基于LabVIEW的網(wǎng)絡(luò )虛擬實(shí)驗室設計

當Web服務(wù)器接收到來(lái)自客戶(hù)端的有效CGI(common gateway interface)請求后，從表單中獲取相應的實(shí)驗參數，進(jìn)而向儀器控制服務(wù)器提交調用VI的請求。運行于儀器控制服務(wù)器上的G Web Server接收到請求后，建立起與客戶(hù)端TCP／IP連接，調用相應的VI程序：首先調用串口通信程序，即通過(guò)串口向硬件實(shí)驗平臺發(fā)送控制指令；然后啟動(dòng)儀器控制VI模塊，使其通過(guò)GPIB接口卡調用相關(guān)儀器設備，對實(shí)驗電路進(jìn)行測試；最后將實(shí)驗測試結果以CGI響應的方式回傳到Web服務(wù)器，由Web服務(wù)器端的CGI程序刷新客戶(hù)端顯示，完成了整個(gè)實(shí)驗的操作過(guò)程。

3 系統設計技術(shù)實(shí)現
系統的整體設計采用Application Server＆API結構。Application Server＆API結構使用LabVIEW編程，以其內置TCP／IP模塊為基礎，構造一個(gè)Application Server應用服務(wù)器端和一個(gè)API用戶(hù)終端，由TCP／IP模塊完成網(wǎng)絡(luò )互連，數據通信以及容錯處理。該結構要求API用戶(hù)終端將Application Server應用服務(wù)器端板卡采集的實(shí)驗數據下載到本地終端來(lái)分析、計算、顯示以及存儲，除了對網(wǎng)絡(luò )帶寬、穩定性有很高的要求之外，對API用戶(hù)終端的計算機性能也有很高的要求，適用于遠程軟件共享和儀器共享型實(shí)驗。主程序框圖結構如圖3所示，客戶(hù)端API模塊先向服務(wù)端發(fā)送用戶(hù)信息和實(shí)驗請求，經(jīng)服務(wù)端驗證通過(guò)，建立TCP連接；然后服務(wù)端接受客戶(hù)端實(shí)驗參數并在進(jìn)行實(shí)驗儀器初始化；服務(wù)端采集實(shí)驗數據并通過(guò)TCP／IP協(xié)議發(fā)送數據包，客戶(hù)端接受共享實(shí)驗數據。

下面以周期信號時(shí)域特性的測量實(shí)驗為例，介紹ApplicationServer＆API結構LabVIEW編程的實(shí)現方法。
用戶(hù)首先進(jìn)入的是一個(gè)多媒體仿真界面，實(shí)驗采樣數據，同步顯示波形；采集完全部實(shí)驗數據，服務(wù)器發(fā)結束信息，然后斷開(kāi)網(wǎng)絡(luò )聯(lián)接，完成實(shí)驗。圖4顯示的是客戶(hù)端在遠端實(shí)測的實(shí)驗室周期信號的時(shí)域特性，用戶(hù)可以選擇保存按鈕，將實(shí)驗數據以需要的格式保存，進(jìn)行相應的運算，還可以生成實(shí)驗報告，最終完成實(shí)驗。

4 結語(yǔ)
本文以虛擬儀器為平臺設計了網(wǎng)絡(luò )虛擬實(shí)驗室系統，通過(guò)用戶(hù)登陸界面，嵌入一些虛擬實(shí)驗儀器設備。實(shí)現了利用計算機網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行實(shí)驗儀器操作的模擬和測量，并在電子科學(xué)學(xué)院進(jìn)行了演示，取得了很好的效果。該網(wǎng)絡(luò )虛擬實(shí)驗室較以往的虛擬實(shí)驗室實(shí)現了網(wǎng)絡(luò )化，達到了資源共享，避免了儀器重復添置和資源浪費，使學(xué)生做實(shí)驗不再受時(shí)間和地點(diǎn)的限制。具有開(kāi)發(fā)周期短，使用效率高，可擴展性強，成本低廉的特點(diǎn)，是解決目前高教擴招帶來(lái)的資源緊張問(wèn)題的一種行之有效的途徑。隨著(zhù)計算機技術(shù)的不斷發(fā)展和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的不斷完善，虛擬實(shí)驗室會(huì )有更好的應用前景。