4.2.1 TCP與UDP通信技術(shù)

　　TCP與UDP，這些協(xié)議在絕大多數(shù)計算機上都有安裝，因此他們的使用更為普遍，但是正是由于這些協(xié)議更加基礎(chǔ)，因此針對它們的編程要更加復(fù)雜，用戶需要考慮如何建立連接、分配端口號、進行地址轉(zhuǎn)換等。LabVIEW為用戶提供了封裝好的VI函數(shù)，大大簡化了TCP與UDP編程。

　　網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)中傳遞、管理信息的一些規(guī)范，是計算機之間相互通信需要共同遵守的一些規(guī)則。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議通常被分為多個層次，每一層完成一定的功能，通信在對應(yīng)的層次之間進行。LabVIEW中支持的通信協(xié)議類型包括TCP/IP、UDP、串口通信協(xié)議、無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和郵件傳輸協(xié)議。TCP/IP協(xié)議體系是目前最成功，使用最頻繁的Internet協(xié)議，有著良好的實用性和開放性。它定義了網(wǎng)絡(luò)層的網(wǎng)際互連協(xié)議IP，傳輸層的傳輸控制協(xié)議TCP、用戶數(shù)據(jù)協(xié)議UDP等。

　　選擇采用C/S模式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用構(gòu)架時，網(wǎng)絡(luò)通信利用Socket編程。Socket是TCP/IP協(xié)議傳輸所提供的接口，一般對于軟件開發(fā)主要使用兩種類型的套接字：

　　（1）流式套接字

　　流式套接字為應(yīng)用程序提供可靠的通信連接和無邊界限制的雙向數(shù)據(jù)流，能夠提供有序、無重復(fù)的傳輸，適用于處理大量數(shù)據(jù)，并適用于要求得到響應(yīng)的應(yīng)用程序。流式套接字是基于直接連接的，建立在TCP基礎(chǔ)上。TCP三次握手——使用TCP協(xié)議的流程圖如圖4.2所示

　　（2）數(shù)據(jù)報套接字

　　支持雙向數(shù)據(jù)流動，但不能保證數(shù)據(jù)的順序和不重復(fù)性，同時也不十分可靠。數(shù)據(jù)報是無連接的，由UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）支持，幾乎是直接建立在IP層上，傳輸速度比較快。UDP即用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議，它是一種無連接協(xié)議，因此不需要像TCP那樣通過三次握手來建立一個連接。同時，一個UDP應(yīng)用可同時作為應(yīng)用的客戶端或服務(wù)器端。由于UDP協(xié)議并不需要建立一個明確的連接，因此建立UDP應(yīng)用要比建立TCP應(yīng)用簡單得多。它比TCP協(xié)議更為高效，也能更好地解決實時性的問題。使用UDP協(xié)議的流程圖如圖4.3所示。

　　其中Socket信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)程序如下：

　　struct sockaddr

　　{

　　unsigned short sa_family； /*地址族*/

　　char sa_data［14］； /*14字節(jié)的協(xié)議地址，包含該socket的IP地址和端口號。*/

　　}；

　　struct sockaddr_in

　　{

　　short int sa_family； /*地址族*/

　　unsigned short int sin_port； /*端口號*/

　　struct in_addr sin_addr； /*IP地址*/

　　unsigned char sin_zero［8］； /*填充0以保持與struct sockaddr同樣大小*/

　　}；

　　LabVIEW中為網(wǎng)絡(luò)通訊提供了基于TCP/UDP的通訊函數(shù)供用戶調(diào)用。這樣用戶可直接調(diào)用TCP模塊中已發(fā)布的TCP VI及相關(guān)的子VI來完成流程的編寫，而無需過多考慮網(wǎng)絡(luò)的底層實現(xiàn)。在設(shè)計上采用C/S（客戶端/服務(wù)器）通信模式，VI程序分為兩部分：處理主機工作在Server模式，完成數(shù)據(jù)接收，并提供數(shù)據(jù)的相關(guān)處理；數(shù)據(jù)點計算機工作于Client模式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。TCP傳輸數(shù)據(jù)過程如下：首先由發(fā)送端發(fā)送連接請求，接收端偵聽到請求后回復(fù)并建立連接，然后開始傳輸，數(shù)據(jù)傳輸完成后關(guān)閉連接，傳輸過程結(jié)束。

　　（3）利用TCP協(xié)議通信實例

　　以下通過C/S（客戶端/服務(wù)器）通信模式實現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸模式。

　　在服務(wù)器端，用“TCP Create Listener”節(jié)點創(chuàng)建偵聽，“TCP Wait on Listener”節(jié)點等待客戶機連接，通過循環(huán)產(chǎn)生100個正弦信號數(shù)據(jù)，用兩個“TCP Write”節(jié)點來發(fā)送數(shù)據(jù)，第一個節(jié)點用來發(fā)送波形數(shù)據(jù)的長度，第二個節(jié)點發(fā)送波形數(shù)據(jù)，最后，用“TCP Close Connection”節(jié)點結(jié)束連接。程序框圖如圖4.4所示：

　　在客戶端，用“TCP Open Connection”節(jié)點打開TCP連接，用兩個“TCP Read”節(jié)點讀取數(shù)據(jù)，第一個節(jié)點接收波形長度作為第二個節(jié)點的輸入，第二個節(jié)點接收波形數(shù)據(jù)，最后，用“TCP Close Connection”節(jié)點結(jié)束連接。程序框圖如圖4.5所示：

　　運行TCP客戶端程序，顯示結(jié)果如下圖4.6所示。