在LABVIEW中实现网络通信的几种方法

随着计算机技术、大规模集成电路、通信技术等的飞速发展，仪器系统与计算机软件技术紧密结合，使得传统仪器的概念得以突破，出现了一种全新的仪器概念——虚拟仪器。1986年,美国国家仪器(national instruments, 简称NI)公司研发推出了图形化编程环境的开发平台——LabVIEW软件，随即就广泛地被工业界、学术界和研究实验室认可并接受，被公认为标准的数据采集和仪器控制软件，成为目前实现虚拟仪器软件设计最流行的工具之一。

同时随着网络的迅速发展，通过将网络技术和虚拟仪器相结合,构成网络化虚拟仪器系统,是自动测试仪器系统的发展方向之一。所以通过网络进行数据共享是各种软件的发展趋势，而LabVIEW软件平台正是适应了这一发展趋势，它具有强大的网络通信功能，使用LabVIEW实现网络通信有4大类方法：（1）使用网络通信协议编程实现网络通信，可以使用的通信协议类型包括TCP/IP协议、UDP、串口通信协议、无线网络协议等；（2）使用基于TCP/IP的数据传输协议DSTP的DataSocket技术实现网络通信；（3）使用共享变量实现网络通信；（4）通过远程访问来实现网络通信。

本文对以上各种实现方法进行探讨，最后简单地分析了各种方法的优缺点及应用场合。

2 网络协议通信

2.1 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。

2.2 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：

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：

图2 TCP客户端程序框图

运行程序，结果如下图3、4：

图3 服务器端显示结果

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