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篇一：tcpip协议进行数据传输

摘要：阐述了在nilabView平台上结合tcp/ip协议进

行数据传输的工作方法，并给出对工业现场数据采集传送与监控的仿真实例。

关键词：tcp/ip；虚拟仪器；labView

1、引言

在现代仪器系统中，计算机已经与仪器结合得非常紧密，已成为整个系统的核心，许多传统仪器正在逐渐被计算机部分、甚至全部取代。粗略地说这种结合有两种方式：一种是将计算机装入仪器;另一种方式是将仪器装入计算机，即以

通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式，其实质就是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。美国ni公司的labView就是目前在

这一领域内使用较为广泛的计算机语言。随着计算机网络的发展，虚拟仪器与internet技术的结合为虚拟仪器网络化、

工业现场远程测控提供了更好的实现平台[1]。本文介绍在labView开发平台上结合tcp/ip技术实现远程数据采集传输系统。

2、labView简介

labView广泛应用于数据采集与控制、信号处理以及数据表达等方面，它提供了一种全新的编程方法，即对软件对象“虚拟仪器（Vi）”进行图形化的组合操作[2][3]。labView 程序的执行顺序是按数据流的方式确定的，可以实现多任务的并行。

labView的程序由前面板（frontpanel）和流程图（blockdiagram）两部分组成，整个程序是基于多线程的设计，前面板和流程图各占用一个线程。前面板是labView程序的图形用户接口，此接口集成了用户输入，并显示程序的输出，相当于传统仪器的面板。流程图包含虚拟仪器程序的图形化源代码，编程控制和定义在前面板上的输入和输出功能。在虚拟仪器设计中，从控制模板中选取所需的控制及显示对象构建出仪器的操作面板;在功能模板中选取适当的功能模块并进行必要的连接与设置，制作控制流程图，完成所设计仪器应具有的功能，程序的模块化与层次化更为直观。

3、tcp技术

tcp/ip协议体系是目前最成功、使用最频繁的

intranet/internet协议[5]。作为一个流行的工业标准，

tcp/ip技术有着良好的实用性和开放性。它定义了网络层的网际互连协议ip，传输层的传输控制协议tcp、用户数据协议udp，等等。基于tcp/ip技术可以架构各种web服务，如邮件传输smtp、文件传输Ftp，以及利用超文本传输协议http 实现动态网页发布[5]和网络浏览。

在数据传输中，tcp/ip网络通过提供通用网络服务，使得具体网络技术对用户或应用程序透明，从而将具体通信问题从网络细节中解放出来，使网络应用更加灵活方便。体现到labview应用中，我们可以直接调用tcp模块完成流程编写，而无需过多考虑网络的底层实现。

协议结构上，tcp/ip体系利用基于无连接传输的ip协议，具体表现为ip地址，来区分网络中不同的数据站点。同时提供了两种传输方式：传输控制协议（tcp）为典型的传输大量数据或需要接收数据许可的应用程序提供面向连

接和可靠的通信;用户数据协议（udp）提供无连接的通信，典型的即时传输少量数据的应用程序使用udp。

根据ip协议内容和tcp的报文格式（图1），数据传输需确定各主机的ip地址及通信的源端口号、目标端口号，也即通常所称套接字socket，从而实现端口对端口基础上的面向连接的数据通信。

相对于其他网络协议，tcp/ip这种端对端的传输具有两大优点。第一，tcp/ip跟其它协议相比，显得简洁清晰。利

用通用接口，实现方便。第二，tcp/ip的效率相当高。tcp/ip 的ip协议是“尽力传递”方式，只有tcp层为保证传输可靠性而做必要的工作，这样的工作模式在物理网络可靠的环境下传输效率相当高，同时tcp实现的端对端连接也有效的保证了传输的正确率。

本文利用tcp、ip协议实现各数据采集点与处理主机的连接。

4、labview中tcp传输的实现

在labview中可以利用已发布的tcpVi及相关子例程设计实现tcp通信[4]。此前需要在通信的计算机正确安装tcp/ip协议簇。在已接入internet/intranet的

windows/unix系统中，tcp/ip协议是内置的;若是新接入的计算机系统，须确保tcp/ip正确的安装和设置，同时保证通信所需的源端口/目标端口开放。

由于实现的是把各数据点的数据汇总到处理主机，设计上采用服务器/客户端通信模式，Vi程序分成两部分：处理主机工作在server模式，完成数据接受，并提供接口用于数据的相关后续处理;数据点计算机工作于client模式，实现数据传送。

设计其工作模式：

（1）server主机处于工作状态，并监听通信端口，等待client发送的连接请求;

（2）client计算机开启tcp连接;

（3）server主机响应并建立数据传输通道;

（4）连接过程判断网络错误，若有则中断连接;

（5）数据传输，利用Vi模块tcpread/write完成;

（6）传输完毕中断连接。

设计过程调用到labView提供基于tcp连接的Vi函数模块如图2所示，可以在blockdiagram中直接应用。

以下为根据此工作模式设计的数据传输实例。为通用起见，client端所用数据为正弦波发生器产生。通信过程引入错误检测机制，可以对传输过程的错误进行判断，方便管理，也可以针对不同应用屏蔽相关网络错误。

（图3server端流程图）

（图4client端流程图）

从工作情况看，server端能够正确接收client端的数据并能实时输出，工作延时只受网络条件影响，说明本方法成功实现数据tcp传送，完全可以应用到分布式的现场监控中。

（图5client工作过程面板显示）

（图6server工作过程面板显示）

5、总结

在远程测控中，由于存在数据采集点多级分散，数据的采集与传输通常需要专用的网络，花费较大。本方法利用现