Institute of Physics Publishing	Journal of Physics: Conference Series 15 (2005) 282–289
doi:10.1088/1742-6596/15/1/047	Sensors amp; their Applications XIII

Designing Communication and Remote Controlling of Virtual

Instrument Network System

Lin Lei, Houjun Wang, Xue Zhou, Wenjian Zhou

University of Electronic Science and Technology of China, 610054, China

shuleif@sohu.com

Abstract: In this paper, a virtual instrument network through the LAN and finally remote control of virtual instruments is realized based on virtual instrument and LabWindows/CVI software platform. The virtual instrument network system is made up of three subsystems. There are server subsystem, telnet client subsystem and local instrument control subsystem. This paper introduced virtual instrument network structure in detail based on LabWindows. Application procedure design of virtual instrument network communication, the Client/the programming mode of the server, remote PC and server communication far realizing, the control power of the workstation is transmitted, server program and so on essential technical were introduced. And virtual instruments network may connect to entire Internet on. Above-mentioned technology, through measuring the application in the electronic measurement virtual instrument network that is already built up, has verified the actual using value of the technology. Experiment and application validate that this design is resultful.

Keywords: virtual instrument, virtual instrument network, communication, remote control,

1. Introduction

The technique of Internet and the remote virtual experiments based on Virtual Instrument (VI) have been applied in many fields for many years [1]. The remote controls of VI and the long range obtains and deliver of a quantity of measure information by VI are also more and more important, hence a kind of new technique of VI appears which is on the base of the technique of Internet and computer. On the software platform of LabWindows/CVI [2], we set up the VI system by LAN. The concrete network correspondence part wants to realize to make use of VI to realize the network connects with each other inside the LAN; make use of the server/ customers mode to apply for the control power and

copy; 2005 IOP Publishing Ltd 282

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verify the experiment body; being announced by customer procedure the instruction realizes remote control of VI.

The Virtual Instrument Network (VIN) system constitutes with a set of hardware and the homologous software. Show as Fig.1.Hardware include computer (Can be a single machine or a LAN constitute with a server and several PC), every kind of VI (Include A/D card, control card, conditioning amplifier and sensor etc.) and be tested/controlled project. The software adopts a way that bonds the LabWindows/ CVI and C . The LabWindows/ CVI can be used to develop the instrument desk and realize the VI function. The binding of hardware and software can be

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虚拟仪器网络系统的通信与远程控制设计

Lin Lei，侯俊望，薛舟，文建州中国，610054电子科技大学中国 shuleif@sohu.com

摘要：本文通过局域网和远程虚拟仪器网络虚拟仪器的控制是基于虚拟仪器和LabWindows/CVI实现软件平台。虚拟仪器网络系统由三个子系统组成。有服务器子系统、Telnet客户端子系统和本地仪表控制子系统。本文介绍了虚拟仪器的网络结构，详细介绍了基于LabWindows。虚拟仪器网络通信应用程序设计服务器编程模式，远程上位机与服务器端通信的实现工作站的控制功率传输、服务器程序等关键技术介绍了。和虚拟仪器网络可以连接到整个互联网上。上述技术，通过测量在电子中的应用测量虚拟仪器网络已经建立起来，验证了实际使用技术价值。实验和应用表明，该设计是有效的。

关键词：虚拟仪器，虚拟仪器网络，通信，远程控制，

1.介绍

基于虚拟仪器（VI）的Internet技术和远程虚拟实验已经在许多领域得到应用[1]。VI的远程控制和VI的远程测量信息的获取和传递也越来越重要，因此基于Internet和计算机技术的VI技术出现了一种新的技术。在LabWindows / CVI [ 2 ]软件平台，建立了虚拟仪器系统的局域网。具体的网络通信部分要实现利用VI实现局域网内的网络连接；利用服务器/客户的模式来应用控制权验证实验机构；通过客户程序公布指令实现VI的远程控制。

虚拟仪器网络（VIN）系统由一组硬件和相应的软件构成。表现为fig.1.hardware包括计算机（可单机或局域网的构成与服务器和几个PC）、VI（包括各种A/D卡、控制卡、空调放大器、传感器等）和测试/控制项目。软件采用债券的方式，LabWindows/CVI和C 。LabWindows/CVI可以用来开发的仪表台，实现仪器的功能。硬件和软件的结合可以缩短开发周期，提高VI的可用性。该系统可以很方便地与外界网络进行通信，实现对VIN的远程控制。

图1 VIN系统结构图

根据设计原理，对系统硬件进行配置，采用VXI总线仪器和GPIB仪器。选择VXI主机控制器作为系统硬件的主要框架，内部放置0个插槽控制计算机作为系统控制器。这些仪器插入VXI机箱五VXI即插即用插入模块：四通道示波器、任意波形发生器、数字测试模块、矩阵开关、万用表等GPIB仪器或直流电源与GPIB接口卡其他0槽控制器通过GPIB总线连接，实现该系统的通信[ 3 ]。

通用标准接口是各测试功能模块与连接机之间的桥梁，它们与电路板一起构成。接口适配器完成标准接口，将机器与电路板连接测试。将激励信号引入标准接口和适配器等待测电路板，并将测试所需的信号反馈给标准接口。

2.虚拟仪器网络通信设计

VIN的通信任务是：查询服务器和数据库（BD）到工作站的IP地址，从而得到对应工作站的控制权；让远端的PC远程控制GPIB仪器；远端PC机发送命令，通过局域网的GPIB仪器，或环回，从仪器远端PC读取数据

网络程序由WEB服务器程序、客户端程序和GPIB仪器控制器程序组成。采用面向连接的TCP/IP网络协议[ 4 ]，客户端在发送数据包之前必须先与Web服务器取得连接。一旦运行客户端程序，它会向Web服务器发送一个连接请求（假设Web服务器已经成功地注册了一个端口来与客户端进行通信）。为了保证整个系统的安全，Web服务器必须验证用户的身份有效性。

为了实现发送端和接收端之间的成功通信，首先必须使传输格式互相尊重。为此，在整个网络编程过程中，所有的网络传输采用相同的格式：一次传输的信息都包含一个信息头来表示发送的信息的内容。部分内容和具体内容之间有特殊的特点，使阅读方便。此外，如果不参考发送端或接收端，如果接收信息可以发送确认信号来标识成功的网络传输和正确传输的信息。

网络传输的数据包格式为：信息头和信息内容。信息头与信息之间存在制表字符。信息头的内容放在中间括号中。信息的具体内容和内容与内容之间的信息也由“n”分隔和结束。传输到Web服务器后，服务器将通过查询数据包来验证其身份。如果通过验证服务器将发送确认信令和确认信令格式是相同的从客户端发送消息格式。

如果完成对客户端的身份验证，服务器将向客户端发送消息，以表示是否成功登陆或不。信息头：“[ log_serv ]”，项目的内容是：“结果”、“type=”。如果登陆成功，整个信息的内容是：“[ log_serv ] r 该=好R N = XS ”；如果着陆似将消失地，整个信息的内容是：“[ log_serv ] r 该= ng ”。这时，从客户端到WEB服务器的通信已经基本完成。在接收GPIB仪器控制器地址后，客户端将与GPIB仪器控制器地址独立设置链接。

3.VI传输程序设计

根据TCP函数库提供的LabWindows/CVI、网络传输控制功能，这是所提供的函数库，是一个集属于Windows套接字和TCP服务支持。与直接使用Windows套接字来编程API函数相比，它更方便更容易。LabWindows/CVI TCP函数库包括3种亚型：服务器的功能bull;客户端功能bull;支持功能。第一种是服务器端的通信控制功能类型，包括5个组件，负责服务器并读取/获取端口数据。第二个是客户端的设置和通信类型，这种子类型包括客户端通信控制功能。最后是其他函数的子类：获取6个函数，如当前主机的IP地址，主机名等[ 5 ]。

首先，客户端向Web服务器发送一个请求，请求GPIB仪器控制器的地址以便与它进行通信。Web服务器在客户端（6）处理后向客户端发送GPIB仪器控制器的地址。如果Web服务器不能处理客户端的请求，客户端需要等待，直到得到GPIB的仪器控制器的地址。获取地址后，客户端将地址GPIB仪器控制器。如果GPIB仪器控制器与客户端发送的寻址信号相匹配，它会给客户端提供一个应答信号。然后，客户端获得控制GPIB控制器的电源，并可以操作系统工作。

4.PC机与服务器程序设计的通信与控制

4.1菜单回调函数程序

在建立文件。UIR，主程序的系统自动代码框架代码和回调函数。菜单的回调函数的基本框架是：void CVICALLBACK “call-back function name” bull;int menuBar, int menuItem, void *callbackData, int panelbull;

添加相应的代码，根据具体功能菜单的回调函数，以回调函数的“Exit _All”（从实验台出口），它只需要添加退出用户界面。

4.2用户远程登陆模块的实现

如果在主函数中设置了下面的语句，程序将运行并弹出客户台。

前台的身份是面板菜单，前台是面板菜单。

if ((panelmenu = LoadPanel (0, 'interface.uir', PANELMENU)) lt; 0) return -1; DisplayPanel (panelmenu);

此外，还需要执行另一个重要的语句，即与服务器建立链接。使用前定义了服务器端口和机器名。

int iPortNum=1000;

char cIP_Address [10]='VLAB';

if (ConnectToTCPServer (amp;iG_HCONVERSATION1, iPortNum, cIP_Address, ClientTCPCB, NULL, 5000) lt; 0) MessagePopup ('TCP Client', 'Connection to server failed!');

else RunUserInterface ( );

在弹出桌面并与服务器连接后，用户可以点击“用户登陆”按钮输入编号和密码。单击“用户登陆”按钮后，该事件将出现如下：

if ((panellog=LoadPanel (0,'interface.uir', PANELLOG))lt;0)

return -1;

InstallPopup (panellog); Write

服务器端的数据程序：

if ( (ClientTCPWrite (iG_HCONVERSATION1, cSend, strlen (cSend) , 1000))lt;0)

{MessagePopup ('Attention', 'cSend the Log Information Error');

QuitUserInterface (0);

}

else

{DiscardPanel (panellog);

SetCtrlAttribute (panelinfo, PANELINFO_QUEST_ONLINE, ATTR_DIMMED, 0);

SetCtrlAttribute (panelinfo, PANELINFO_QUERY_GS, ATTR_DIMMED, 0);

}

break;

}

return 0;

}

利用客户端TCP写，通过网络向服务器发送信息，服务器将接收到的数据报文与自己的数据包进行比较，并将返回的消息发送给客户端。

4.3服务器程序设计与实现

系统中的工作站负责接收来自虚拟测试板的数据包，然后对命令字符串进行解码和获取，然后发送到GPIB。如图显示。

图1 VIN系统结构图

工作站作为中继站和控制中心，将数据包定义为特定的命令，然后将其传输到连接到它的GPIB仪器上。虚拟测试板传输的数据已经打包，其格式已被定义。工作站要做的是解码这些数据头，得到最终的具体命令。许多GPIB仪器连接一个工作站，所以通信数据的头应该被添加到数据中。例如，[Signal Client]信号将数据要被发送到信号源而[ osc_client ]将数据要被发送到示波器前加前加。许多GPIB仪器连接到一个工作站，统一格式的定义的数据头是网络传输十分必要，这将保证安全。例如，如果[ signal_client ]是之前的数据发送到客户端的函数发生器，工作站将分析数据，头先收到后就知道这是命令，函数发生器，然后可以通过GPIB函数库发送此命令函数发生器。同理，[ osc_client ]将被送到示波器的数据之前添加。

4.4工作站控制电源传输模块设计

客户端程序完成服务器与工作站各仪表IP地址的通信（即工作站的功率控制）。特定用户通过IP地址建立连接，实现对虚拟机的控制。但是，这两个程序是不同的，需要转移IP地址。客户机/服务器模式仍然在客户端程序和用户程序之间使用。特别保密数据传输格式和协议将用于在IP地址传输[ 8 ]。

对于VI的程序，IP地址可以通过读取数据的功能，利用服务器获得。首先根据客户端的设置登录服务器端口，并通过DLL将连接句柄传递到测试过程中所需的机器板程序，实现GPIB机的远程控制。

5。虚拟仪器网络系统实验及其应用

在研究过程中，通过局域网进行简单的网络测试，实现不同网关的数据传输。采用信号发生机的信号源，数据采集设备适应NI公司某型号数据采集卡的序列号。

根据远程测控试验的需要，利用虚拟仪器网络和先进的计算机网络技术，建立了电子测控网络实验室（9）。基于GPIB接口的许多虚拟仪器、传感器和仪器模块的连接在一起，尽管Web服务器实现远程测试与控制实验。实验和通信客户端和GPIB仪器控制器之间显示图如图3所示的流程图。实验效果好。

6。结论

本文介绍了基于电子测量的VIN系统的通信和远程控制技术的应用，证实了这些技术的实际应用价值。例如，在已建成的电子测量数据采集系统中实现了多种先进的资源共享，系统的各项功能都已投入使用。因此，用户可以远程控制VI的网络传输质量得到保证，并获得了良好的应用效果，在许多实践中的VIN系统。

图3流程图客户和GPIB仪器控制器之间的通信

致谢

作者希望感谢Y. Yan博士的帮助，在他的建议，撰写和修改文本仔细！

参考文献

Liu Minyu, Library Building on Basic of Virtual Instrument, 2002,vol.19,No.1:93～95
Zhang Yigang amp; QiaoDuan, Exploitation Environment of Virtual Instrument Software LabWindows/CVI6.0 Programming Guide, Machine Press, 2002
Larry L.Peterson, Bruce S. Davie, translated by Ye Xinming amp; Jia Bo, Computer Networks: A Systems Approach, 3rdEdition, Machine Press, 2005
Douglas E.comeramp;david L.stevens, translated by Zhao Gang, Internetworking through TCP/IP Vol.3; Client-Server Programming and Applying, Electronic Industry Press, 1998
Jiang Dongxing, Complete Collection of N
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