基于tcp的LABVIEW课程设计

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1、虚拟仪器开发与实践课程设计 题目名称： 基于LABVIEW 的TCP/IP通讯设计 学生专业： 测控技术与仪器 学生姓名： 贾科琼 成绩：评语：指引教师签名： 日期： 目录1 设计背景12 虚拟仪器概述12.1虚拟仪器概念12.2虚拟仪器的优势22.3虚拟仪器的构成22.4虚拟仪器开发软件33 LabVIEW软件的概述43.1 LabVIEW编辑界面43.2 LabVIEW的特点53.3 LabVIEW的应用领域64 LABVIEW的TCP/IPD 通讯设计64.1 TCP/IP概述64.2 LabVIEW中的TCP通讯总流程图74.3 LabVIEW中的TCP功能函数84.4 LabVIEW

2、中的TCP通讯程序图135 软件调试15设计心得19参照文献201 设计背景随着电子技术，计算机技术和数字信号解决技术的飞速发展，以及这些技术在测量领域中的广泛应用，仪器技术领域发生了巨大的变化。从最初的模拟仪器到目前的数字化仪器，嵌入式仪器以及智能仪器，新的测试理论，测试措施不断的应用于实践，仪器技术领域的多种创新积累使现代测量仪器的性能发生了质的奔腾，从而使仪器的概念和形式发生了巨大的变化。测量仪器发展至今，大体经历了四代历程，即模拟仪器、分立元件式仪器、数字化仪器和智能仪器。由于微电子技术、计算机技术、通信技术、网络技术的高度发展及其在电子测量技术与仪器上的应用，新的测试理论、新的测试措

3、施、新的测试领域以及新的仪器构造不断浮现，在许多方面已经突破了老式仪器的概念，电子测量仪器的功能和作用已经发生了质的变化，其中计算机处在核心地位，计算机软件技术和测试系统更紧密地结合成一种有机整体，导致仪器的构造、概念和设计观点等也发生了突破性的变化。在这种背景下，美国国家仪器公司在20世纪80年代最早提出虚拟仪的概念，同步推出了用于虚拟仪器开发的工程软件包LabVIEW。NI公司宣称“The Software is the Instrument”，即“软件就是仪器”。在这里，计算机是虚拟仪器的核心设备，该仪器的功能是通过软件仿真实现的。它将老式仪器由硬件电路实现的数据分析解决与显示功能，改由

4、功能强大的计算机来执行，因此计算机是其核心；当计算机与合适的I/O接口设备配备完毕，虚拟仪器的硬件平台就被拟定，此后软件就成为仪器的核心部分，这也是“软件就是仪器”之说的来由。这意味着只要按照测量原理，采用合适的信号分析技术与解决技术，编制某种测量功能的软件就可构成该种功能的测量仪器。2.虚拟仪器概述2.1虚拟仪器概念 虚拟仪器技就是运用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完毕多种测试、测量和自动化的应用。自1986年问世以来，世界各国的工程师和科学家们都已将NI LabVIEW图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节，从而改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间，并提高了产品开发和生产效

5、率。使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连，分析数据以获取实用信息，共享信息成果，有助于在较大范畴内提高生产效率。虚拟仪器提供的多种工具能满足我们任何项目需要。2.2虚拟仪器的优势（1）性能高。虚拟仪器技术是在PC技术的基本上发展起来的，因此完全继承了以现成即用的PC技术为主导的最新商业技术的长处，涉及功能超卓的解决器和文献I/O，使您在数据高速导入磁盘的同步就能实时地进行复杂的分析。此外，不断发展的因特网和越来越快的计算机网络使得虚拟仪器技术呈现其更强大的优势（2）扩展性强。NI的软硬件工具使得我们不再受限于目前的技术中。这得益于NI软件的灵活性，只需更新计算机或测量硬件，就能以至少的

6、硬件投资和很少的、甚至无需软件上的升级即可改善整个系统。在运用最新科技的时候，我们可以把它们集成到既有的测量设备，最后以较少的成本加速产品上市的时间。（3）节省时间。在驱动和应用两个层面上，NI高效的软件构架能与计算机、仪器仪表和通讯方面的最新技术结合在一起。NI设计这一软件构架的初衷就是为了以便顾客的操作，同步还提供了灵活性和强大的功能，使我们轻松地配备、创立、发布、维护和修改高性能、低成本的测量和控制解决方案。（4）无缝集成。虚拟仪器技术从本质上说是一种集成的软硬件概念。随着产品在功能上不断地趋于复杂，工程师们一般需要集成多种测量设备来满足完整的测试需求，而连接和集成这些不同设备总是要耗费

7、大量的时间。NI的虚拟仪器软件平台为所有的I/O设备提供了原则的接口，协助我们轻松地将多种测量设备集成到单个系统，减少了任务的复杂性。2.3虚拟仪器的构成2.3.1 虚拟仪器系统的构成虚拟仪器由硬件设备与接口、设备驱动软件和虚拟仪器面板构成。其中，硬件设备与接口可以是多种以PC为基本的内置功能插卡、通用接口总线接口卡、串行口、VXI总线仪器接口等设备，或者是其他多种可程控的外置测试设备，设备驱动软件是直接控制多种硬件接口的驱动程序，虚拟仪器通过底层设备驱动软件与真实的仪器系统进行通讯，并以虚拟仪器面板的形式在计算机屏幕上显示与真实仪器面板操作元素相相应的多种控件。顾客用鼠标操作虚拟仪器的面板就

8、犹如操作真实仪器同样真实与以便。2.3.2虚拟仪器系统的硬件构成虚拟仪器的硬件系统一般分为计算机硬件平台和测控功能硬件。计算机硬件平台可以是多种类型的计算机，如台式计算机、便携式计算机、工作站、嵌入式计算机等。它管理着虚拟仪器的软件资源，是虚拟仪器的硬件基本。因此，计算机技术在显示、存储能力、解决器性能、网络、总线原则等方面的发展，导致了虚拟仪器系统的迅速发展。2.3.3虚拟仪器系统的软件构成测试软件是虚拟仪器的主心骨。NI公司在提出虚拟仪器概念并推出第一批实用成果时，就用软件就是仪器来体现虚拟仪器的特性，强调软件在虚拟仪器中的重要位置。NI公司从一开始就推出丰富而又简洁的虚拟仪器开发软件。使

9、用者可以根据不同的测试任务，在虚拟仪器开发软件的提示下编制不同的测试软件，来实现现代科学技术复杂的测试任务。在虚拟仪器系统中用灵活强大的计算机软件替代老式仪器的某些硬件，特别是系统中应用计算机直接参与测试信号的产生和测量特性的分析，使仪器中的某些硬件甚至整个仪器从系统中消失，而由计算机的软硬件资源来完毕它们的功能。虚拟仪器测试系统的软件重要分为如下四部分。2.4虚拟仪器开发软件虚拟应用软件开发环境是设计虚拟仪器所必需的软件工具。应用软件开发环境的选择，是以开发环境人员的喜好不同而不同，但最后都必须提供应顾客一种界面和谐、功能强大的应用程序。软件在虚拟仪器中处在重要的地位，她肩负着对数据进行分析

10、解决的任务，如数字滤波、频谱变换等。在很大的限度上，虚拟仪器能否运营成功，就取决于软件。因此美国NI公司提出了“软件就是仪器”的标语。目前已有多种虚拟仪器的软件开发工具，重要分为如下两类：（1）老式的文本式编辑措施，如C、VisualC+、Visual Basic、LabWindows/CVI等。（2）图形化编辑措施，如NI公司的LabVIEW软件，HP公司的VEE等。使用图形化软件编程的优势是软件开发周期短，编程容易，特别适合于不具有专业编程水平的工程技术人员。下面会简介一下LabVIEW软件的具体概述。3 LabVIEW软件的概述LabVIEW是一种用图标替代文本行创立应用程序的图形化编程

11、语言。老式文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序，而 LabVIEW 则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了VI及函数的执行顺序。VI指虚拟仪器，是 LabVIEW 的程序模块。3.1 LabVIEW编辑界面Labview编程环境重要由启动窗口、控件选板、函数选板、工具选板、菜单栏、工具栏、项目浏览器窗口构成。如图3.1为LabVIEW的启动界面图3-1 LabVIEW的启动界面如图3.2为LabVIEW软件的前面板和编辑面板以及多种函数构造图3-2 LabVIEW前面板和编辑面板3.2 LabVIEW的特点 （1）LabVIEW(Laboratory Virt

12、ual instrument Engineering Workbench)是一种图形化的编程语言的开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一种原则的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW 集成了与满足 GPIB、VXI、RS-232和 RS-485 合同的硬件及数据采集卡通讯的所有功能。它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件原则的库函数。这是一种功能强大且灵活的软件。运用它可以以便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。 （2）图形化的程序语言，又称为 G 语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图。它尽量运

13、用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，LabVIEW是一种面向最后顾客的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。 （3）它重要的以便就是，一种硬件的状况下，可以通过变化软件，就可以实现不同的仪器仪表的功能，非常以便，是相称于软件即硬件! 运用 LabVIEW，可产生独立运营的可执行文献，它是一种真正的32位/64位编译器。像许多重要的软件同样，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多种版本。3.3 LabVIE

14、W的应用领域（1）LabVIEW是一种图形化的编程语言的开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一种原则的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW 集成了与满足 GPIB、VXI、RS-232和 RS-485 合同的硬件及数据采集卡通讯的所有功能。它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件原则的库函数。这是一种功能强大且灵活的软件。运用它可以以便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。 （2）图形化的程序语言，又称为 G 语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图。它尽量运用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、

15、图标和概念，因此，LabVIEW是一种面向最后顾客的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。 （3）它重要的以便就是，一种硬件的状况下，可以通过变化软件，就可以实现不同的仪器仪表的功能，非常以便，是相称于软件即硬件! 运用 LabVIEW，可产生独立运营的可执行文献，它是一种真正的32位/64位编译器。像许多重要的软件同样，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多种版本。4 LABVIEW的TCP/IPD 通讯设计4.1 TCP/I

16、P概述 Internet中使用最为广泛的网络合同为TCP/IP合同集。TCP是TCP/IP合同集中的从属于传播层的传播控制合同。IP是Internet网络中从属于网络层的基本合同，由IP控制传播合同的合同单元称为IP数据。IP数据中具有发送或接受方的IP地址。IP提供可靠的、无连接的、具有时间限制的自动重试机制的数据投递服务，构成了Internet网络数据传播的基本。TCP以此为基本增长了连接管理和确认重发等机制，向更高层的应用程序提供面包连接的、可靠的传播服务。TCP/IP合同族共分为四层：链路层、网络层、传播层和应用层。TCP/IP合同的传播层，涉及TCP、UDP合同，可以被LabVIEW

17、直接应用。TCP/IP一般被觉得四层合同系统（1）链路层：一般涉及操作系统中的设备驱动程序和计算机中相应的网络接口卡（2）网络层：解决分组在网络中的活动，例如分组的选路(IP、ICMP和IGMP)（3）运送层：重要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信(TCP和UDP)（4）应用层：Telnet远程登录，FTP文献传播合同，SMTP简朴邮件传播合同，SNMP简朴网络管理合同。构造互联网最简朴的措施就是把两个或多种网络通过路由器进行连接。路由器的好处是为不同类型的物理网络提供连接。如图4-1为TCP/IP分层构造：图4-1 TCP/IP分层构造4.2 LabVIEW中的TCP通讯总流程图 服务器

18、程序和客户端程序可以在两台联网的计算机上运营，固然也可以同步在一台计算机上运营，本次课程设计实现的就是在一台计算机上同步运营的状况。此外，在运营的时候必须先启动服务器，待服务器初始化完毕，在运营客户机，如图为TCP通讯总流程图： 图4-2 TCP通讯总流程图4.3 LabVIEW中的TCP功能函数 在Labview中可以运用TCP进行网络通信，并且，Labview对TCP的编程进行了高度集 成，顾客通过简朴的编程就可以在Labview中实现网络通信。 3.3.1 TCP侦听 该函数的功能是创立一种侦听器并在指定端口等待TCP连接的祈求。该函数节点只能在作为服务器的主机上使用。开始侦听某个指定端

19、口时，不能再使用其她TCP侦听VI侦听该窗口。 图4-3 TCP侦听函数 图4-4 TCP侦听函数端口界面网络地址：指定侦听的网络地址。如不指定网络地址，LabVIEW将侦听所有的网络地址。通过字符串至IP地址转换函数可获取目前计算机的IP网络地址。 端口：是要侦听连接的端标语。 连接ID：是唯一标记TCP连接的网络连接引用句柄，该连接句柄用于在后来的VI调用中引用连接。3.3.3打开 TCP连接 该函数的功能是用指定的计算机名称和远程端口或服务名称来打开一种TCP连接。该节点只能在作为客户机的主机上使用。该函数节点重要接线端定义如下：图4-5打开 TCP连接函数图4-6打开 TCP连接函数端

20、口地址：是要与其建立连接的地址。该地址可觉得IP句点符号格式或主机名。 远程端口或服务名称：可以接受数字或字符串输入，是要与其确立连接的端口或服务的名称。 连接ID：是唯一标记TCP连接的网络连接引用句柄，该连接句柄用于在后来的VI调用中引用连接。3.3.4读取 TCP数据该函数从指定的TCP连接中读取数据。该函数节点重要接线端定义如下：图4-7读取 TCP数据函数 图4-8读取 TCP数据函数端口连接ID：是唯一标记TCP连接的网络连接引用句柄。 读取的字节：是要读取的字节数。 连接ID输出：返回值与连接ID相似。 数据输出：涉及从TCP连接读取的数据。3.3.4写入 TCP数据 该函数通过

21、数据输入端口将数据写入到指定的TCP连接中。该函数节点重要接线端定义如下：图4-9写入 TCP数据函数图4-10写入 TCP数据函数端口连接ID：唯一标记TCP连接的网络连接引用句柄。 数据输入：涉及要写入连接的数据。 连接ID输出：返回值与连接ID相似。 写入的字节：VI写入连接的字节数。3.3.5关闭 TCP连接 该函数的功能是关闭指定的TCP连接。该函数节点重要接线端定义如下： 图4-11关闭 TCP数据函数图4-12关闭 TCP数据函数端口连接ID：是唯一标记要关闭的网络连接的网络句柄。 中断：保存以便此后使用。 连接ID输出：其值值与连接ID相似。不要将该输出端与其他TCP函数相连。

22、4.4 LabVIEW中的TCP通讯程序图4.4.1如图为TCP服务器的完整流程框图： 图4-13 TCP服务器程序框图如图为TCP服务器的完整流程框图前面板： 图4-14 TCP服务器前面板4.4.2如图为TCP客户端的完整流程框图： 图4-15 TCP客户端程序框图如图为TCP客户端的完整流程框图： 图4-16 TCP客户端前面板5 软件调试（1）当客户端ip地址刚好为服务器的ip地址，且客户端端口刚好与服务器相相应时，这时“TCP服务器”在运营，TCP客户端也在运营同步接受到服务器的数据，如下图所示，图5-1显示的为服务器发出矩形波，打开客户端同步客户端接受到矩形波，通过调节频率、相位以

23、及幅值来不断的变化波形的形状；图5-2显示的为服务器发出正弦波，匹配端口与ip地址之后，打开客户端同步客户端接受到矩形波，通过调节频率和相位以及幅值来不断的变化波形的形状；图5-3显示的为服务器发出三角波，匹配端口与ip地址之后，打开客户端同步客户端接受到三角波，通过调节频率和相位以及幅值来不断的变化波形的形状； 图5-1矩形波图5-2正弦波图5-3三角波（2）客户端ip地址为服务器的ip地址，当“端口”不相应时，虽然“TCP服务器”在运营，TCP客户端也接受不到任何的数据，如图所示 图5-4调试三角波 （3）由于必须先进行初始化服务器，待服务器完毕初始化之后才启动客户端。当“端口”相应时，此

24、时ip地址也对的，如果对于客户端与服务器所执行的先后顺序不相似，则此时客户端接受不到数据，与此同步也会报错，如图所示图5-5调试三角波（4）在一台计算机上进行操作此通讯时，此时客户端中所相应的ip地址一定要为服务器的ip地址完全相似，否则此时客户端接受不到数据，与此同步也会报错，如图5-6所示图5-6调试三角波（5）当“端口”相应时，即 “TCP服务器”停止运营，“TCP客户端”也不可以运营。会报错，如图5-7所示图5-7调试波设计心得这次LabVIEW课程设计历时一周的时间，在加上之前的实验课，时间汇总起来熟悉这个软件有了将近半个月的时间，通过这些天的上机课，虽然最后课设任务基本上达到教师的

25、规定，但我对这次课程设计的收获却不是很满意。刚开始上课接触这个软件时，听教师讲的津津有味，感觉这个LabVIEW应当会很有趣，我个人比较喜欢单片机此类的小型 嵌入式的东西，由于这些东西在一定限度上能给自己带来一定的精神上的乐趣，因此前面刚开始上机接触此软件时，我甚至有点兴奋的小情绪。但随着实验的一步一步走的过程中，我却发现LabVIEW这门课也许并没有我想象的那么好玩，或者说成我在做实验的过程中没有得到某些小小的成就也罢，几天后开始徐徐失去新鲜感，亦可以说只是为完毕任务而在那耗费时间。在忙忙碌碌几天之后我昂首看看周边，和我同样混日子的人比比皆是，我忽然觉得我不能再把时间给耽误下去了，与其被动的

26、“挨打”，倒不如积极地去请教，多学点东西，后来就少问点别人，少给自己带来带你麻烦，于是开始看文档，看教程，开始从最简朴的建工程开始一步一步 的来学习，不懂就问度娘、CSDN,在网上找些解决问题的措施。最后经历了最后几天的努力，加上参照某些文档，最后做出来的这个课程设计还将就着能看。对于这次的动手课程设计实践，我总结了某些自己的某些经验同步也学到了诸多之前所未学到过的东西，通过这次课程设计我发现理论与现实差距还是有很大的，单单学习课本上的知识是不够的，自己要更多的思考，多犯某些错误，才干走的更远。本次课设我意识到了实验的重要性，在硬件制作和软件调试的过程中，浮现了诸多问题，最后都是通过实验的措施

27、来解决的。总之，在学习的过程中，无论是对于学习措施还是理论知识，我均有了新的结识，受益匪浅，这将鼓励我在此后再接再厉，不断完善自己的理论知识，提高实践运作能力。参 考 文 献1虚拟仪器设计基本教程，黄松岭,吴静编著，北京：清华大学出版社，.10 2数据采集与仪器控制，龙华伟，顾永刚等编著，北京： 清华大学出版社，.7 3LabVIEW程序设计教程，江建军，刘继光编著.北京：电子工业出版社，.3 4基于LabVIEW和TCP的数据采集系统的开发及应用,张东、施奇峰、王云波 ，中冶京诚工程技术有限公司电气工程技术所; 5基于TCP/IP以太网合同的LabVIEW和CANoe通信研究,梁伟、王承惠、赵建东，航空实验测试技术学术交流会论文集，