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labview实现网络通信方法与实例

2017年11月20日 14:33 网络整理 作者: 用户评论(0

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 网络通信介绍:

  网络是用物理链路将各个孤立的工作站或主机相连在一起,组成数据链路,从而达到资源共享和通信的目的。通信是人与人之间通过某种媒体进行的信息交流与传递。网络通信是通过网络将各个孤立的设备进行连接,通过信息交换实现人与人,人与计算机,计算机与计算机之间的通信。

  网络通信中最重要的就是网络通信协议。当今网络协议有很多,局域网中最常用的有三个网络协议:MICROSOFT的NETBEUI、NOVELL的IPX/SPX和TCP/IP协议。应根据需要来选择合适的网络协议。

  网络通信的工作原理:

  TCP/IP协议的数据传输过程: TCP/IP协议所采用的通信方式是分组交换方式。所谓分组交换,简单说就是数据 在传输时分成若干段,每个数据段称为一个数据包,TCP/IP协议的基本传输单位是数 据包,TCP/IP协议主要包括两个主要的协议,即TCP协议和IP协议,这两个协议可以 联合使用,也可以与其他协议联合使用,它们在数据传输过程中主要完成以下功能:

  1)首先由TCP协议把数据分成若干数据包,给每个数据包写上序号,以便接收端 把数据还原成原来的格式。

  2)IP协议给每个数据包写上发送主机和接收主机的地址,一旦写上的源地址和目 的地址,数据包就可以在物理网上传送数据了。IP协议还具有利用路由算法进行路 由选择的功能。

  3)这些数据包可以通过不同的传输途径(路由)进行传输,由于路径不同,加上其 它的原因,可能出现顺序颠倒、数据丢失、数据失真甚至重复的现象。这些问题都 由TCP协议来处理,它具有检查和处理错误的功能, 必要时还可以请求发送端重发。 简言之,IP协议负责数据的传输,而TCP协议负责数据的可靠传

  labview实现网络通信

  1 TCP通信技术

  网络通信协议是网络中传递、管理信息的一些规范,是计算机之间相互通信需要共同遵守的一些规则[1]。网络通信协议通常被分为多个层次,每一层完成一定的功能,通信在对应的层次之间进行。LabVIEW中支持的通信协议类型包括TCP/IP、UDP、串口通信协议、无线网络协议和邮件传输协议。TCP/IP协议体系是目前最成功, 使用最频繁的Internet协议,有着良好的实用性和开放性。它定义了网络层的网际互连协议IP,传输层的传输控制协议TCP、用户数据协议UDP等。

  LabVIEW中为网络通讯提供了基于TCP/UDP的通讯函数供用户调用。这样用户可直接调用TCP模块中已发布的TCP VI及相关的子VI来完成流程的编写,而无需过多考虑网络的底层实现。在设计上采用C/S(客户端/服务器)通信模式,VI程序分为两部分:处理主机工作在Server模式,完成数据接收,并提供数据的相关处理;数据点计算机工作于Client模式,实现数据传送[5]。TCP传输数据过程如下:首先由发送端发送连接请求,接收端侦听到请求后回复并建立连接,然后开始传输,数据传输完成后关闭连接,传输过程结束。

  2 利用TCP协议通信实例

  以下通过C/S(客户端/服务器)通信模式实现的数据传输模式。

  在服务器端,用“TCP Create Listener”节点创建侦听,“TCP Wait on Listener”节点等待客户机连接,通过循环产生100个正弦信号数据,用两个“TCP Write”节点来发送数据,第一个节点用来发送波形数据的长度,第二个节点发送波形数据,最后,用“TCP Close Connection”节点结束连接。程序框图如图1所示:

  labview实现网络通信(网络通信的工作原理)

  图1 TCP服务器端程序框图

  在客户端,用“TCP Open ConnecTIon”节点打开TCP连接,用两个“TCP Read”节点读取数据,第一个节点接收波形长度作为第二个节点的输入,第二个节点接收波形数据,最后,用“TCP Close ConnecTIon”节点结束连接。程序框图如图2所示:

  labview实现网络通信(网络通信的工作原理)

  图2 TCP客户端程序框图

  运行程序,结果如下图3、4:

  labview实现网络通信(网络通信的工作原理)

  图3 服务器端显示结果

  labview实现网络通信(网络通信的工作原理)

  图4 客户端显示结果

  3 DataSocket技术通信

  3.1 DataSocket技术

  DataSocket技术是一种面向测控领域的网上实时数据交换编程技术[9],DataSocket技术基于Microsoft的COM和AcTIveX技术,对TCP/IP协议进行高度封装,它包括了DataSocket Server Manager、DataSocket Server和DataSocket API这几个工具软件,以及DSTP (DataSocket Transfer Protocol)协议、通用资源定位符URL (Uniform. Resource Locator)和文件格式等技术规范。它能大大简化Internet网上计算机之间测控数据交换的编程工作。同时,DataSocket也可用于一台计算机内或局域网中多个应用程序之间的数据交换。

  DataSocket Server Manager是一个独立运行的应用程序,它的主要功能是设置DataSocket Server可连接的客户端程序的最大数目和可创建的数据项的最大数目,设置用户和用户组,设置用户可创建数据项和读写数据项的权限,未经授权的用户不能在DataSocket Server上创建或读写数据项,数据项实际上是DataSocket Server中的数据文件。DataSocket Server也是一个独立运行的应用程序,它能为用户解决大部分网络通信方面的问题,它负责监管Manager中所设定的各种权限的用户组和客户端程序之间的数据交换,自动处理底层的网络连接及客户程序之间的数据交换,使网络连接对客户端保持透明。DataSocket Server与测控应用程序可安装在同一台计算机上,也可以分装在不同计算机上,后一种方法可增加整个系统的安全性,因为两台计算机之间可用防火墙加以隔离,而且,DataSocket Server程序不会占用测控计算机CPU的工作时间,从而使测控应用程序可以运行得更快。

  DataSocket API 包含有Open 、Read、Write和Close等函数,其中的Read和Write函数又分为单个或数组形式的字符串型、布尔型、数值型和波形等多种类型。DataSocket技术可在C语言、VB和LabVIEW等多种开发环境中应用,因此,这些函数有不同的形式,它们在C语言中是函数,在VB中是AcTIveX控件,而在LabVIEW中则是功能模块,DataSocket的ActiveX控件还可以应用在VC、EXCEL、网页和其他支持ActiveX技术的环境中。

  3.2 利用DataSocket技术通信实例

  以下通过DataSocket C/S模式实现数据的远程传输。

  在服务器端对DataSocket Server Manager进行设置,也可采用默认值。然后运行应用程序DataSocket Server,打开DataSocket Server。和上例一样通过循环产生100个正弦信号数据,利用DataSocket Write节点将数据发送到dstp格式指定的连接中。程序框图如图5所示:

  labview实现网络通信(网络通信的工作原理)

  图5 DataSocket服务器端程序框图

  在客户端,使用DataSocket Read节点将数据从指定的地址读取数据,并显示波形。程序框图如图6所示:

  labview实现网络通信(网络通信的工作原理)

  图6 DataSocket客户端程序框图

  运行程序,结果和图3、4结果类似,波形相同,只是连接输入格式不一样。

  4 共享变量通信

  4.1 共享变量

  共享变量是继DataSocket技术之后LabView为简化网络编程迈出的又一大步。通过共享变量,用户无需编程就可以在不同计算机之间方便的实现数据的共享。用户无需了解任何的底层复杂的网络通信,就能轻松地实现数据交换。用户建立和使用共享变量就如同操作全局变量一样方便。

  4.2 利用共享变量通信实例

  以下通过C/S(客户端/服务器)通信模式实现数据的传输模式。

  由于共享变量只能存在于工程项目中,建立一个共享变量之前先得建立一个工程,然后在工程目录下选择New︱Variable选项,然后根据提示一步一步即可完成设置,但需要注意的是要实现网络通信变量类型必须选择为“Network-Published”。这里在服务器中创建一个名为Server_Variable的共享变量,同样在客户端建立一个名为Client_Variable的变量,两变量其数据和变量类型一致,都为一维数组双精度和网络发布类型。在客户端其程序框图如图7所示:

  labview实现网络通信(网络通信的工作原理)

  图7 共享变量服务器端程序框图

  在客户端只需把共享变量Client_Variable的Bind to Source设置为服务器中的Server_Variable即可,将其拖入程序框图。建立的程序框图如图8所示:

  labview实现网络通信(网络通信的工作原理)

  图8 共享变量客户端程序框图

  运行程序,结果如图3、4。

  5 远程访问

  5.1 远程访问技术

  在LabVIEW中,实现远程访问的方式有两种:远程面板控制和客户端浏览器访问,且在实施这两种访问之前都需要对服务器进行配置。

  配置服务器包括3部分:服务器目录与日志配置、客户端可见VI配置和客户端访问权限配置。在LabVIEW中选择 “工具→选项”即可打开参数配置框,左侧分别可见“Web服务器:配置”、“Web服务器:浏览器访问”。其中“Web服务器:配置”是用来配置服务器目录和日志属性、“Web服务器:可见VI”用来配置服务器根目录下可见的VI程序,也即对客户端可操作的VI程序。“Web服务器:浏览器访问”用来设置客户端的访问权限。完成服务器配置以后,即可以选择远程控制面板或浏览器方式访问服务器、对服务器进行交互远程操作等。

  5.2 利用浏览器访问通信实例

  通过客户端浏览器访问时,首先需要在服务器端发布网页,然后才能从客户端访问,以实现远程通信。

  在服务器端发布网页。在LabVIEW中选择“工具→Web发布工具。。。”打开“Web发布工具栏”,分别对其设置,最后确定即可,如图9所示:

  labview实现网络通信(网络通信的工作原理)

  图9 Web发布工具

  在客户端通过网页浏览器访问服务器访问的页面。这样通过Web页面的发布就可实现网络的通信,且用户可与发布的前面板进行交互式操作,使用户可以通过Internet操作仪器设备。

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( 发表人:辰光 )

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