《虚拟仪器导论》PPT电子教案第7章 虚拟仪器通信技术.ppt

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1、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VIIrDA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,2.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12

2、0字符/秒，每个字符（帧）包括10个数据位，则传送的波特率为：101201200位/秒1200波特率 每一位传送的时间为T1/1200=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

3、，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58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HDLC,4.校验方

4、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1,5.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

5、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,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3V15V逻辑“1”为3V15V实际常用12V或15V,标准TTL电平高电平：2.4V5V低电平：0V0.4V,相互转换,7.1.2 LabVIEW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

6、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。,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、,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。,7.2.2 TCP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Transmission Control Protocol/Internet Protocol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

8、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,7.2.2 UDP通信,1.UDP协议简介 UDP(User Datagram Protocol)，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：UDP是一个无连接协议。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。UDP信息包的标题很短，只有8个字节

9、，相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小。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UDP Write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,7.2.3 DataSocket通信,1.DataSocket基本概念 DataSocket是NI公司推出的一项基于TCPIP协议的新技术，DataSocket面向测量和网上实时高速数据交换

10、，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 DataSocket API DataSocket Server组成 DataSocket API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。DataSocket Server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DataSocket Server发布数据需要3个部分：发布者（publisher）服务器（DataSocket Server）接收者（s

11、ubscriber）三者关系如图,（1）DataSocket Server Manager,DataSocket Server Manager是一个独立运行的程序，它的主要功能是设置DataSocket Server 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。,DataSocket Server Manager窗口,（2）DataSocket Serve,DataSocket Server 也是一个独立运行的程序，它负责监管DataSocket Server Manager中所设定的各种权限和客户程序之间的数据交换。DataS

12、ocket Server 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7.5 DataSocket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

13、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,7.3.1 Web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,7.3.2 Web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,7.4

14、IrDA无线数字通信,IrDA是红外数据协会的英文缩写（Infrared Data Association）。IrDA标准包括三个基本的规范和协议：红外物理层连接规范(Infrared Physical Layer Link Specification，IrPHY)红外连接访问协议(Infrared Link Access Protocol，IrLAP)红外连接管理协议(Infrared Link Management Protocol，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,Thank You!,本章结束,