基于LabVIEW的利用TCP协议进行双机通信

1、虚拟仪器课程设计 - 基于LabVIEW的利用TCP协议进行双机通信 学 院：电子与信息工程学院 班 级： 测控技术与仪器 姓 名： 学 号： 指导教师： 利用TCP协议进行双机通信摘要：LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是当前最流行的图形化虚拟仪器集成开发环境，同时它也是一种功能强大的编程语言。与一般的编程语言（如VB，VC等）不同的是，LabVIEW采用基于流程图的图形化编程方式，因此也被成为G语言（Graphical Language）。LabVIEW首先提出了虚拟仪器（Virtual Instrume

2、nt，简称VI）这一创新概念，这一概念将仪器技术与计算机技术紧密结合起来，将传统仪器由硬件实现的数据分析处理与显示功能，改由功能强大的PC机及显示器来完成，仪器功能完全由软件编程来实现，只要由I/O接口设备完成信号的采集、测量与调理，就能完成各种测试功能的计算机仪器系统。虚拟仪器概念的提出使得测量仪器的功能可以由用户根据需要自行设计软件来定义和扩展，而不是只能由厂家事先定义且固定不可变更。这样，用户不必购买多台不同功能的传统仪器，不必购买昂贵的集多种功能于一身的传统仪器，也不必不断购买新仪器。因为虚拟仪器可与计算机同步发展，与网络和其它周边设备互联，用户只需要改变软件就可以赋予它或扩展、增强它

3、的测量功能。用LabVIEW开发虚拟仪器主要分两个部分：前面板的设计和框图程序的编写。前面板的功能等效于传统测试仪器的前面板；框图程序等效于传统测试仪器与前面板相联系的硬件电路。本文主要介绍怎样用LabVIEW完成局域网双机通信。Abstract: the LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) is the most popular graphical virtual instrument integrated development environment, it is also a powerful pr

4、ogramming language. With the general programming language (such as VB, VC etc.) is different, LabVIEW by flow chart based on graphical programming mode, so also known as the G language (Graphical Language). LabVIEW first proposed the virtual instrument (Virtual Instrument, referred to as VI) the def

5、inition of innovation, the concept of a combination of instrument technology and computer technology, the traditional instrument consists of hardware realization of data processing and display functions, PC and display by the powerful instrument to complete, fully functional by software programming,

6、 as long as the I/O interface equipment acquisition, signal conditioning, computer instrument system can complete a variety of test function. Put forward the concept of virtual instrument makes the measuring instruments can be implemented by the user according to the needs of software designed to de

7、fine and expansion, not only by the factory defined in advance and is fixed and can not be changed. In this way, the user does not have the traditional instrument purchase different function, not the traditional instrument purchase multiple functions of expensive in a body, also does not need to kee

8、p buying new equipment. Because the virtual instrument can be synchronized with the development of computer and network, and other peripheral equipment of the Internet, users only need to change the software can give it or expand it, enhanced measurement function. The development of virtual instrume

9、nt is mainly divided into two parts: written by LabVIEW front panel design and block diagram of the program. Functional equivalent of front panel in the traditional test instrument front panel; the hardware circuit diagram program is equivalent to the traditional test instrument and the front panel

10、connection. This paper mainly introduces how to use LabVIEW to complete the LAN communication. 关键词：虚拟仪器 双机通信 LabVIEWKeywords:virtual instrument communication LabVIEW 1、 虚拟仪器1.1 虚拟仪器的概述 虚拟仪器（Virtual Intrument，简称VI）是20世纪90年代初期出现的一种新型仪器，它在计算机的显示屏上虚拟传统仪器面板，并尽可能多地将原来由硬件电路完成的信号调理和信号处理功能，用计算机程序来完成。这种硬件功能的软

11、件化，是虚拟仪器的一大特征。操作人员在计算机显示屏上用鼠标和键盘控制虚拟仪器程序的运行，就像操作真实的仪器一样，从而完成测量和分析任务。 虚拟仪器是计算机技术与仪器技术深层次结合产生的产物，是对传统仪器概念的重大突破，是仪器领域内的一次革命。虚拟仪器是继第一代仪器模拟式仪表、第二代仪器分立元件式仪表、第三代仪器数字式仪器、第四代仪器智能化仪器之后的新一代仪器，代表了当前测试仪器发展的方向之一。1.2 虚拟仪器的发展 虚拟器的起源可以追朔到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在Microsoft公司的Window

12、s诞生之前，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。对虚拟仪器和LabVIEW长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。虚拟仪器从概念的提出到目前技术的日趋成熟，体现了计算机技术对传统工业的革命。大致说来，虚拟仪器发展至今，可以分为三个阶段，而这三个阶段又可以说是同步进行的。 第一阶段:利用计算机增强传统仪器的功能。由于GPIB总线标准的确立，计算机和外界通信成为可能，只需要把传统仪器通过GPIB和RS-232同计算机连接起来，用户就可以用计算机控制仪器。随着计算机系统性能价格比的不断上升，用计算机控制测控仪器成为一种趋势。这一阶段虚拟仪器的

13、发展几乎是直线前进。 第二阶段:开放式的仪器构成。仪器硬件上出现了两大技术进步：一是插入式计算机数据处理卡 ( plug-in PC-DAQ )；二是VXI仪器总线标准的确立。这些新的技术使仪器的构成得以开放，消除了第一阶段内在的由用户定义和供应商定义仪器功能的区别。 第三阶段:虚拟仪器框架得到了广泛认同和采用。软件领域面向对象技术把任何用户构建虚拟仪器需要知道的东西封装起来。许多行业标准在硬件和软件领域以产生，几个虚拟仪器平台已经得到认可并逐渐成为虚拟仪器行业的标准工具。发展到这一阶段，人们也认识到了虚拟仪器软件框架才是数据采集和仪器控制系统实现自动化的关键。1.3虚拟仪器的组成 虚拟仪器是

14、计算机化仪器，由计算机、信号测量硬件模块和应用软件三大部分组成。根据虚拟仪器所采用的信号测量硬件模块的不同，虚拟仪器可以分为下面几种形式： (1) PC-DAQ测试系统：以数据采集卡(DAQ卡)、计算机和虚拟仪器软件构成的测试系统。(2) GPIB系统：以GPIB标准总线仪器、计算机和虚拟仪器软件构成的测试系统。 (3) VXI系统： 以VXI标准总线仪器、计算机和虚拟仪器软件构成的测试系统。 (4) 串口系统：以RS232标准串行总线仪器、计算机和虚拟仪器软件构成的测试系统。 (5) 现场总线系统：以现场总线仪器、计算机和虚拟仪器软件构成的测试系统。其中PC-DAQ测试系统是最常用的构成计算

15、机虚拟仪器系统的的形式。目前针对不同的应用目的和环境，已设计了多种性能和用途的数据采集卡，包括低速采集板卡、高速采集卡、高速同步采集板卡、图象采集卡、运动控制卡等。2、 Labview应用软件开发环境是设计虚拟仪器所必须的软件工具。编制虚拟仪器软件时，有两种方法：1、传统的编程方法，采用VC+、VB等高级语言；另一种则是采用流行的图形化编程方法，采用NI公司的Labview软件。Labview是实验室虚拟仪器集成环境（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）的简称，是美国国家仪器公司创新的软件产品，也是目前应用最广泛，发展最快、功

16、能最强的图形化软件集成开发环境，又称为G语言。Labview作为目前国际上唯一的编译型图形化编程语言，把复杂、繁琐、费时的语言编程简化成用菜单或图标提示的方法选择功能（图形），使用线条把各种功能连接起来的简单图形编程方式。Labview编程环境主要由启动窗口、控件选板、函数选板、工具选板、菜单栏、工具栏、项目浏览器窗口构成。2.1 Labview打开面板2.2Labview的前面板2.3 Labview的程序框图三、 LabVIEW的TCP/IP通信 3.1 TCP/IP概述 Internet中使用最为广泛的网络协议为TCP/IP协议集。 TCP(Transfer Control Protoc

17、ol)是TCP/IP协议集中的隶属于传输层的传输控制协议。IP(Internet Protocol)是Internet网络中隶属于网络层的基础协议，由IP控制传输协议的协议单元称为IP数据。IP数据中含有发送或接收方的IP地址。IP提供可靠的、无连接的、具有时间限制的自动重试机制的数据投递服务，构成了Internet网络数据传输的基础。TCP以此为基础增加了连接管理和确认重发等机制，向更高层的应用程序提供面包连接的、可靠的传输服务。TCP/IP协议族共分为四层：链路层、网络层、传输层和应用层。TCP/IP协议的传输层，包括TCP、UDP协议，可以被LabVIEW直接应用。UDP(User Da

18、tagram Protocol)是TCP/IP中与TCP同层的通信协议，二者间的不同点在于，UDP直接利用IP进行UDP数据的传输，提供无连接的、不可靠的数据投递服务。但是UDP在实时数据流传输过程中有独特的优势。在TCP对话中通过三次握手建立点对点的连接，双机TCP通信的流程图如图所示。双机TCP通信流程图在Windows环境下使用TCP/IP进行数据传输，需要对Windows中相关组件进行设置。3.2 LabVIEW中的TCP功能函数 在Labview中可以利用TCP进行网络通信，并且，Labview对TCP的编程进行了高度集成，用户通过简单的编程就可以在Labview中实现网络通信。在L

19、abview中，可以采用TCP节点，其位于函数(Functions)选板->"数据通信"->"协议"->"TCP"子选板中，如图所示四、实习目的1. 了解虚拟仪器的发展及其应用。2. 使用LabVIEW实现网络虚拟仪器。3. 运用TCP传输数据的方式完成服务器和客户端的双机通信。5、 实习内容在两台PC上分别建立客户端与服务器端，由服务器端采集波形信号作相应处理后可以被客户端访问。5.1、服务器程序：1、 首先打开LabVIEW2011，点击到程序框图，在“函数选板”-“编程”-“结构”-“while”循环函数，插入

20、“while”函数，并调整大小。2、 在“函数选板”-“信号处理”-“波形生成”-“基本函数发生器”，如图3、插入“波形发生器”，并右键插入“输入控件”，分别插入“幅值”“频率”“型号类型”控件，并右键取消“显示为图标”。如图4、在“函数选板”-“波形”-“获取波形成分”，将图标放在“while”循环中。在“函数选板”-“编程”-“数值”-“数据操作”中选择“强制数据类型转”，放入循环体内。5、在“函数选板”-“编程”-“字符串”中选择“字符串长度”放入循环体。在“函数选板”-“数据通信”-“协议”-“TCP”中分别选择“TCP侦听”“写入TCP数据”“关闭TCP连接”，并将图标放在适当的位置。6、 插入“等待时间”，为“端口”，“循环条件”，“等待时间”创建输入控件，并且取消显示图标。然后单击“整理程序框图”按钮。得到如图7、 切换到“前面板”，合理调制控件位置，在空白处编辑文字，并修饰文字，如图8、 在“编辑”-“当前值设为默认值”，另存为文件到适当位置。5.2、客户端程序：9、 回到原文件，删除部分控件，连线。将“TCP侦听”替换为“打开TCP连接”，并为其创建“地址”