在LABVIEW中實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的幾種方法

　　隨著計算機技術(shù)、大規(guī)模集成電路、通信技術(shù)等的飛速發(fā)展，儀器系統(tǒng)與計算機軟件技術(shù)緊密結(jié)合，使得傳統(tǒng)儀器的概念得以突破，出現(xiàn)了一種全新的儀器概念——虛擬儀器。1986年,美國國家儀器(national instruments, 簡稱NI)公司研發(fā)推出了圖形化編程環(huán)境的開發(fā)平臺——LabVIEW軟件，隨即就廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實驗室認可并接受，被公認為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，成為目前實現(xiàn)虛擬儀器軟件設(shè)計最流行的工具之一。

　　同時隨著網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，通過將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和虛擬儀器相結(jié)合,構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器系統(tǒng),是自動測試儀器系統(tǒng)的發(fā)展方向之一。所以通過網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)共享是各種軟件的發(fā)展趨勢，而LabVIEW軟件平臺正是適應(yīng)了這一發(fā)展趨勢，它具有強大的網(wǎng)絡(luò)通信功能，使用LabVIEW實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信有4大類方法：（1）使用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議編程實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，可以使用的通信協(xié)議類型包括TCP/IP協(xié)議、UDP、串口通信協(xié)議、無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等；（2）使用基于TCP/IP的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議DSTP的DataSocket技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信；（3）使用共享變量實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信；（4）通過遠程訪問來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。

　　本文對以上各種實現(xiàn)方法進行探討，最后簡單地分析了各種方法的優(yōu)缺點及應(yīng)用場合。

　　2 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通信

　　2.1 TCP通信技術(shù)

　　網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)中傳遞、管理信息的一些規(guī)范，是計算機之間相互通信需要共同遵守的一些規(guī)則[1]。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議通常被分為多個層次，每一層完成一定的功能，通信在對應(yīng)的層次之間進行。LabVIEW中支持的通信協(xié)議類型包括TCP/IP、UDP、串口通信協(xié)議、無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和郵件傳輸協(xié)議。TCP/IP協(xié)議體系是目前最成功, 使用最頻繁的Internet協(xié)議,有著良好的實用性和開放性。它定義了網(wǎng)絡(luò)層的網(wǎng)際互連協(xié)議IP,傳輸層的傳輸控制協(xié)議TCP、用戶數(shù)據(jù)協(xié)議UDP等。

　　LabVIEW中為網(wǎng)絡(luò)通訊提供了基于TCP/UDP的通訊函數(shù)供用戶調(diào)用。這樣用戶可直接調(diào)用TCP模塊中已發(fā)布的TCP VI及相關(guān)的子VI來完成流程的編寫，而無需過多考慮網(wǎng)絡(luò)的底層實現(xiàn)。在設(shè)計上采用C/S（客戶端/服務(wù)器）通信模式，VI程序分為兩部分：處理主機工作在Server模式，完成數(shù)據(jù)接收，并提供數(shù)據(jù)的相關(guān)處理；數(shù)據(jù)點計算機工作于Client模式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送[5]。TCP傳輸數(shù)據(jù)過程如下：首先由發(fā)送端發(fā)送連接請求，接收端偵聽到請求后回復(fù)并建立連接，然后開始傳輸，數(shù)據(jù)傳輸完成后關(guān)閉連接，傳輸過程結(jié)束。

　　2.2 利用TCP協(xié)議通信實例

　　以下通過C/S（客戶端/服務(wù)器）通信模式實現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸模式。

　　在服務(wù)器端，用“TCP Create Listener”節(jié)點創(chuàng)建偵聽，“TCP Wait on Listener”節(jié)點等待客戶機連接，通過循環(huán)產(chǎn)生100個正弦信號數(shù)據(jù)，用兩個“TCP Write”節(jié)點來發(fā)送數(shù)據(jù)，第一個節(jié)點用來發(fā)送波形數(shù)據(jù)的長度，第二個節(jié)點發(fā)送波形數(shù)據(jù)，最后，用“TCP Close Connection”節(jié)點結(jié)束連接。程序框圖如圖1所示：

　　圖1 TCP服務(wù)器端程序框圖

　　在客戶端，用“TCP Open Connection”節(jié)點打開TCP連接，用兩個“TCP Read”節(jié)點讀取數(shù)據(jù)，第一個節(jié)點接收波形長度作為第二個節(jié)點的輸入，第二個節(jié)點接收波形數(shù)據(jù)，最后，用“TCP Close Connection”節(jié)點結(jié)束連接。程序框圖如圖2所示：

　　圖2 TCP客戶端程序框圖

　　運行程序，結(jié)果如下圖3、4：

　　圖3 服務(wù)器端顯示結(jié)果

　　圖4 客戶端顯示結(jié)果

　　3 DataSocket技術(shù)通信

　　3.1 DataSocket技術(shù)

　　DataSocket技術(shù)是一種面向測控領(lǐng)域的網(wǎng)上實時數(shù)據(jù)交換編程技術(shù)[9],DataSocket技術(shù)基于Microsoft的COM和ActiveX技術(shù)，對TCP/IP協(xié)議進行高度封裝，它包括了DataSocket Server Manager、DataSocket Server和DataSocket API這幾個工具軟件,以及DSTP (DataSocket Transfer Protocol)協(xié)議、通用資源定位符URL (Uniform. Resource Locator)和文件格式等技術(shù)規(guī)范。它能大大簡化Internet網(wǎng)上計算機之間測控數(shù)據(jù)交換的編程工作。同時,DataSocket也可用于一臺計算機內(nèi)或局域網(wǎng)中多個應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)交換。

　　DataSocket Server Manager是一個獨立運行的應(yīng)用程序,它的主要功能是設(shè)置DataSocket Server可連接的客戶端程序的最大數(shù)目和可創(chuàng)建的數(shù)據(jù)項的最大數(shù)目,設(shè)置用戶和用戶組,設(shè)置用戶可創(chuàng)建數(shù)據(jù)項和讀寫數(shù)據(jù)項的權(quán)限,未經(jīng)授權(quán)的用戶不能在DataSocket Server上創(chuàng)建或讀寫數(shù)據(jù)項,數(shù)據(jù)項實際上是DataSocket Server中的數(shù)據(jù)文件。DataSocket Server也是一個獨立運行的應(yīng)用程序,它能為用戶解決大部分網(wǎng)絡(luò)通信方面的問題,它負責(zé)監(jiān)管Manager中所設(shè)定的各種權(quán)限的用戶組和客戶端程序之間的數(shù)據(jù)交換,自動處理底層的網(wǎng)絡(luò)連接及客戶程序之間的數(shù)據(jù)交換,使網(wǎng)絡(luò)連接對客戶端保持透明。DataSocket Server與測控應(yīng)用程序可安裝在同一臺計算機上,也可以分裝在不同計算機上,后一種方法可增加整個系統(tǒng)的安全性,因為兩臺計算機之間可用防火墻加以隔離,而且,DataSocket Server程序不會占用測控計算機CPU的工作時間,從而使測控應(yīng)用程序可以運行得更快。