff(layout, "Q[1]", 1, 3), Params, real32_t, Q[1]);
    cell_dbind(i_coeff(layout, "Q[2]", 0, 4), Params, real32_t, Q[2]);
    cell_dbind(i_coeff(layout, "Q[3]", 1, 4), Params, real32_t, Q[3]);
    cell_dbind(i_coeff(layout, "Q[4]", 0, 5), Params, real32_t, Q[4]);
    cell_dbind(i_coeff(layout, "Q[5]", 1, 5), Params, real32_t, Q[5]);
    cell_dbind(i_coeff(layout, "Q[6]", 0, 6), Params, real32_t, Q[6]);
    cell_dbind(i_coeff(layout, "Q[7]", 1, 6), Params, real32_t, Q[7]);
    cell_dbind(i_coeff(layout, "Q[8]", 0, 7), Params, real32_t, Q[8]);
    cell_dbind(i_coeff(layout, "T", 0, 8), Params, real32_t, T);
    cell_dbind(i_coeff(layout, "R", 1, 8), Params, real32_t, R);
    layout_hsize(layout, 1, kEDIT_WIDTH);
    layout_hsize(layout, 3, kEDIT_WIDTH);
    layout_vmargin(layout, 0, 5);
    layout_vmargin(layout, 1, 5);
    layout_vmargin(layout, 2, 10);
    layout_vmargin(layout, 3, 5);
    layout_vmargin(layout, 4, 5);
    layout_vmargin(layout, 5, 5);
    layout_vmargin(layout, 6, 5);
    layout_vmargin(layout, 7, 10);
    layout_hmargin(layout, 1, 5);
    layout_hmargin(layout, 0, 3);
    layout_hmargin(layout, 2, 3);
    return layout;
}

/*---------------------------------------------------------------------------*/

static void i_range(Layout *layout, const char_t *text, const uint32_t i)
{
    Label *label = label_create();
    Edit *edit1 = edit_create();
    Edit *edit2 = edit_create();
    label_text(label, text);
    edit_align(edit1, ekRIGHT);
    edit_align(edit2, ekRIGHT);
    layout_label(layout, label, 0, i);
    layout_edit(layout, edit1, 1, i);
    layout_edit(layout, edit2, 2, i);
}

/*---------------------------------------------------------------------------*/

static Layout *i_ranges(void)
{
    Layout *layout = layout_create(3, 3);
    i_range(layout, "I", 0);
    i_range(layout, "P", 1);
    i_range(layout, "D", 2);
    layout_hsize(layout, 1, kEDIT_WIDTH);
    layout_hsize(layout, 2, kEDIT_WIDTH);
    layout_vmargin(layout, 0, 5);
    layout_vmargin(layout, 1, 5);
    layout_hmargin(layout, 0, 5);
    layout_hmargin(layout, 1, 5);
    cell_dbind(layout_cell(layout, 1, 0), Params, real32_t, KRg[0]);
    cell_dbind(layout_cell(layout, 2, 0), Params, real32_t, KRg[1]);
    cell_dbind(layout_cell(layout, 1, 1), Params, real32_t, KRg[2]);
    cell_dbind(layout_cell(layout, 2, 1), Params, real32_t, KRg[3]);
    cell_dbind(layout_cell(layout, 1, 2), Params, real32_t, KRg[4]);
    cell_dbind(layout_cell(layout, 2, 2), Params, real32_t, KRg[5]);
    return layout;
}

/*---------------------------------------------------------------------------*/

static Layout *i_left(Ctrl *ctrl)
{
    Layout *layout = layout_create(1, 10);
    Layout *layout1 = i_coeffs();
    Button *button = button_push();
    Label *label = label_create();
    Button *button2 = button_push();
    Button *button3 = button_push();
    Button *button4 = button_push();
    Label *label2 = label_create();
    Layout *layout2 = i_ranges();
    Button *button5 = button_push();
    button_text(button, "Reset defaults");
    button_text(button2, "Take");
    button_text(button3, "Restore");
    button_text(button4, "Clear");
    button_text(button5, "More info");
    label_text(label, "SnapShot");
    label_text(label2, "Slider Range");
    layout_layout(layout, layout1, 0, 0);
    layout_button(layout, button, 0, 1);
    layout_label(layout, label, 0, 2);
    layout_button(layout, button2, 0, 3);
    layout_button(layout, button3, 0, 4);
    layout_button(layout, button4, 0, 5);
    layout_label(layout, label2, 0, 6);
    layout_layout(layout, layout2, 0, 7);
    layout_button(layout, button5, 0, 9);
    layout_halign(layout, 0, 7, ekLEFT);
    layout_vmargin(layout, 0, 10);
    layout_vmargin(layout, 1, 10);
    layout_vmargin(layout, 2, 5);
    layout_vmargin(layout, 3, 5);
    layout_vmargin(layout, 4, 5);
    layout_vmargin(layout, 5, 10);
    layout_vmargin(layout, 6, 5);
    layout_vmargin(layout, 7, 10);
    layout_vexpand(layout, 8);
    ctrl_reset(ctrl, button);
    ctrl_take(ctrl, layout_cell(layout, 0, 3));
    ctrl_restore(ctrl, layout_cell(layout, 0, 4));
    ctrl_clear(ctrl, layout_cell(layout, 0, 5));
    ctrl_info(ctrl, button5);
    return layout;
}

/*---------------------------------------------------------------------------*/

static void i_slider_K(Layout *layout, const char_t *title, const uint32_t row)
{
    Label *label = label_create();
    Slider* slider = slider_create();
    Edit* edit = edit_create();
    label_text(label, title);
    edit_align(edit, ekRIGHT);
    layout_label(layout, label, 0, row);
    layout_slider(layout, slider, 1, row);    
    layout_edit(layout, edit, 2, row);
}

/*---------------------------------------------------------------------------*/

static Layout *i_sliders(Ctrl *ctrl)
{
    Layout *layout = layout_create(3, 3);
    i_slider_K(layout, "I", 0);
    i_slider_K(layout, "P", 1);
    i_slider_K(layout, "D", 2);
    layout_hsize(layout, 2, kEDIT_WIDTH);
    layout_vmargin(layout, 0, 5);
    layout_vmargin(layout, 1, 5);
    layout_hmargin(layout, 0, 5);
    layout_hmargin(layout, 1, 5);
    layout_hexpand(layout, 1);
    cell_dbind(layout_cell(layout, 1, 0), Params, real32_t, K[0]);
    cell_dbind(layout_cell(layout, 2, 0), Params, real32_t, K[0]);
    cell_dbind(layout_cell(layout, 1, 1), Params, real32_t, K[1]);
    cell_dbind(layout_cell(layout, 2, 1), Params, real32_t, K[1]);
    cell_dbind(layout_cell(layout, 1, 2), Params, real32_t, K[2]);
    cell_dbind(layout_cell(layout, 2, 2), Params, real32_t, K[2]);
    ctrl_slider1(ctrl, layout_cell(layout, 1, 0));
    return layout;
}

/*---------------------------------------------------------------------------*/

static Layout* i_right(Ctrl *ctrl)
{
    Layout *layout = layout_create(1, 3);
    Layout* layout1 = i_sliders(ctrl);
    View* view1 = view_create();
    View* view2 = view_create();
    layout_view(layout, view1, 0, 0);
    layout_view(layout, view2, 0, 1);
    layout_layout(layout, layout1, 0, 2);        
    layout_vmargin(layout, 0, 2);
    layout_vmargin(layout, 1, 5);
    layout_vexpand2(layout, 0, 1, .5f);
    ctrl_view1(ctrl, view1);
    ctrl_view2(ctrl, view2);
    return layout;
}

/*---------------------------------------------------------------------------*/

static Panel *i_panel(Ctrl *ctrl)
{
    Panel *panel = panel_create();
    Layout *layout = layout_create(2, 1);
    Layout *layout1 = i_left(ctrl);
    Layout* layout2 = i_right(ctrl);
    layout_layout(layout, layout1, 0, 0);
    layout_layout(layout, layout2, 1, 0);        
    layout_hmargin(layout, 0, 5);
    layout_hexpand(layout, 1);
    layout_margin(layout, 10);
    panel_layout(panel, layout);
    layout_dbind(layout1, NULL, Params);
    layout_dbind(layout2, NULL, Params);
    cell_dbind(layout_cell(layout, 0, 0), Model, Params, cparams);
    cell_dbind(layout_cell(layout, 1, 0), Model, Params, cparams);
    layout_dbind(layout, listener(ctrl, ctrl_OnModelChange, Ctrl), Model);
    ctrl_layout(ctrl, layout);
    return panel;
}

/*---------------------------------------------------------------------------*/

Window* bdview_create(Ctrl *ctrl)
{
    Panel *panel = i_panel(ctrl);
    Window *window = window_create(ekWNSRES, &panel);
    window_title(window, "Bode plot");
    return window;
}
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