远程仪器操控

1、第五篇 远程仪器操控在学习完TCP通信和仪器控制后，将两者结合起来即可实现仪器的远程操控了。将客户端设置为指令输入端，当服务器与客户端成功连接后，服务器接收到客户端的信息，并将此执行指令输入VISA，实现仪器的操控。下面举2个远程操控仪器的例子帮助理解。例1 远程操控发光二级管的亮与灭 要求：当客户端写入“0”指令时，实现开灯操作；当客户端写入“1”时，关灯。客户端建立连接读取指令通过VISA将指令写入串口，依靠单片机完成指令服务器得到反馈，完成操作；关闭与服务器的连接分析：设计思路如图5-1.写入指令图5-1 设计流程图服务器的程序设计：分析：服务器端要实现接收TCP信息（指令）和向VISA

2、写入信息的过程，且为了避免连续发送同一指令给VISA浪费空间，可以将程序设计为2个模块，其一用于接收TCP指令，另一个模块用于向VISA发送指令，且该部分要承担判断指令是否与灯的当前状态一致的责任。例如，客户端向服务器写入“0”指令，即开灯指令，如果当前灯已经是亮的状态（“0”），那便不必向VISA写入该指令，反之则要写入VISA将灯打开。所以，只有当接收到的指令与灯的状态不一致时服务器才向VISA写入指令，操控单片机改变灯的状态。为实现上述功能可将指令接收模块放在平铺式顺序结构内以便区分；写入VISA模块则放入条件选择结构中，当指令与灯的状态一致时（true）不写入，当指令与灯的状态不一致时

3、（false）时执行写入。该判断需借助移位寄存器和反馈节点才能实现。1、新建一个VI，命名为“远程操控服务器.vi”。打开该VI的程序框图，按照常规添加While循环函数。同时，为了实现读取TCP指令和对串口的操作，可添加一个平铺式顺序结构函数和一个条件选择结构函数（具体功能稍后介绍）。这些函数都放在函数选板下的Express/执行程序控制子选板中。具体如图5-2所示。图5-2 此处首次接触平铺式顺序结构和条件结构，可将鼠标移至相应函数，选择即时帮助中的“详细帮助信息”获取更多相关介绍。2、为实现向串口写入操控指令，则需添加“VISA配置”函数、“VISA写入”函数和“关闭VISA”函数。其中

4、“VISA配置”函数和“关闭VISA”函数放在循环外。VISA函数放在函数选板下的仪器I/O /串口 子选板下。详见图5-3。图5-33、为实现从TCP读取指令，则需在While循环内添加“TCP侦听”、“读取TCP数据”和关“闭TCP”函数。在TCP通信学习中介绍过，TCP侦听函数一般放在While循环外，因此此处应再添加一个While 函数。TCP函数放在函数选板的数据通信/协议/TCP协议子选板下。因为是先读取TCP数据再将此信息写入VISA，考虑到这一需求将“读取TCP数据”函数放入平铺式顺序结构中。具体见图5-4。图5-44、考虑到要判断指令与当前灯的状态值是否相同，故应在循环内添加

5、移位寄存器。移位寄存器用来实现读取将前、后状态值，添加比较函数“等于？”以便比较输入的指令与灯的当前状态是否一致（true），如果一致(false)则不改变灯的状态，如果不一致则向VISA写入指令改变灯的状态。这一比较结果的反馈需反馈节点函数才能实现，该函数放在函数选板下的编程/结构子选板中；将鼠标移至循环框边上单击鼠标右键选择“添加移位寄存器”即可创建移位寄存器；比较函数“等于？”放在函数选板下Express/算术与比较/比较子选板下。同时，将条件选择结构改为“假”，将“VISA写入”函数放入其中。这一操作即可实现当指令与灯的状态不同时（比较结果为false），通过VISA写入函数向单片机发

6、送指令。具体参见图5-5。移位寄存器反馈节点比较函数“假”时执行VISA写入图5-55、完成相关函数的输入控件的配置。在VISA资源配置函数的相应接线口创建VISA资源名称、波特率输入控件。在TCP侦听函数的相应接线口创建端口输入控件。控件的创建只需在相应接线口单击鼠标右键，选择“创建/输入控件”即可实现。由于TCP函数只能接收字符串，因此应在写入TCP数据前添加一类型转换函数，此函数在函数选板下编程/数值/数据操作子选板下。最后，在关闭VISA函数后添加简易错误处理函数，单击鼠标右键在对话框与用户界面子选项中选择“简易错误处理”即可。完成后，如图5-6所示。图5-66、完成连线。具体参见图5

7、-7。注意：A、错误输出端从VISA函数到TCP函数首尾串接，以实现错误信息统一输出。B、使移位寄存器右端连接数据，保证数据流的方向是从TCP至VISA，让当前指令与灯的状态进行比较。比较后的结果通过反馈节点连接至条件选择结构的选择器“？”。图5-77、完善。细心的同学会注意到此程序有两个停止按键，此外，通信过程出现的错误信息也未能起到终止循环的作用，使得操作比较繁琐也难以理解，故可将这两个开关与错误信息进行整合。即将错误输出信息捆绑，与开关通过“或”逻辑函数输入While循环的判断端。“按名称解除捆绑”在函数选板下编程/簇、类与变体选板下的子选板中。“或”函数在函数选板下Express/算术

8、与比较/布尔子选板下。如图5-8所示。图5-8 “按名称捆绑”与或“函数”添加完成后，将错误输出端连接至“按名称捆绑”函数，再接入“或”函数，从内循环的循环控制端引出一根接线连至“或”函数，这样，就完成了整个循环的统一控制。到此，设计完成，具体如图5-9。远程操控服务器程序框图条件结构函数为“假”：远程操控服务器程序框图条件结构函数为“真”：图5-9 完成后的服务器程序框图客户端程序设计：分析：与服务器相比较，客户端的程序相对简单，只需向服务器发送指令即可。1、 创建一个新VI，命名为“远程操控客户端.vi”。打开该VI的程序框图，添加Whlie循环函数，在循环外添加“打开TCP”、“关闭TC

9、P”函数，在循环内添加2个“写入TCP数据”函数。相关函数出去前面以讲过，此处不再累述。2、 在打开TCP函数的相应接线端创建地址输入控件和远程端口输入控件，将鼠标移至相应接线端单击鼠标右键在选板下选择“创建/输入控件”即可。在关闭TCP函数后创建简易错误处理函数，创建方法同上。要实现指令的输入，因此需添加指令输入控件。在写入TCP函数数据接线口单击鼠标右键，选择“创建/输入控件”并将其重命名为“输入指令”。完成后如图5-10所示。图5-103、完成连线。注意：TCP函数只接收字符类型数据，且TCP通信时应先写入数据包的长度，再发送数据包，因而应添加“字符串长度”函数来读取指令的长度。该函数在

10、函数选板下的编程/字符串子选板中。为使客户端发送的指令及时送达服务器，又不至于数据溢出，故在循环条件内添加时间等待函数，设置等待时间为100ms。时间等待函数在函数选板下的编程/定时子选板下。具体如图5-11。5-11 字符串长度函数5-11 时间等待函数完成后的客户端程序如图5-12所示。图5-12运行程序检测结果，完成设计。例2 远程操控电容器、电感箱与电阻箱电路元件型号为：“×1000”的电阻箱、“×100”的电阻箱、“×0.1UF”的电容器、“×0.1H”的电感箱分析：要实现远程操控电阻、电感及电容，则应把电阻、电感、电容置于服务器端，当客户端与

11、服务器建立连接后向其发送改变相关电路元件值的请求时，服务器通过VISA写入函数向串口写入相关参数，从而通过单片机改变相关电路元件值。设计思路如图5-13.是开始与客户端建立连接开启TCP侦听否接收电阻、电感、电容初始值发送当前电阻、电感、电容值至VISA实验过程中TCP连接出错？关闭与客户端的连接结束开始与服务器连接是否成功打开TCP连接否发送电阻、电感、电容初始值发送当前电阻、电感、电容值实验过程中TCP连接出错？关闭与服务器的连接结束是是是图5-12 服务器端工作流程图 客户端工作流程图服务器程序设计：在学习了发光二级管的远程操控后，可参考其程序设计思路，将服务器设置为电路元件初始值的设置

12、、TCP信息接收与VISA写入模块。当计算机发出指令后先判断此指令与当前电路元件的值是否相同，如果相同，则不发送指令，如果不相同则发送指令改变电阻/点容/电感值。设计好的程序框图如图5-13所示。5-13 服务器程序框图下面，简单介绍一些函数的使用及功能模块的设计。1、 凭借前面的学习基础，创建新VI，命名为“服务器.vi”。打开该VI的程序框图添加好While循环函数、条件结构函数、层叠式顺序结构函数，并在顺序结构函数添加帧，以便用于对不同电路元件进行操控。添加帧操作：将鼠标移至层叠式顺序结构函数的条件选择框，单击鼠标右键选择“在后面添加帧”，如图5-14。依据需求本函数应设有4帧，分别代表

13、“×1000”的电阻箱、“×100”的电阻箱“×0.1UF”的电容器、“×0.1H”的电感箱。图5-142、 创建好相应流程控制函数后，在While循环外添加“TCP侦听”、“关闭TCP”函数，并在“TCP侦听”函数的相应接线口创建端口输入控件，在“关闭TCP”函数的错误输出端创建简易错误处理函数。根据程序设计需要，在While循环外再添加一个While循环函数，并添加“VISA资源配置”函数、“关闭VISA”函数并在相应接线口创建输入控件。相关函数出处前面的举例中讲过，此处不再累述。3、 电路元件初始化模块的设计：设备的初始化是当程序启动时，客户端发送

14、TCP指令至服务器端，服务器端接收指令写入VISA进行仪器操控，因此设备初始化过程中需添加TCP数据写入函数和VISA写入函数一起放入条件选择结构函数中。首次打开程序（i=0，真），服务器接收客户端的初始化电路元件命令，写入VISA执行操作，之后的调解过程中（i0，假）不用再初始化电路元件，故不写入命令，如图5-15所示。图5-15 设置电路元件初始值4、 操控电路元件当前值。因为串口的写入需判断指令与当前值不一致后才执行，因此还需在层叠式顺序结构内添加一条件选择结构函数，并将VISA写入函数放入其中，这些数据是通过“读取TCP数据”获得的。同时，要在While循环出添加移位寄存器便于读取前后

15、指令。对于电阻箱、电感箱、电容箱的操作都是类似的，其程序如图5-17所示，“0”帧代表分别代表“×1000”的电阻箱、“1”帧代表“×100”的电阻箱、“2”帧代表“×0.1UF”的电容器、“3”帧代表“×0.1H”的电感箱。 图5-17 设置电路元件当前值5、 完成函数的添加后，完成接线。如图5-18所示。注意：移位寄存器和反馈节点的连接要一一对应，分别对应每一帧。数据流接至移位寄存器的右端子。反馈节点移位寄存器读取TCP指令，向VISA写入指令，设置电路元件值设置电路元件初始值图 5-18客户端的程序设计分析：按照前面的分析，客户端程序分为发送初始化

16、电路元件命令和发送当前电路元件值指令2个模块。初始化电路元件用条件结构函数，电路元件当前值发送指令模块用层叠式顺序结构函数，将不同的电路元件输入控件放入不同帧下。客户端向服务器发送电路元件当前值指令，实际上是借助服务器向单片机发送不同命令字改变电路元件的值。即当客户端的电阻箱、电感箱、电容箱虚拟旋钮置于不同档位时，向网络发送不同的命令字。单片机中设置的元件值与命令字的对应关系如下表所示。虚拟旋钮档位作为条件选择结构的条件，结构内对应旋钮的11个（0-10）档位分别放置不同的命令字，这样便实现用户将旋钮旋至不同档位，发送不同的命令字。1、 新建VI，命名为“客户端.vi”。打开该VI的程序框图添

17、加好While循环函数、条件结构函数、层叠式顺序结构函数，并在顺序结构函数添加帧（共需4帧），以便用于对不同电路元件进行操控。2、 在While循环外添加“打开TCP”、“关闭TCP”函数，并在“打开TCP”函数的相应接线口创建服务器地址、端口输入控件，在“关闭TCP”函数的错误输出端创建简易错误处理函数。3、 电路元件初始化。为确保客户端面板上的默认值与电阻电阻等原件实际值一致，程序执行第一次循环时发送命令字“64”，使实验室内电路元件值分别为初始化默认值，即电阻为100、电感为0.1H、电容为0.1UF。因为命令字是ASCII值，故选用“类型转换”函数将ASCII值命令转换为对应的字符，用

18、“写入TCP数据”函数送往服务器。此处应用2个“写入TCP数据”函数将此信息发送至服务器，第一个用于发送字符长度，第二个用于发送字符数据。完成后如图5-19所示。在函数选板的编程/字符串/字符串转换子选板中在函数选板的编程/数值/转换子选板中在函数选板的编程/数组子选板下 图 5-19 发送元件初始化指令对其中的几个函数加以说明： 注意：因为指令是针对不同电路元件的不同参数，是数组型数据，所以要将常数“64”转换为数组。4、 发送电路元件当前值指令。各电路元件的虚拟旋钮档位作为条件选择结构的条件，结构内对应旋钮的11个（0-10）档位分别放置不同的命令字，这样便实现用户将旋钮旋至不同档位，发送不同的命令字。与初始化类似的，命令字是ASCII值，故选用“类型转换”函数将ASCII值命令转换为对应的字符，用“写入TCP数据”函数送往服务器。用2个“写入TCP数据”函数将此信息发送至服务器，第一个用于发送字符长度，第二个用于发送字符数据。下面举例说明电感箱操控程序的设计，其它电路元件与其类似。A、在程序前面板添加转盘输入控件作为电感箱的虚拟旋钮。即在VI前面板单击鼠标右键，在控件选板下的Express/数值输入控件子选板下选择“转盘”。将其重