基于LabVIEW的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)

當(dāng)Web服務(wù)器接收到來(lái)自客戶端的有效CGI(common gateway interface)請(qǐng)求后，從表單中獲取相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，進(jìn)而向儀器控制服務(wù)器提交調(diào)用VI的請(qǐng)求。運(yùn)行于儀器控制服務(wù)器上的G Web Server接收到請(qǐng)求后，建立起與客戶端TCP／IP連接，調(diào)用相應(yīng)的VI程序：首先調(diào)用串口通信程序，即通過(guò)串口向硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)發(fā)送控制指令；然后啟動(dòng)儀器控制VI模塊，使其通過(guò)GPIB接口卡調(diào)用相關(guān)儀器設(shè)備，對(duì)實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行測(cè)試；最后將實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果以CGI響應(yīng)的方式回傳到Web服務(wù)器，由Web服務(wù)器端的CGI程序刷新客戶端顯示，完成了整個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)采用Application Server＆API結(jié)構(gòu)。Application Server＆API結(jié)構(gòu)使用LabVIEW編程，以其內(nèi)置TCP／IP模塊為基礎(chǔ)，構(gòu)造一個(gè)Application Server應(yīng)用服務(wù)器端和一個(gè)API用戶終端，由TCP／IP模塊完成網(wǎng)絡(luò)互連，數(shù)據(jù)通信以及容錯(cuò)處理。該結(jié)構(gòu)要求API用戶終端將Application Server應(yīng)用服務(wù)器端板卡采集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)下載到本地終端來(lái)分析、計(jì)算、顯示以及存儲(chǔ)，除了對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬、穩(wěn)定性有很高的要求之外，對(duì)API用戶終端的計(jì)算機(jī)性能也有很高的要求，適用于遠(yuǎn)程軟件共享和儀器共享型實(shí)驗(yàn)。主程序框圖結(jié)構(gòu)如圖3所示，客戶端API模塊先向服務(wù)端發(fā)送用戶信息和實(shí)驗(yàn)請(qǐng)求，經(jīng)服務(wù)端驗(yàn)證通過(guò)，建立TCP連接；然后服務(wù)端接受客戶端實(shí)驗(yàn)參數(shù)并在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)儀器初始化；服務(wù)端采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并通過(guò)TCP／IP協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)包，客戶端接受共享實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

下面以周期信號(hào)時(shí)域特性的測(cè)量實(shí)驗(yàn)為例，介紹ApplicationServer＆API結(jié)構(gòu)LabVIEW編程的實(shí)現(xiàn)方法。
用戶首先進(jìn)入的是一個(gè)多媒體仿真界面，實(shí)驗(yàn)采樣數(shù)據(jù)，同步顯示波形；采集完全部實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，服務(wù)器發(fā)結(jié)束信息，然后斷開網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，完成實(shí)驗(yàn)。圖4顯示的是客戶端在遠(yuǎn)端實(shí)測(cè)的實(shí)驗(yàn)室周期信號(hào)的時(shí)域特性，用戶可以選擇保存按鈕，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以需要的格式保存，進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，還可以生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，最終完成實(shí)驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)
本文以虛擬儀器為平臺(tái)設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，通過(guò)用戶登陸界面，嵌入一些虛擬實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備。實(shí)現(xiàn)了利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)儀器操作的模擬和測(cè)量，并在電子科學(xué)學(xué)院進(jìn)行了演示，取得了很好的效果。該網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室較以往的虛擬實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化，達(dá)到了資源共享，避免了儀器重復(fù)添置和資源浪費(fèi)，使學(xué)生做實(shí)驗(yàn)不再受時(shí)間和地點(diǎn)的限制。具有開發(fā)周期短，使用效率高，可擴(kuò)展性強(qiáng)，成本低廉的特點(diǎn)，是解決目前高教擴(kuò)招帶來(lái)的資源緊張問(wèn)題的一種行之有效的途徑。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷完善，虛擬實(shí)驗(yàn)室會(huì)有更好的應(yīng)用前景。