基于TCP／IP的多數(shù)據(jù)流傳輸測控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

1．3 遠程控制臺模塊
遠程控制臺負責(zé)對數(shù)傳與實時處理模塊、控制臺模塊的網(wǎng)絡(luò)喚醒和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，以及完成對遠程設(shè)備電源的相關(guān)操作。遠程控制臺接收相鄰模塊的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀(包括數(shù)傳與實時處理模塊對多數(shù)據(jù)流進行整合的數(shù)據(jù)幀和控制臺模塊轉(zhuǎn)發(fā)的單片機采集數(shù)據(jù)幀)，對控制臺發(fā)送網(wǎng)絡(luò)控制幀(完成參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)開啟關(guān)閉、板卡操作、串口操作等任務(wù))，采用UDP協(xié)議進行通信。
1．4 控制臺設(shè)備模塊
控制臺設(shè)備模塊由CPCI工控計算機和繼電器板卡組成。供電電源繼電器卡采用NI PXI-2564 16路5 A SPST開關(guān)模塊，它是大功率繼電器卡，可進行電源輸入和電源備份；斷電及轉(zhuǎn)電控制信號繼電器卡采用ADLINK PXI-7901 16路通用SPDT開關(guān)模塊，可進行電源的控制切換。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及外部接口關(guān)系如圖3所示。

系統(tǒng)采用Agilent N6700系列模塊電源供電，控制臺由RS 422串行通信接口連接到單片機測控模塊、網(wǎng)絡(luò)連接到遠程控制臺。為通信的穩(wěn)定可靠，控制臺與遠程控制臺間的千兆以太網(wǎng)通過光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為光纖連接。控制臺接受遠程控制臺的控制，對來自單片機采集模塊的數(shù)據(jù)進行解碼及顯示并傳向遠程控制臺，通信采用UDP協(xié)議。

2 軟件設(shè)計與實現(xiàn)
2．1 多重事件方式實現(xiàn)網(wǎng)口及串口通信
控制臺模塊需要接收遠程控制臺的遠程控制命令幀和來自RS 422串行通信接口(與單片機采集模塊相連)的串行數(shù)據(jù)，并把串行數(shù)據(jù)打包成既定格式UDP數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)送到遠程控制臺，為此控制臺軟件需建立后臺管理器(CTConManager)來開啟網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控線程、串口監(jiān)控線程兩個獨立線程進行監(jiān)控網(wǎng)口和串行口。二者流程圖如圖4所示。

軟件需要把串口數(shù)據(jù)進行協(xié)議轉(zhuǎn)換為UDP數(shù)據(jù)幀發(fā)送，所以網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控線程采用等待多重事件的方式來處理由WSACreateEvent函數(shù)創(chuàng)建的網(wǎng)絡(luò)事件(m_evtNetWork)和串口事件(m_evtOverlappedSeira1)，串口監(jiān)控流程采用異步事件模式監(jiān)控串行口的數(shù)據(jù)接收。網(wǎng)絡(luò)事件由WSAEvent Select函數(shù)與當前的socket接口綁定，串口事件由串口接收一個完整數(shù)據(jù)幀后設(shè)置到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控線程。當控制臺網(wǎng)絡(luò)可以接收到遠程控制臺的網(wǎng)絡(luò)幀(即有網(wǎng)絡(luò)事件發(fā)生)時，線程調(diào)用ProcessNetworkEvent函數(shù)來處理這個事件(即開始解析遠程命令幀)，相應(yīng)串口事件調(diào)用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控線程的ProcessSerialEvent函數(shù)來處理這個事件(即發(fā)送數(shù)據(jù)幀)。線程中的網(wǎng)絡(luò)超時事件(WSA_WAIT_TIME OUT)處理超時任務(wù)(ProcessTimeOut Event)包括串口和板卡狀態(tài)的循環(huán)檢測以及狀態(tài)數(shù)據(jù)包的發(fā)送。
軟件采用這種機制能及時響應(yīng)多重事件，實現(xiàn)了串口和網(wǎng)絡(luò)接口的對接，節(jié)省了設(shè)備資源，使系統(tǒng)效率得到了提高。
2．2 TCP多數(shù)據(jù)流整合同步處理
根據(jù)系統(tǒng)要求，數(shù)傳與實時處理模塊將多個TCP流的相同或不同字段的數(shù)據(jù)進行提取并整合為一個UDP數(shù)據(jù)報文并發(fā)送至遠程控制臺。
由于多個TCP數(shù)據(jù)流發(fā)送過程中很可能會出現(xiàn)某個數(shù)據(jù)流到達時間相對其他數(shù)據(jù)流有延遲，這就會造成在整合為UDP數(shù)據(jù)報文的過程中數(shù)據(jù)的不同步。為解決這個問題，軟件采用基于數(shù)據(jù)隊列的方式實現(xiàn)碼流同步。首先將多個既定長度的TCP流數(shù)據(jù)(TCPDataValue)加入(push)多個相應(yīng)隊列(CDataQueue)，當所有隊列的長度大于等于1，即所有隊列有元素時，將隊列中的第一個(即最先壓入隊列)元素彈出(GetFirstDa ta)，然后進行碼流的數(shù)據(jù)提取。