第7章虚拟仪器通信技术

第7章虚拟仪器通信技术第7章虚拟仪器通信技术教学重点串行通信网络通信在Web上发布VIIrDA无线数据通信7.1串行通信7.1.1串行通信的基本概念串行通信：将数据分解成二进制位用一条信号线，一位一位顺序传送的方式串行通信的优势：用于通信的线路少，因而在远距离通信时可以极大地降低成本串行通信适合于远距离数据传送，也常用于速度要求不高的近距离数据传送PC系列机上有两个串行异步通信接口1.数据传送方式全双工半双工单工站A站B站A站B站A站B2.传输速率与传输距离在串行通信中，传输速率用波特率表示。波特率是指单位时间内传送二进制数据的位数，其单位是位/秒（bps）例如：设数据传送的速率为120字符/秒，每个字符（帧）包括10个数据位，则传送的波特率为：10×120＝1200位/秒＝1200波特率每一位传送的时间为T＝1/1200=0.833ms传输距离传输距离是指发送端和接收端之间直接传送串行数据的最大距离（误码在允许的范围内），它与传输速率及传输介质的电气特性有关，传输距离往往随传输速率的增大而减小。3.串行通信方式串行通讯可以分为两种类型：异步通信同步通信异步通信：以字符为单位进行传输。两个字符之间的传输间隔是任意的。同步通信：靠同步字符完成收发双方同步。多个字符成组传送，在每组信息的开始，加上同步字符，字符组和同步字符以及需要的其他字符构成一个信息帧。在没有信息要传输时，要填上空字符，因为同步传输不允许有间隙。异步通信协议异步通信协议起始位校验位停止位空闲位数据位低位高位字符0/10/10/10/110111…起始位——每个字符开始传送的标志，起始位采用逻辑0电平数据位——数据位紧跟着起始位传送。由5～8个二进制位组成，低位先传送校验位——用于校验是否传送正确；可选择奇检验、偶校验或不传送校验位停止位——表示该字符传送结束。停止位采用逻辑1电平，可选择1、1.5或2位空闲位——传送字符之间的逻辑1电平，表示没有进行传送同步通信以一个数据块（帧）为传输单位，每个数据块附加1个或2个同步字符，最后以校验字符结束同步通信的数据传输效率和传输速率较高，但硬件电路比较复杂串行同步通信主要应用在网络当中最常使用高级数据链路控制协议HDLC4.校验方式串行通信一般采用两种校验方式：奇偶校验CRC循环冗余校验。奇偶校验：是以字符为单位进行校验。在每一个字符传输过程中，增加一位作为校验位，该位是1或0应能保证字符中1的个数是奇(奇校验)或偶(偶校验)。奇校验：校验位=a1+a2+~an+1偶校验：校验位=a1+a2+~an例如，采用偶校验发送字符为1101101，则校验位为15.RS-232C接口标准美国电子工业协会EIA制定的通用标准串行接口1962年公布，1969年修订1987年1月正式改名为EIA-232D设计目的是用于连接调制解调器现已成为数据终端设备DTE（例如计算机）与数据通信设备DCE（例如调制解调器）的标准接口可实现远距离通信，也可近距离连接两台微机属于网络层次结构中的最低层：物理层RS-232C引脚PC机上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口，使用9针和25针连接器不使用联络信号的3线相连方式微机TxDRxDGND微机为了交换信息，TxD和RxD应当交叉连接程序中不必使RTS和DTR有效也不应检测CTS和DSR是否有效RS-232C的电气特性232C接口采用EIA电平逻辑“0”为＋3V～＋15V逻辑“1”为－3V～－15V实际常用±12V或±15V标准TTL电平高电平：＋2.4V～＋5V低电平：0V～0.4V相互转换7.1.2LabVIEW串行通信节点串口子选板共包括8个节点，分别实现初始化串口、串口写、串口读、检测串口缓存、中断以及关闭串口等功能。VISA配置串口节点VISA配置串口节点用于初始化串口，在利用计算机控制串口仪器设备时，先要配置好串口，即先初始化串口，使计算机串口的各种参数设置与仪器设备的串口保持一致，这样才能够正确地进行串行通信。7.1.3串行通信编程举例例7.1双机串行通信要求使用两台计算机进行串行通信，一台计算机作为甲机，通过RS-232C串口向外发送数据；另一台计算机作为乙机，接收由甲机发送来的数据。乙机甲机初始化串口初始化串口串口写结束检测串口输入缓冲字节数串口读结束数据甲机发送数据VI的前面板和程序框图乙机接收数据VI的前面板和程序框图串行通信编程例7.2对一台配置了RS-232C串口的仪器实现串行发送与接收操作前面板程序框图7.2网络通信虚拟仪器技术与网络技术相结合，构成网络化虚拟测试系统是虚拟仪器发展的方向之一。LabVIEW具有强大的网络通信功能，这种功能使得LabVIEW的使用者可以很容易地编写出具有强大网络通信能力的LabVIEW应用软件，以实现远程测控。7.2.2TCP通信1.TCP协议简介TCP协议是TCP/IP协议中的一个子协议。TCP/IP是TransmissionControlProtocol/InternetProtocol的简写，名为传输控制协议/互联网络协议。是20世纪70年代由美国国防部开发的协议标准。TCP提供了一种面向连接的、可靠的传输层服务。2.TCP节点在LabVIEW8.2中，TCP节点位于函数选板的【数据通信】→【协议】→【TCP】子选板中。3.TCP通信编程举例例7.3利用TCP协议进行双机通信双机通信流程如图服务器VI的前面板和程序框图客户机VI的前面板和程序框图7.2.2UDP通信1.UDP协议简介UDP(UserDatagramProtocol)，用户数据传输协议，是一个无连接模式协议，提供向另一用户程序发送信息的最简协议机制，使用IP路由功能把数据包发送到目的地。UDP有下述几个特性：①UDP是一个无连接协议。②由于不建立连接，因此一台服务器可同时向多个客户机传输相同的信息。③UDP信息包的标题很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小。④吞吐量不受拥挤控制算法的调节，只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、源端和终端主机性能的限制。2.UDP节点在LabVIEW8.2中，UDP节点位于函数选板的【数据通信】→【协议】→【UDP】子选板中3.UDP通信编程举例例7.4将服务器端产生的正弦信号由UDPWrite节点发送到客户机。服务器VI的前面板和程序框图客户机VI的前面板和程序框图7.2.3DataSocket通信1.DataSocket基本概念DataSocket是NI公司推出的一项基于TCP／IP协议的新技术，DataSocket面向测量和网上实时高速数据交换，可用于一台计算机内或者网络中多个应用程序之间的数据交换。DataSocket的体系结构如图DataSocket的组成DataSocket由DataSocketAPIDataSocketServer组成DataSocketAPI是一个和协议、编程语言、操作系统无关的应用程序接口，能够把测量数据转化为适合在网络上传输的数据流。DataSocketServer是一个独立部分，可以把现场数据高速传给远端客户。发布者、服务器和接收者之间的关系用DataSocketServer发布数据需要3个部分：发布者（publisher）服务器（DataSocketServer）接收者（subscriber）三者关系如图DataSocket服务器发布者接收者应用程序接收者WebPage（1）DataSocketServerManagerDataSocketServerManager是一个独立运行的程序，它的主要功能是设置DataSocketServer可连接的客户程序的最大数目和可创建的数据项的最大数目，创建用户组和用户，设置用户创建数据项和读写数据项的权限。DataSocketServerManager窗口（2）DataSocketServeDataSocketServer也是一个独立运行的程序，它负责监管DataSocketServerManager中所设定的各种权限和客户程序之间的数据交换。DataSocketServer运行后的窗口如图。2.DataSocket节点在LabVIEW8.2中，DataSocket节点位于函数选板的【数据通信】→【DataSocket】子选板中3.DataSocket应用举例例7.5DataSocket使用实例。对一内河水情进行远程监控，将现场监控工作站采集到的内河水位、水流量、闸门开启高度等参数通过通信网络发送到控制中心，以实现对内河水情的实时监控。在本例中，内河水情数据用随机数产生，以代替真实的采集数据。DataSocket发布端程序框图图为了方便，把水位、水流量和闸门开启高度合并成一个数组传输，由写入DataSocket节点写入，地址为Dstp：//202.119.80.170/water，外层用While循环连续写入数据。远程接收端程序框图和运行结果7.3在Web上发布VILabVIEW可以将VI发布到Web上，这样用户就可以通过浏览器来访问VI程序的前面板，甚至还可以控制远程计算机上VI程序的运行。网站服务器、VI及远程用户客户端的关系VI远程用户客户端网站服务器远程用户客户端远程用户客户端…7.3.1Web服务器配置Web服务器配置界面Web服务器可见VI配置界面Web服务器浏览器访问配置界面7.3.2Web发布网页配置选择VI和查看选项界面选择HTML输出界面保存新网页界面7.3.3客户端的远程连接连接远程前面板界面客户端运行结果7.4IrDA无线数字通信IrDA是红外数据协会的英文缩写（InfraredDataAssociation）。IrDA标准包括三个基本的规范和协议：红外物理层连接规范(InfraredPhysicalLayerLinkSpecification，IrPHY)红外连接访问协议(InfraredLinkAccessProtocol，IrLAP)红外连接管理协议(InfraredLinkManagementProtocol，IrLMP)。IrDA节点在LabVIEW8.2中，IrDA节点位于函数选板的【数据通信】→【协议】→【IrDA】子选板，如图所示。IrDA通信编程举例例7.6利用IrDA技术进行双机通信服务发起方的程序框图服务接收方的程序框图ThankYou!本章结束