基于LabVIEW的網(wǎng)絡虛擬實驗室設計

當Web服務器接收到來自客戶端的有效CGI(common gateway interface)請求后，從表單中獲取相應的實驗參數(shù)，進而向儀器控制服務器提交調(diào)用VI的請求。運行于儀器控制服務器上的G Web Server接收到請求后，建立起與客戶端TCP／IP連接，調(diào)用相應的VI程序：首先調(diào)用串口通信程序，即通過串口向硬件實驗平臺發(fā)送控制指令；然后啟動儀器控制VI模塊，使其通過GPIB接口卡調(diào)用相關(guān)儀器設備，對實驗電路進行測試；最后將實驗測試結(jié)果以CGI響應的方式回傳到Web服務器，由Web服務器端的CGI程序刷新客戶端顯示，完成了整個實驗的操作過程。

3 系統(tǒng)設計技術(shù)實現(xiàn)
系統(tǒng)的整體設計采用Application Server＆API結(jié)構(gòu)。Application Server＆API結(jié)構(gòu)使用LabVIEW編程，以其內(nèi)置TCP／IP模塊為基礎，構(gòu)造一個Application Server應用服務器端和一個API用戶終端，由TCP／IP模塊完成網(wǎng)絡互連，數(shù)據(jù)通信以及容錯處理。該結(jié)構(gòu)要求API用戶終端將Application Server應用服務器端板卡采集的實驗數(shù)據(jù)下載到本地終端來分析、計算、顯示以及存儲，除了對網(wǎng)絡帶寬、穩(wěn)定性有很高的要求之外，對API用戶終端的計算機性能也有很高的要求，適用于遠程軟件共享和儀器共享型實驗。主程序框圖結(jié)構(gòu)如圖3所示，客戶端API模塊先向服務端發(fā)送用戶信息和實驗請求，經(jīng)服務端驗證通過，建立TCP連接；然后服務端接受客戶端實驗參數(shù)并在進行實驗儀器初始化；服務端采集實驗數(shù)據(jù)并通過TCP／IP協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)包，客戶端接受共享實驗數(shù)據(jù)。

下面以周期信號時域特性的測量實驗為例，介紹ApplicationServer＆API結(jié)構(gòu)LabVIEW編程的實現(xiàn)方法。
用戶首先進入的是一個多媒體仿真界面，實驗采樣數(shù)據(jù)，同步顯示波形；采集完全部實驗數(shù)據(jù)，服務器發(fā)結(jié)束信息，然后斷開網(wǎng)絡聯(lián)接，完成實驗。圖4顯示的是客戶端在遠端實測的實驗室周期信號的時域特性，用戶可以選擇保存按鈕，將實驗數(shù)據(jù)以需要的格式保存，進行相應的運算，還可以生成實驗報告，最終完成實驗。

4 結(jié)語
本文以虛擬儀器為平臺設計了網(wǎng)絡虛擬實驗室系統(tǒng)，通過用戶登陸界面，嵌入一些虛擬實驗儀器設備。實現(xiàn)了利用計算機網(wǎng)絡進行實驗儀器操作的模擬和測量，并在電子科學學院進行了演示，取得了很好的效果。該網(wǎng)絡虛擬實驗室較以往的虛擬實驗室實現(xiàn)了網(wǎng)絡化，達到了資源共享，避免了儀器重復添置和資源浪費，使學生做實驗不再受時間和地點的限制。具有開發(fā)周期短，使用效率高，可擴展性強，成本低廉的特點，是解決目前高教擴招帶來的資源緊張問題的一種行之有效的途徑。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展和網(wǎng)絡技術(shù)的不斷完善，虛擬實驗室會有更好的應用前景。