基于ＤａｔａＳｏｃｋｅｔ技術(shù)共享數(shù)據(jù)采集卡的實(shí)例

摘要:數(shù)據(jù)采集是科學(xué)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)采集卡是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵硬件。利用DataSocket技術(shù)能較好實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集卡的共享，提高了設(shè)備的利用率和降低實(shí)驗(yàn)成本。

關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)采集;DataSocket;Labview;RDA

中圖分類號(hào):TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2009)15-4045-02

The Example of Share Data Collecting Card Based on DataSocket Technique

WANG Peng-chong1， LIANG Jin-tu2， LIN Peng1

(1. Zhanjiang normal university，Zhanjiang 524048，China; 2.Physical Science and Technical College of Zhanjiang normal university，Zhanjiang 524048，China)

Abstract: It is an important tache of science experiment of a data collect， the data collects card is a key hardware of the data collect system . usingthe technique of DataSocket can be better to carry out sharing the data collects card， raising the utilization of the equipments and lowering the experiment cost.

Key words: Data collect;DataSocket; Labview;RDA

1 前言

數(shù)據(jù)采集卡是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中重要的硬件之一，在有些場(chǎng)合，例如教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，如果每臺(tái)計(jì)算機(jī)都配備一塊采集卡，則代價(jià)較高，利用率也較低。因此，實(shí)現(xiàn)采集卡的共享是較好的解決方案。Laview的DataSocket技術(shù)能較好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集卡的共享，即多臺(tái)計(jì)算機(jī)共享一臺(tái)計(jì)算機(jī)(服務(wù)器)上的采集卡，數(shù)據(jù)采集卡共享程序可以用于一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)組。

2 DataSocket技術(shù)

DataSocket由DataSocket API 與DataSocket Server兩部分組成。DataSocket API是用于用戶訪問網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的接口，DataSocket Server負(fù)責(zé)提供DSTP協(xié)議和管理底層網(wǎng)絡(luò)通信。利用DSTP實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)共享，必須要用到DataSocket Server。

DataSocket API是協(xié)議獨(dú)立的、編程語言獨(dú)立和操作系統(tǒng)獨(dú)立的用于簡(jiǎn)化二進(jìn)制數(shù)據(jù)傳輸?shù)腁PI。它的實(shí)現(xiàn)方式可以是ActiveX控件、LabWindows/CVI C代碼庫(kù)或一系列LabView VI，因此可以在任何編程環(huán)境中使用它。

DataSocket Server是一個(gè)輕量級(jí)的獨(dú)立組件。DataSocket API訪問DSTP對(duì)象時(shí)就是通過訪問它來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的傳輸?shù)?。DataSocket Server通過自動(dòng)管理與客戶端的連接，從而極大簡(jiǎn)化了TCP編程，用戶可以不用了解任何TCP/IP編程的知識(shí)。

通過DataSocket Server廣播數(shù)據(jù)需要3種“角色”——發(fā)布者(Publisher)、DataSocket Server和接收者(Subsciber)。發(fā)布者通過DataSocket API向DataSocket Server寫入數(shù)據(jù)，接收者通過DataSocket API從DataSocket Server讀取數(shù)據(jù)。發(fā)布者和接收者都是DataSocket Server的客戶端。利用DataSocket Server實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)共享時(shí)，發(fā)布者、接收者和服務(wù)器之間的關(guān)系如圖2所示。

3 數(shù)據(jù)采集卡共享的設(shè)計(jì)方案

NI公司提供的RDA(remote device access)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集卡的訪問。用戶可以利用Measurement Automation Explorer來進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集卡的設(shè)置，設(shè)置完成后，在本地機(jī)上就會(huì)出現(xiàn)一塊虛擬的數(shù)據(jù)采集卡，并且分配有相應(yīng)的設(shè)備號(hào)。為了避免多個(gè)客戶機(jī)同時(shí)訪問一個(gè)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集卡時(shí)發(fā)生沖突，導(dǎo)致程序出錯(cuò)，必須考慮在服務(wù)器端增加任務(wù)管理程序，以對(duì)客戶機(jī)的請(qǐng)求進(jìn)行管理。而在客戶機(jī)中，用戶先要向服務(wù)器提出申請(qǐng)，服務(wù)器響應(yīng)后，才能調(diào)用本機(jī)LabView中的采集程序，啟動(dòng)配置遠(yuǎn)程采集卡，并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。RDA Server會(huì)自動(dòng)把采集到的數(shù)據(jù)傳送回客戶機(jī)。如果采集卡正被占用，則服務(wù)器不會(huì)響應(yīng)新的客戶機(jī)請(qǐng)求，這樣可以避免多個(gè)客戶機(jī)同時(shí)訪問一個(gè)遠(yuǎn)程采集卡時(shí)發(fā)生的沖突。數(shù)據(jù)采集卡共享示意圖如圖2所示。

3.1 RDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的配置

利用RDA(Remote Device Access)技術(shù)共享服務(wù)器上的設(shè)備，在客戶機(jī)上編程直接控制服務(wù)器上的DAQ設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集。

RDA在編程方面與使用本機(jī)DAQ設(shè)備完全一樣。在LabView中利用RDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的步驟如下:

第一步，配置RDA服務(wù)器。RDA服務(wù)器需要安裝NI-DAQ6.0(或更高版本)以及DAQ設(shè)備，設(shè)置服務(wù)器的IP地址，例如192.168.0.1，其子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0。然后啟動(dòng)服務(wù)器上的Remote Device Access Server即可。若有必要，可以在DAQ設(shè)備的屬性對(duì)話框中設(shè)置RDA訪問密碼。

第二步，設(shè)置客戶機(jī)。RDA客戶端應(yīng)安裝與服務(wù)器相同版本的NI-DAQ，否則DAQ設(shè)備會(huì)無法連接。設(shè)置客戶機(jī)的IP地址，例如192.168.0.2，其子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0。RDA客戶機(jī)的設(shè)置比較復(fù)雜，通常按照下列步驟進(jìn)行:

1)在客戶機(jī)的MAX(Measurement Automation Explorer)左側(cè)目錄樹中的Devices and Interfaces項(xiàng)的右鍵彈出菜單中選擇“Create New”，在Create New窗口選擇RDA/Ethernet Device。

2)在隨后出現(xiàn)的Select Remote Computer對(duì)話框中輸入服務(wù)器的IP地址或計(jì)算機(jī)名。

3)在隨后出現(xiàn)的System對(duì)話框中設(shè)定設(shè)備號(hào)，若服務(wù)器上的DAQ設(shè)備設(shè)置了RDA訪問密碼，則還需在Password欄中輸入正確的密碼。

至此，就完成了客戶機(jī)上RDA設(shè)備的添加，客戶機(jī)的MAX左側(cè)目錄樹中會(huì)出現(xiàn)這個(gè)RDA設(shè)備。從此以后，用戶可以像在本地一樣操作該設(shè)備。在客戶機(jī)上直接編寫DAQ軟件，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集。

3.2 服務(wù)器工作流程

啟動(dòng)服務(wù)器程序，自動(dòng)運(yùn)行DS Server Manager和RDA Server程序。接著，讀取用戶請(qǐng)求信息，如果沒有請(qǐng)求信息，則繼續(xù)掃描;如果有客戶機(jī)請(qǐng)求信息，則對(duì)客戶機(jī)請(qǐng)求信息按照請(qǐng)求時(shí)間或者優(yōu)先級(jí)排序，給優(yōu)先級(jí)最高者以許可訪問響應(yīng)信息。然后。等待客戶機(jī)返回任務(wù)完成信息，如果接到完成信息，則完成一次循環(huán)，并重新讀取客戶請(qǐng)求信息，開始新的循環(huán)。

3.3 客戶機(jī)工作流程

向DS Server發(fā)出請(qǐng)求信息，等待服務(wù)器給出響應(yīng)信息;從DS Server讀取響應(yīng)信息，然后進(jìn)入用戶自己設(shè)計(jì)的采集任務(wù)，調(diào)用本地的采集程序完成采集。調(diào)用計(jì)時(shí)程序查向自己的任務(wù)所占用的時(shí)間是否超過請(qǐng)求時(shí)間，如果超過請(qǐng)求時(shí)間或者用戶終止采集任務(wù)，則需向DS Server寫入任務(wù)結(jié)束信息，從而客戶機(jī)程序結(jié)束。

4 共享數(shù)據(jù)采集卡程序設(shè)計(jì)

4.1 服務(wù)器端程序設(shè)計(jì)

程序使用兩組變量:請(qǐng)求信息變量(任務(wù)結(jié)束變量)rq和服務(wù)器響應(yīng)變量rp。服務(wù)器程序前面板有兩個(gè)頁面，一個(gè)頁面顯示當(dāng)前正在等待或者處理的任務(wù)信息，另一個(gè)頁面顯示已處理的任務(wù)列表。請(qǐng)求信息和響應(yīng)這兩組變量分別為一個(gè)整型數(shù)組，由于不需要用戶修改，因此前面板隱藏了這兩個(gè)變量。為了使服務(wù)器程序能在不同的機(jī)器上運(yùn)行，可利用前面板的變量所具有的DataSocket Connection屬性來實(shí)現(xiàn)前面板的DS連接。在Connect To中指定URL時(shí)，格式是“dstp://machine name/variable name”，其中machine name可以是機(jī)器名，也可以是IP，對(duì)于本機(jī)則可以使用localhost或者127.0.0.1來設(shè)定。請(qǐng)求信息初始設(shè)定為1000，即如果請(qǐng)求信息為1000，則表示沒有請(qǐng)求信息;如果請(qǐng)求信息小于1000，則表示有請(qǐng)求信息，其值等于具體的請(qǐng)求時(shí)間。服務(wù)器判斷請(qǐng)求信息的最小值，如果不等于1000，則表示有請(qǐng)求信息，服務(wù)器給予響應(yīng)。服務(wù)器響應(yīng)后，客戶機(jī)開始運(yùn)行采集程序，完成后，需要給請(qǐng)求信息重新賦值為1000，作為采集任務(wù)結(jié)束的標(biāo)志。一旦服務(wù)器判斷到這個(gè)標(biāo)志又變?yōu)?000后，則可以開始新的循環(huán)。

4.2 戶客機(jī)端程序設(shè)計(jì)

客戶機(jī)程序除了用戶設(shè)計(jì)的采集程序外，需要用到3個(gè)子程序:建立連接、超時(shí)判斷和結(jié)束連接。建立連接子程序的作用是向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求信息，并且等待得到響應(yīng)信息，一旦得到響應(yīng)信息，該子程序就結(jié)束。響應(yīng)信息需要4個(gè)參數(shù):客戶端編號(hào)、請(qǐng)求時(shí)間、服務(wù)器名稱和遠(yuǎn)程采集設(shè)備號(hào)。其中，客戶端編號(hào)作為服務(wù)器識(shí)別來自不同客戶機(jī)請(qǐng)求的標(biāo)志，服務(wù)器名稱可以是機(jī)器名或IP，需要先利用Measurement Automation Explorer設(shè)置好遠(yuǎn)程采集卡之后，才可以使用遠(yuǎn)程采集設(shè)備號(hào)。超時(shí)判斷的作用是判斷采集程序是否運(yùn)行超時(shí)。結(jié)束連接的作用是發(fā)送結(jié)束任務(wù)信息0給DS Server變量rq，相應(yīng)元素賦值為1000，讓服務(wù)器知道任務(wù)已經(jīng)結(jié)束。

在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，服務(wù)端要啟動(dòng)RDA Server，用以完成客戶機(jī)訪問服務(wù)器采集卡的任務(wù)，因此服務(wù)器程序不必調(diào)用任何采集程序，只對(duì)客戶機(jī)的請(qǐng)求進(jìn)行響應(yīng)和判斷任務(wù)是否結(jié)束即可。而客戶機(jī)上的程序則在請(qǐng)求被響應(yīng)之后，可以像使用本機(jī)的采集卡一樣使用服務(wù)器上的采集卡，直接調(diào)用LabVIEW中的采集程序，完成自己的采集任務(wù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集。

5 結(jié)語

DataSocket技術(shù)是NI公司提供的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)開發(fā)工具。DataSocket遵循TCP/IP協(xié)議，并對(duì)底層進(jìn)行高度封裝，所提供的參數(shù)簡(jiǎn)單、友好，只需要設(shè)置URL，就可以用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送，通過 DataSocket技術(shù)我們能較好地實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集卡的共享。

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