摘要：文中針對(duì)某型聲納維修訓(xùn)練系統(tǒng)的通信需求，結(jié)合聲納信號(hào)發(fā)生器的特點(diǎn)，提出了基于C／S模式的通信控制模塊設(shè)計(jì)方案。模塊采用Winsock網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)了客戶機(jī)與服務(wù)器間高速局域網(wǎng)通信，服務(wù)器響應(yīng)客戶機(jī)的請(qǐng)求后，輸出數(shù)字控制量并利用PCI-1711的12位D／A轉(zhuǎn)換功能，將數(shù)字控制量轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)聲納信號(hào)發(fā)生器任意波形產(chǎn)生。試信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)的幅度、頻率、脈寬、持續(xù)時(shí)間等參數(shù)均可通過網(wǎng)絡(luò)通信方式設(shè)置，并易于調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)控制靈活，具有較高的實(shí)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：C／S；Winsock；通信控制；聲納信號(hào)發(fā)生器

    在聲納維修訓(xùn)練過程中，通常需要產(chǎn)生一些特殊波形，用于仿真實(shí)際信號(hào)波形。由于一般信號(hào)發(fā)生器模式固定、波形不可程控以及精度較低等問題，難以實(shí)現(xiàn)參訓(xùn)人員進(jìn)行實(shí)時(shí)信號(hào)檢測。為了滿足訓(xùn)練需求和易操作性，提高維修訓(xùn)練效率，聲納信號(hào)信號(hào)發(fā)生器的通信控制采用客戶機(jī)／服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)模式。客戶機(jī)／服務(wù)器模式發(fā)展迅速、占用資源少且通信速率高，已經(jīng)成為通信控制領(lǐng)域的主要通信標(biāo)準(zhǔn)。

1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    網(wǎng)絡(luò)通信控制模塊采用局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。通過網(wǎng)線連接一臺(tái)服務(wù)器和1000／100Mbps的Ciseo3524交換機(jī)，交換機(jī)輸出端口連接至客戶機(jī)，保證實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。

    網(wǎng)絡(luò)通信控制的對(duì)象是聲納信號(hào)發(fā)生器，該信號(hào)發(fā)生器基于研華公司的PCI-1711多功能數(shù)據(jù)采集卡，該卡具有16路單端模擬量輸入、12位A／D轉(zhuǎn)換器(采樣速率可達(dá)100 kHz)、兩路12位模擬信號(hào)輸出、16路數(shù)字量輸入和輸出等特點(diǎn)，可通過VC++編程產(chǎn)生正弦波、方波、三角波等任意波形信號(hào)，其信號(hào)幅度、頻率、脈寬、持續(xù)時(shí)間等參數(shù)在硬件允許范圍內(nèi)可根據(jù)用戶需求而設(shè)定。
    PCI-1711卡使用時(shí)，選用電纜PCI-10168將板卡與接線端子板ADAM-3968相連，聲納信號(hào)發(fā)生器通過服務(wù)器輸出的數(shù)字控制量。利用PCI-1711的12位D／A轉(zhuǎn)換功能，將數(shù)字控制量轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)任意波形輸出。
    根據(jù)維修訓(xùn)練任務(wù)，客戶機(jī)通過高速局域網(wǎng)與服務(wù)器進(jìn)行通信，將信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)參數(shù)發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器響應(yīng)客戶機(jī)的請(qǐng)求后，由接線端子板ADAM-3968輸出的相應(yīng)信號(hào)，經(jīng)信號(hào)調(diào)理后供維修訓(xùn)練人員檢測。

2 網(wǎng)絡(luò)通信控制的設(shè)計(jì)
2．1 WinSock網(wǎng)絡(luò)通信
    WinSock定義了一套在Windows開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)下的TCP／IP網(wǎng)絡(luò)程序接口，并包含了針對(duì)Windows的擴(kuò)展庫函數(shù)，使程序員能夠充分地利用消息驅(qū)動(dòng)機(jī)制和異步網(wǎng)絡(luò)事件選擇方式進(jìn)行編程。Windows Sockets進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信通常運(yùn)用CAsyncSocket類和派生于CAsyncSocket的CSocket類兩種編程模式，這兩個(gè)類對(duì)WinSock API函數(shù)進(jìn)行了封裝，使用經(jīng)過封裝的WinSock類可減小編程工作量。在編程時(shí)通過對(duì)事件處理函數(shù)進(jìn)行重載，用戶可以在應(yīng)用程序中很方便地對(duì)套接字發(fā)送和接收數(shù)據(jù)等事件進(jìn)行處理。
    所有Winsock的實(shí)現(xiàn)都支持Stream Sockets(流式套接字)和Datagram Sockets(數(shù)據(jù)報(bào)套接字)，Stream Sockets提供有序的、無差錯(cuò)的、面向連接的、無長度限制的雙向字節(jié)流傳輸、Datagram Sockets支持雙向的數(shù)據(jù)傳輸、提供不可靠的、無連接的數(shù)據(jù)報(bào)通信模式，不能保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確傳輸。
2．2 客戶端／服務(wù)器模式
    利用Socket進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程，涉及到C／S(客戶機(jī)／服務(wù)器)模式，即客戶靖向服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，服務(wù)器接收到請(qǐng)求后提供相應(yīng)的服務(wù)，首先服務(wù)器要啟動(dòng)，并打開通信通道，偵聽客機(jī)方是否有連接請(qǐng)求，待客戶機(jī)發(fā)出請(qǐng)求數(shù)據(jù)后，根據(jù)請(qǐng)求數(shù)據(jù)提供相應(yīng)服務(wù)。其次客戶機(jī)要等待服務(wù)器的接收應(yīng)答數(shù)據(jù)才可繼續(xù)提出請(qǐng)求。最后，當(dāng)客戶機(jī)請(qǐng)求結(jié)束后方可關(guān)閉通信通道。
    用戶可通過客戶機(jī)向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求數(shù)據(jù)，服務(wù)器處理該請(qǐng)求并將該數(shù)據(jù)信息提取后，將信息參數(shù)傳遞給信號(hào)發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)波形信號(hào)的產(chǎn)生。

3 程序設(shè)計(jì)思想
3．1 客戶機(jī)信息錄入方式
    為滿足聲納裝備維修訓(xùn)練的要求，設(shè)計(jì)聲納信號(hào)數(shù)據(jù)庫時(shí)應(yīng)考慮可擴(kuò)展性和通用性。因此，客戶端信號(hào)參數(shù)設(shè)置可采用讀取表格的方式，表格具有高可讀性、方便修改等優(yōu)點(diǎn)，有利于非專業(yè)人員在不修改程序的情況下，根據(jù)訓(xùn)練任務(wù)完成信號(hào)參數(shù)的設(shè)置。
3．2 客戶機(jī)與服務(wù)器通信
    服務(wù)器首先啟動(dòng)，通過調(diào)用socket(，創(chuàng)建套接字，然后調(diào)用bind(，將套接字和本地網(wǎng)絡(luò)地址關(guān)聯(lián)，再調(diào)用listen(，使套接字做好偵聽準(zhǔn)備，之后就調(diào)用accept(，來等待客戶機(jī)的連接；客戶機(jī)啟動(dòng)后，創(chuàng)建套接字并調(diào)用connect(，和服務(wù)器建立連接，客戶機(jī)和服務(wù)器之間就可以調(diào)用receive(，和send(，來收發(fā)數(shù)據(jù)。在完成通信后，雙方調(diào)用close(，關(guān)閉套接字，然后退出。
3．3 數(shù)據(jù)采集與控制
    服務(wù)器接收來自客戶端的數(shù)據(jù)信息后，寫入到寄存器中，通過PCI-1711卡的軟件觸發(fā)編程方式，查詢寄存器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，利用中斷服務(wù)程序?qū)⒉杉臄?shù)據(jù)傳輸?shù)筋A(yù)先定義好的內(nèi)存變量中，完成參數(shù)的傳遞，實(shí)現(xiàn)變量的賦值，從而控制信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)輸出。
    系統(tǒng)的通信控制流程如圖2所示。

4 應(yīng)用實(shí)例
    下面結(jié)合本人課題中的聲納信號(hào)發(fā)生器通信控制部分，通過一個(gè)客戶機(jī)／服務(wù)器模式的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，在VC開發(fā)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)功能。主要程序代碼如下：
    創(chuàng)建服務(wù)器對(duì)話框并對(duì)套接字進(jìn)行初始化，然后服務(wù)器開始偵聽客戶機(jī)的連接。
   
    客戶機(jī)也建立一個(gè)套接字，設(shè)置服務(wù)器IP和端口號(hào)，在與服務(wù)器建立連接后，將線路的狀態(tài)信息發(fā)送給服務(wù)器端。
   
   
    客戶機(jī)讀取表格數(shù)據(jù)并向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)，此處將表格數(shù)據(jù)保存在文本文件中，通過VC對(duì)文本文件的讀取操作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。
   
    服務(wù)器接收數(shù)據(jù)，并返回該數(shù)據(jù)以確認(rèn)數(shù)據(jù)收發(fā)正確，保證通信正常，同時(shí)將數(shù)據(jù)寫入文本文件，再將該文本文件中的數(shù)據(jù)信息讀入到信號(hào)發(fā)生函數(shù)的相應(yīng)變量中，實(shí)現(xiàn)信號(hào)發(fā)生器指定信號(hào)的輸出。
   
    客戶機(jī)／服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信功能，其結(jié)果如圖3所示。

    正弦信號(hào)波形在示波器中的顯示結(jié)果如圖4所示，其幅度在0～10 V，頻率在1～1 kHz內(nèi)任意可調(diào)。

5 結(jié)束語
    介紹了在客戶機(jī)／服務(wù)器模式下，運(yùn)用Winsock網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)聲納信號(hào)發(fā)生器的控制。模塊設(shè)計(jì)從聲納維修訓(xùn)練的需求出發(fā)，結(jié)合了裝備的特點(diǎn)，具有一定的實(shí)用性和可擴(kuò)展性。實(shí)驗(yàn)測試的結(jié)果說明該通信控制的設(shè)計(jì)方案合理，采用的軟件開發(fā)工具和硬件設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)功能。