摘要：簡(jiǎn)要介紹了LabVIEW中的TCP、RDA、瀏覽器和DataSocket四種網(wǎng)絡(luò)通信方式及其原理，重點(diǎn)分析了利用DataSocket技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程資源共享的兩種方法，在對(duì)這兩種方法進(jìn)行綜合的基礎(chǔ)上，提出了一種多客戶端同時(shí)遠(yuǎn)程共享資源的設(shè)計(jì)方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該方案能在一定程度上滿足實(shí)際應(yīng)用需求。
關(guān)鍵詞：LabVIEW；遠(yuǎn)程共享；DataSocket

0 引言
    與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是儀器功能由用戶基于計(jì)算機(jī)通過(guò)軟件進(jìn)行定義。而隨著計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的普及，虛擬儀器的網(wǎng)絡(luò)化也應(yīng)運(yùn)而生。將虛擬儀器技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成遠(yuǎn)程虛擬測(cè)控系統(tǒng)，是當(dāng)前虛擬儀器一個(gè)非常重要的發(fā)展方向。
    在虛擬儀器軟件平臺(tái)LabVIEW中，提供了TCP、RDA、瀏覽器和DataSocket四種網(wǎng)絡(luò)通信方式，根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用需求，基于這些基本方式設(shè)計(jì)具體的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方案，就可以達(dá)到遠(yuǎn)程測(cè)試、控制和資源共享的目的。

1 LabVIEW中的幾種常用通信方式
    LabVIEW中幾種常用通信方式有： (1)TCP方式，TCP／IP協(xié)議在LabVIEW的應(yīng)用主要是傳輸層，包含了UDP和TCP兩個(gè)協(xié)議，兩個(gè)協(xié)議都有相應(yīng)的功能函數(shù)。由于UDP協(xié)議可靠性比較差，因此人們?cè)诟鄨?chǎng)合使用TCP。利用TCP協(xié)議我們可以采用服務(wù)器／客戶機(jī)模式進(jìn)行通信。在用TCP節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時(shí)，服務(wù)器程序和客戶機(jī)程序都要指定相同的網(wǎng)絡(luò)通信端口。 (2)RDA方式，NI公司提供了遠(yuǎn)程設(shè)備訪問(wèn)服務(wù)器RDA(remote device access)Server，這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集卡的訪問(wèn)。用戶可以用MAX(measure&automation explorer)來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程采集卡的設(shè)置。設(shè)置完成后，異地的數(shù)據(jù)采集卡就成了本地機(jī)的虛擬數(shù)據(jù)采集卡，并且被分配有相應(yīng)的設(shè)備號(hào)。(3)瀏覽器方式，瀏覽器方式也是一種基于TCP協(xié)議的通訊方式，與直接使用底層的TCP函數(shù)相比，用戶使用瀏覽器方式時(shí)不需要編程，只需設(shè)定網(wǎng)絡(luò)通信參數(shù)，就可以直觀并且方便地使用瀏覽器進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視。
    以上三種方式適合單臺(tái)客戶機(jī)訪問(wèn)遠(yuǎn)程帶有采集卡的服務(wù)器，但是當(dāng)有多臺(tái)客戶機(jī)訪問(wèn)同一個(gè)采集卡時(shí)，必須在服務(wù)器端增加任務(wù)管理程序或者通過(guò)申請(qǐng)控制權(quán)等方式來(lái)對(duì)多客戶的請(qǐng)求進(jìn)行處理。最重要的，如果多客戶機(jī)要從同一個(gè)遠(yuǎn)程采集卡在同一時(shí)間獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，這三種方式是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。下面介紹第四種方式： (4)DataSocket技術(shù)，DataSocket(DS)包括了DS server Manager、 DS Server和DS函數(shù)庫(kù)等工具，以及數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議DSTP(DataSocket TraFISfer Protoco1)、統(tǒng)一資源定位符URL(uniform Resource Locator)和文件格式等技術(shù)規(guī)范。利用這些工具，可大大簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)之間數(shù)據(jù)交換的編程工作。在LabVIEW中，所有的控件都增加了一個(gè)叫做DataSocket Connection URL的特殊屬性，利用這個(gè)屬性可以實(shí)現(xiàn)不同計(jì)算機(jī)上相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)或者多個(gè)同類型控件之間的DataSocket通信。如果為不同計(jì)算機(jī)中的兩個(gè)類型相同的LabVIEW控件設(shè)置相同的DataSocket Connection URL地址，那么，這兩個(gè)控件就由DataSocket連接起來(lái)，這兩個(gè)控件的值就會(huì)完全保持同步。其中，一個(gè)控件發(fā)生了變化，另一個(gè)控件也會(huì)發(fā)生同樣的變化。

2 利用DataSocket技術(shù)實(shí)現(xiàn)資源遠(yuǎn)程共享
2．1 利用DS技術(shù)實(shí)現(xiàn)采集卡共享的兩種方法
    數(shù)據(jù)采集卡是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中重要的硬件之一，在有些場(chǎng)合，例如教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，如果每臺(tái)計(jì)算機(jī)都配備一塊采集卡，則代價(jià)較高，因此可以考慮借助DS技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集卡的共享，即多臺(tái)計(jì)算機(jī)共享一臺(tái)計(jì)算機(jī)(服務(wù)器)上的采集卡。硬件接線原理圖如圖l所示，用戶不必在每臺(tái)客戶機(jī)上都配備數(shù)據(jù)采集卡，只需在服務(wù)器上配置采集卡即可，這樣可以充分利用資源，節(jié)省費(fèi)用。數(shù)據(jù)采集卡共享程序可以用于連接位于一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)組。

    利用DS技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集卡共享的基本思想是，利用DS Server進(jìn)行客戶機(jī)和服務(wù)器之間的信息交換和傳遞，將服務(wù)器上采集卡采集到的數(shù)據(jù)傳給客戶機(jī)?？紤]到不同的用戶對(duì)共享要求可能不同，可以嘗試兩種方法。
    1)方法l是考慮只在服務(wù)器上配置數(shù)據(jù)采集程序。首先設(shè)計(jì)一個(gè)輸入輸出數(shù)據(jù)格式的規(guī)范，用戶在客戶端按約定的格式填寫(xiě)表格，發(fā)給服務(wù)器，服務(wù)器完成采集任務(wù)后，將采到的數(shù)據(jù)再按約定的格式返回客戶端。在服務(wù)器端設(shè)計(jì)一個(gè)管理程序，對(duì)客戶機(jī)的請(qǐng)求進(jìn)行管理，然后按照順序由服務(wù)器執(zhí)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集。每次采集完成后，將數(shù)據(jù)發(fā)送給DS Server，客戶機(jī)可以從DSServer中讀取采集到的數(shù)據(jù)。
    此方法的優(yōu)點(diǎn)是客戶機(jī)不調(diào)用任何有關(guān)數(shù)據(jù)采集的程序，因而客戶機(jī)上不必安裝有關(guān)采集卡設(shè)置的程序。其局限性在于，不同的采集程序需要的采集參數(shù)不同，而且采集數(shù)據(jù)后得到的數(shù)據(jù)格式有可能不同，這就需要對(duì)不同的采集函數(shù)設(shè)計(jì)相應(yīng)的客戶機(jī)程序。這時(shí)客戶機(jī)程序和服務(wù)器程序的設(shè)計(jì)將會(huì)過(guò)于復(fù)雜。
    2)方法2是在NI公司提供的RDA的基礎(chǔ)上，想辦法在服務(wù)器上增加一個(gè)任務(wù)排隊(duì)管理程序，使虛擬采集卡可以被多個(gè)用戶共享，該方案比較直接，在客戶端不需要開(kāi)發(fā)過(guò)多的新程序，但有一定難度。用戶可以利用Measurement Artomation Explorer 來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程采集卡的設(shè)置，設(shè)置完成后，在本地機(jī)上就會(huì)出現(xiàn)一塊虛擬的數(shù)據(jù)采集卡，并且分配有相應(yīng)的設(shè)備號(hào)。為了避免多個(gè)客戶機(jī)同時(shí)訪問(wèn)同一個(gè)遠(yuǎn)程采集卡時(shí)發(fā)生沖突，導(dǎo)致程序出錯(cuò)，必須考慮在服務(wù)器端增加任務(wù)管理程序，以對(duì)客戶機(jī)的請(qǐng)求進(jìn)行管理，這樣就可避免多個(gè)客戶機(jī)同時(shí)訪問(wèn)一個(gè)遠(yuǎn)程采集卡時(shí)發(fā)生的沖突。
    此方法由于使用了RDA Server，與方法1相比具有更大的實(shí)用性，用戶只需要在原來(lái)設(shè)計(jì)的程序外面添加建立連接或者結(jié)束連接的子程序，就可以把在本機(jī)運(yùn)行的采集程序改為使用遠(yuǎn)程采集卡時(shí)的程序。但是此方法也并不滿足多客戶同時(shí)從服務(wù)器獲取采集數(shù)據(jù)的需求，而且這種任務(wù)管理機(jī)制的程序設(shè)計(jì)也使用戶增加了額外編程負(fù)擔(dān)。
2．2 利用DS技術(shù)實(shí)現(xiàn)多客戶同時(shí)共享數(shù)據(jù)采集卡的設(shè)計(jì)方案
    綜合以上兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，保留虛擬采集卡等思想，同時(shí)針對(duì)其缺點(diǎn)，利用DataSocket提供的DataSocketConnection URL特殊屬性，結(jié)合實(shí)際需要分別在服務(wù)端和多個(gè)客戶端設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單的程序來(lái)滿足多客戶的同時(shí)
需求。其設(shè)計(jì)思想如下：在帶有采集卡的服務(wù)端進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，可以利用DataSocket函數(shù)把采集到的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到DataSocket服務(wù)器；在客戶端，同樣利用DataSocket函數(shù)從服務(wù)器實(shí)時(shí)的讀取采集卡采集到的數(shù)據(jù)，而且這些數(shù)據(jù)可以根據(jù)具體需要直接作為客戶端不同程序的輸入數(shù)據(jù)。這樣，相同的數(shù)據(jù)，客戶端可以設(shè)計(jì)不同的程序?qū)ζ溥M(jìn)行處理，從而及時(shí)得到所需要的不同結(jié)果。這種方案的關(guān)鍵是使用DataSocket Connection URL特殊屬性把控件的值連接并同步起來(lái)。如前所述：如果為不同計(jì)算機(jī)中的兩個(gè)類型相同的 LabVIEW控件設(shè)置相同的DataSocket Connection URL地址，那么，這兩個(gè)控件就由DataSocket連接起來(lái)，這兩個(gè)控件的值就會(huì)完全保持同步。
    下面以一個(gè)實(shí)驗(yàn)為例進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。實(shí)驗(yàn)中，按既定的輸入值得到相對(duì)應(yīng)的一組實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，要求把這兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行不同階次的曲線擬合，從而分析不同擬合階次對(duì)擬合效果的影響，最后對(duì)輸入數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的擬合分析。程序的前面板和流程圖如圖2所示。

    在程序流程圖中，DSTP(DataSocket Transfer Protoco1)是數(shù)據(jù)套接傳輸協(xié)議，這是數(shù)據(jù)套接自身的協(xié)議，用戶必須為數(shù)據(jù)提供附在URL中的命名標(biāo)簽和數(shù)據(jù)項(xiàng)定址。兩組數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)變體后通過(guò)函數(shù)寫(xiě)入服務(wù)器；在客戶端，變體后的數(shù)據(jù)通過(guò)函數(shù)讀取出來(lái)可以根據(jù)用戶需要進(jìn)行一系列處理，兩組數(shù)據(jù)在服務(wù)器和客戶機(jī)上是完全同步的。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以證明：數(shù)據(jù)在服務(wù)器和多臺(tái)客戶機(jī)上都是同步的，客戶機(jī)之間也不存在競(jìng)爭(zhēng)。
    在程序運(yùn)行的前面板圖中，可以看到服務(wù)器端對(duì)輸入數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析處理；同時(shí)，客戶端對(duì)從服務(wù)器讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行了不同處理，客戶端可以根據(jù)自己需要輸入不同的階次，由于階次不一樣，每個(gè)客戶端的擬合圖、擬合系數(shù)以及方差均不一樣。服務(wù)器和多個(gè)客戶端只共享一個(gè)數(shù)據(jù)采集卡，從數(shù)據(jù)采集卡得到相同的數(shù)據(jù)后，每個(gè)客戶端和服務(wù)器都可以同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行不同的處理，用戶還可以設(shè)計(jì)其他程序(比如直線擬合、數(shù)值插值等)對(duì)這組數(shù)據(jù)進(jìn)行同步處理。
    這種方案的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)設(shè)置相同的DataSocket Connection URL地址把控件的值完全保持同步，從而為多客戶提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)。該方案的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是服務(wù)器與客戶端的程序設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單，用戶可以把更多的精力集中在工程設(shè)計(jì)本身。此方案同時(shí)也為學(xué)校構(gòu)建經(jīng)濟(jì)型網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室提供了很好的思路。
    本方案雖然解決了多客戶同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)需求的問(wèn)題，但客戶端只能接受和處理數(shù)據(jù)，如果想控制服務(wù)器，可能還得借助其它方式去實(shí)現(xiàn)(比如通過(guò)瀏覽器方式去申請(qǐng)控制權(quán)等)，限于篇幅，本文沒(méi)有進(jìn)一步展開(kāi)敘述。

3 展望
    本文只在虛擬儀器的網(wǎng)絡(luò)化方面進(jìn)行了初步的嘗試，還沒(méi)有涉及到LabVIEW對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)和控制等方面。如果能進(jìn)一步將虛擬儀器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，那么遠(yuǎn)程虛擬測(cè)試系統(tǒng)將會(huì)有更廣闊的應(yīng)用前景。