網(wǎng)絡(luò)化測控技術(shù)實(shí)驗(yàn)

南京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院網(wǎng)絡(luò)化測控技術(shù)》課程實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告所在專業(yè)： 學(xué)生姓名： 班級(jí)學(xué)號(hào)： 任課教師： 2014/15學(xué)年第一學(xué)期一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑贚abVIEW環(huán)境下，利用TCP協(xié)議、UDP協(xié)議、DataSocket技術(shù)和基于Web上遠(yuǎn)程發(fā)布技術(shù)，實(shí)現(xiàn)C/S和B/S兩種模式下的網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)。該實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練學(xué)生對兩種網(wǎng)絡(luò)化模式的理解和實(shí)現(xiàn)、訓(xùn)練學(xué)生編程能力和LabVIEW軟件的使用能力。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1） 選擇合適的網(wǎng)絡(luò)化開發(fā)協(xié)議和技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于C/S模式的網(wǎng)絡(luò)化虛擬任意波形仿真信號(hào)發(fā)生器；（2） 選擇合適的網(wǎng)絡(luò)化開發(fā)協(xié)議和技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于B/S模式的網(wǎng)絡(luò)化虛擬任意波形仿真信號(hào)發(fā)生器。三、 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和材料清單（1）計(jì)算機(jī)；（4）LabVIEW8.5四、 實(shí)驗(yàn)理論基礎(chǔ)（1） TCP/IP協(xié)議TCP/IP協(xié)議是TransmissionControlProtocol/InternetProtocol的簡寫，中譯名為傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議，又名網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，是Internet最基本的協(xié)議、Internet國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，由網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議和傳輸層的TCP協(xié)議組成oTCP/IP定義了電子設(shè)備如何連入因特網(wǎng)，以及數(shù)據(jù)如何在它們之間傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。協(xié)議采用了4層的層級(jí)結(jié)構(gòu)，每—層都呼叫它的下一層所提供的協(xié)議來完成自己的需求。通俗而言：TCP負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)傳輸?shù)膯栴}，一有問題就發(fā)出信號(hào)，要求重新傳輸，直到所有數(shù)據(jù)安全正確地傳輸?shù)侥康牡亍６鳬P是給因特網(wǎng)的每—臺(tái)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備規(guī)定—個(gè)地址。（2） TCP協(xié)議TCP是面向連接的通信協(xié)議，通過三次握手建立連接，通訊完成時(shí)要拆除連接，由于TCP是面向連接的所以只能用于端到端的通訊oTCP提供的是一種可靠的數(shù)據(jù)流服務(wù)，采用“帶重傳的肯定確認(rèn)”技術(shù)來實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)目煽啃詏TCP還采用一種稱為“滑動(dòng)窗□”的方式進(jìn)行流量控制，所謂窗□實(shí)際表示接收能力，用以限制發(fā)送方的發(fā)送速度。如果IP數(shù)據(jù)包中有已經(jīng)封好的TCP數(shù)據(jù)包，那么IP將把它們向‘上'傳送到TCP層。TCP將包排序并進(jìn)行錯(cuò)誤檢查，同時(shí)實(shí)現(xiàn)虛電路間的連接oTCP數(shù)據(jù)包中包括序號(hào)和確認(rèn)，所以未按照順序收到的包可以被排序，而損壞的包可以被重傳OTCP將它的信息送到更高層的應(yīng)用程序，例如Telnet的服務(wù)程序和客戶程序。應(yīng)用程序輪流將信息送回TCP層，TCP層便將它們向下傳送到IP層，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和物理介質(zhì)，最后到接收方。面向連接的服務(wù)（例如Telnet、FTP、rlogin、XWindows和SMTP）需要高度的可靠性，所以它們使用了TCP。DNS在某些情況下使用TCP（發(fā)送和接收域名數(shù)據(jù)庫），但使用UDP傳送有關(guān)單個(gè)主機(jī)的信息.。（3） UDP協(xié)議UDP是面向無連接的通訊協(xié)議，UDP數(shù)據(jù)包括目的端□號(hào)和源端□號(hào)信息，由于通訊不需要連接，所以可以實(shí)現(xiàn)廣播發(fā)送。UDP通訊時(shí)不需要接收方確認(rèn)，屬于不可靠的傳輸，可能會(huì)出現(xiàn)丟包現(xiàn)象，實(shí)際應(yīng)用中要求程序員編程驗(yàn)證。UDP與TCP位于同一層，但它不管數(shù)據(jù)包的順序、錯(cuò)誤或重發(fā)。因此，UDP不被應(yīng)用于那些使用虛電路的面向連接的服務(wù)，UDP主要用于那些面向查詢一-應(yīng)答的服務(wù)，例如NFS。相對于FTP或Telnet,這些服務(wù)需要交換的信息量較小。使用UDP的服務(wù)包括NTP（網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議）和DNS（DNS也使用TCP）。欺騙UDP包比欺騙TCP包更容易，因?yàn)閁DP沒有建立初始化連接（也可以稱為握手）（因?yàn)樵趦蓚€(gè)系統(tǒng)間沒有虛電路），也就是說，與UDP相關(guān)的服務(wù)面臨著更大的危險(xiǎn)。（4）C/S結(jié)構(gòu)C/S結(jié)構(gòu)，即大家熟知的客戶機(jī)和服務(wù)器結(jié)構(gòu)。它是軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，通過它可以充分利用兩端硬件環(huán)境的優(yōu)勢，將任務(wù)合理分配到Client端和Server端來實(shí)現(xiàn)，降低了系統(tǒng)的通訊開銷。目前大多數(shù)應(yīng)用軟件系統(tǒng)都是Client/Server形式的兩層結(jié)構(gòu)，由于現(xiàn)在的軟件應(yīng)用系統(tǒng)正在向分布式的Web應(yīng)用發(fā)展,Web和Client/Server應(yīng)用都可以進(jìn)行同樣的業(yè)務(wù)處理，應(yīng)用不同的模塊共享邏輯組件；因此，內(nèi)部的和外部的用戶都可以訪問新的和現(xiàn)有的應(yīng)用系統(tǒng)，通過現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)中的邏輯可以擴(kuò)展出新的應(yīng)用系統(tǒng)。這也就是目前應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展方向。C/S結(jié)構(gòu)的基本原則是將計(jì)算機(jī)應(yīng)用任務(wù)分解成多個(gè)子任務(wù)，由多臺(tái)計(jì)算機(jī)分工完成，即采用“功能分布”原則?？蛻舳送瓿蓴?shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)表示以及用戶接口功能；服務(wù)器端完成DBMS（數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）的核心功能。這種客戶請求服務(wù)、服務(wù)器提供服務(wù)的處理方式是一種新型的計(jì)算機(jī)應(yīng)用模式。Client和Server常常分別處在相距很遠(yuǎn)的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)上，Client程序的任務(wù)是將用戶的要求提交給Server程序，再將Server程序返回的結(jié)果以特定的形式顯示給用戶；Server程序的任務(wù)是接收客戶程序提出的服務(wù)請求，進(jìn)行相應(yīng)的處理，再將結(jié)果返回給客戶程序。（5）B/S結(jié)構(gòu)B/S結(jié)構(gòu)（Browser/Server,瀏覽器/服務(wù)器模式），是WEB興起后的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，WEB瀏覽器是客戶端最主要的應(yīng)用軟件。這種模式統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的核心部分集中到服務(wù)器上，簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護(hù)和使用?？蛻魴C(jī)上只要安裝一個(gè)瀏覽器（Browser），女口NetscapeNavigator或InternetExplorer，月服務(wù)器安裝SQLServer、Oracle、MYSQL等數(shù)據(jù)庫。瀏覽器通過WebServer同數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。它有三層體系：瀏覽器/Web服務(wù)器，數(shù)據(jù)采集與控制服務(wù)器，它的主要功能是不斷采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，或需要時(shí)發(fā)送控制指令對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制，當(dāng)然它還必須不斷與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，Web服務(wù)器進(jìn)行交互，客戶端只需安裝一個(gè)瀏覽器就可直接訪問Web服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視，需要時(shí)直接通過瀏覽器上界面修改控制參數(shù)，或發(fā)送控制指令，實(shí)現(xiàn)到設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。在這種模式下，一般采用HTTP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。五、實(shí)驗(yàn)步驟（1）C/S模式針對客戶端數(shù)據(jù)發(fā)布VI的設(shè)計(jì)：分為前面板設(shè)計(jì)和框圖程序設(shè)計(jì)兩部分。前面板設(shè)計(jì)：首先選擇NumericControls中選擇NumericControl控件，依次放置輸入型數(shù)字控件，或在框圖程序中的任意波形發(fā)生器圖標(biāo)連線端分別單擊鼠標(biāo)右鍵，出現(xiàn)Creat菜單并選擇Control,依次在前面板出現(xiàn)相應(yīng)的6個(gè)輸入型數(shù)字控件，分別為：端口號(hào)，數(shù)字類型,信號(hào)幅值，信號(hào)頻率，初始相位，采樣周期，供使用者生成所需的信號(hào)。選擇WaveformChart圖形控件，放置在前面板上，用于顯示發(fā)送的信號(hào)波形。選擇ToggleSwitch控件放置在前面板上，用于控制程序的啟停?？驁D程序的設(shè)計(jì)：在SignalGeneration中選擇SignalGeneratorbyDuration.vi,放置在程序框圖中。為了能產(chǎn)生連續(xù)信號(hào)，選擇WhileLoop，放置在框圖程序中并用采樣周期作為While循環(huán)等待時(shí)間。在TCP中分別選擇TCPListen,TCPWrite,TCPclose節(jié)點(diǎn)，放置在框圖程序中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送，將上述控件進(jìn)行連線，完成之后保存，程序名為Client.vi。針對服務(wù)器數(shù)據(jù)接收VI設(shè)計(jì)：分前面板設(shè)計(jì)和框圖程序設(shè)計(jì)兩部分?！酢跬Ｖ箵峥谔?hào)timeout(ms)|30000| 信號(hào)幅值信□□停止撫口號(hào)timeout(ms)|30000| 信號(hào)幅值信初始相位timeout前面板設(shè)計(jì)：首先選擇NumericCtrls中選擇NumericControl控件，供使用者輸入端口號(hào)。選擇StringInd控件，顯示數(shù)據(jù)發(fā)布端的計(jì)算機(jī)名或IP地址。選擇WaveformChart圖形控件，放置在前面板上，用于顯示接收到的信號(hào)波形。選擇ToggleSwitch控件放置在前面板上，用于控制程序的啟停?？驁D程序的設(shè)計(jì)：選擇WhileLoop,放置在框圖程序中并用采樣周期并使While循環(huán)等待時(shí)間等于采樣周期。在TCP中分別選擇TCPOpen,TCPRead,TCPClose節(jié)點(diǎn)，放置在框圖程序中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收，將上述控件進(jìn)行連線，完成之后保存，程序名為Server.vi。（2）B/S模式①在發(fā)布程序的計(jì)算機(jī)上打開Web服務(wù)器。A.Web服務(wù)器設(shè)置。在LabVIEW主菜單中選擇Tools—Option...,在彈出的下拉框列表中選擇WebServer：Configuration，在切換出來的頁面上進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置。Web瀏覽器訪問權(quán)限設(shè)置。在Option對話框上部的下拉列表框中選擇WebServe：BrowserAccess，單擊Add按鈕，添加BrowserAccessList中的條目并在右側(cè)上方的空格中填寫計(jì)算機(jī)的IP地址或者計(jì)算機(jī)名稱。單擊Remove按鈕則可以刪除BrowserAccessList中的所不需要的條目。程序可見設(shè)置。在Option對話框上部的下拉列表框中選擇WebServe：VisibleVIs，單擊Add按鈕，添加VisibleVIs中的條目并在右側(cè)上方的空格中填寫程序名。單擊Remove按鈕則可以刪除VisibleVIs中的所不需要的條目。Controltimelimit用來設(shè)置程序被網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)控制的時(shí)間，默認(rèn)值為300。②在Web上發(fā)布VI前面板。按規(guī)定的格式在Web瀏覽器中輸入正確的URL,就可以查看Web服務(wù)器所在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中程序的前面板。在Web中瀏覽程序前面板的URL格式為：http://發(fā)布程序的計(jì)算機(jī)IP地址或計(jì)算機(jī)名/.snap??WebPublish.vi或http://發(fā)布程序的計(jì)算機(jī)IP地址或計(jì)算機(jī)名/.monitor?WebPublish.vi。

六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析（1）C/S模式發(fā)布端發(fā)布正弦信號(hào)：接收端接收的波形：

發(fā)布端發(fā)布方波信號(hào)：接收端接收的波形：

2)B/S模式七、實(shí)驗(yàn)心得及其他通過這次實(shí)驗(yàn)，我們在進(jìn)一步熟悉了LabVIEW環(huán)境，復(fù)習(xí)了基本控件和結(jié)構(gòu)，同時(shí)學(xué)習(xí)了TCP協(xié)議、UDP協(xié)議、DataSocket技術(shù)和基于Web上遠(yuǎn)程發(fā)布技術(shù)，并通過這些技術(shù)實(shí)現(xiàn)了C/S和B/S兩種模式下的網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)，對LabVIEW的學(xué)習(xí)又有了更深刻的理解。八、思考題總結(jié)基于B/S模式和C/S模式的網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)的異同點(diǎn)。Client/Server是建立在局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上的.Browser/Server是建立在廣域網(wǎng)的基礎(chǔ)上的，但并不是說B/S結(jié)構(gòu)不能在局域網(wǎng)上使用，如智贏IP0WER，在單機(jī)，局限網(wǎng)，廣域網(wǎng)均能使用。1．硬件環(huán)境不同:C/S一般建立在專用的網(wǎng)絡(luò)上，小范圍里的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，局域網(wǎng)之間再通過專門服務(wù)器提供連接和數(shù)據(jù)交換服務(wù)；B/S建立在廣域網(wǎng)之上的，不必是專門的網(wǎng)絡(luò)硬件環(huán)境，例與電話上網(wǎng)，租用設(shè)備.信息自己管理.有比C/S更強(qiáng)的適應(yīng)范圍，一般只要有操作系統(tǒng)和瀏覽器就行2．對安全要求不同C/S對服務(wù)端、客戶端都安全都要考慮；B/S因沒有客戶端，所以只注重服務(wù)端安全即可。3．對程序架構(gòu)不同C/S程序可以更加注重流程，可以對權(quán)限多層次校驗(yàn)，對系統(tǒng)運(yùn)行速度可以較少考慮；/S對安全以及訪問速度的多重的考慮，建立在需要更加優(yōu)化的基礎(chǔ)之上.比C/S有更高的要求B/S結(jié)構(gòu)的程序架構(gòu)是發(fā)展的趨勢，從MS的.Net系列的BizTalk2000Exchange2000等，全面支持網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)件搭建的系統(tǒng)SUN和IBM推的JavaBean構(gòu)件技術(shù)等，使B/S更加成熟?例如智贏IPOWER，采用AJAX和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)優(yōu)化技術(shù)，相比一般B/S架構(gòu)軟件速度提高30%至99%。4．軟件重用不同C/S程序可以不可避免的整體性考慮，構(gòu)件的重用性不如在B/S要求下的構(gòu)件的重用性好;B/S對的多重結(jié)構(gòu)，要求構(gòu)件相對獨(dú)立的功能.能夠相對較好的重用.就入買來的餐桌可以再利用，而不是做在墻上的石頭桌子。5．系統(tǒng)維護(hù)不同系統(tǒng)維護(hù)是軟件生存周期中，開銷大，C/S程序由于整體性，必須整體考察，處理出現(xiàn)的問題以及系統(tǒng)升級(jí).升級(jí)難.可能是再做一個(gè)全新的系統(tǒng)；B/S構(gòu)件組成，方面構(gòu)件個(gè)別的更換，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無縫升級(jí).系統(tǒng)維護(hù)開銷減到最小.用戶從網(wǎng)上自己下載安裝就可以實(shí)現(xiàn)升級(jí)。6．處理問題不同C/S程序可以處理用戶面固定，并且在相同區(qū)域，安全要求高需求，與操作系統(tǒng)相關(guān).應(yīng)該都是相同的系統(tǒng)；B/S建立在廣域網(wǎng)上，面向不同的用戶群，分散地域，這是C/S無法作到的.與操作系統(tǒng)平臺(tái)關(guān)系最小。7．用戶接口不同C/S多是建立的Window平臺(tái)上，表現(xiàn)方法有限，對程序員普遍要求較高；B/S建立在瀏覽器上，通過WEB服務(wù)或其他公共可識(shí)別描述語言可跨平臺(tái)，使用更靈活。不僅可應(yīng)用在Window平臺(tái)上，還可應(yīng)用于unix/Linux等平臺(tái)。8．信息流不同C/S程序一般是典型的中央集權(quán)的機(jī)械式處理，交互性相對低；B/S信息流向可變化，B-BB-CB-G等信息、流向的變化，更象交易中心。B/S模式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn):B/S結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn):（1）、具有分布性特點(diǎn)，可以隨時(shí)隨地進(jìn)行查詢、瀏覽等業(yè)務(wù)處理。（2）、業(yè)務(wù)擴(kuò)展簡單方便，通