基于LabVIEW的網絡虛擬實驗室設計

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，進而向儀器控制服務器提交調用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，調用相應的VI程序：首先調用串口通信程序，即通過串口向硬件實驗平臺發送控制指令；然后啟動儀器控制VI模塊，使其通過GPIB接口卡調用相關儀器設備，對實驗電路進行測試；最后將實驗測試結果以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 系統設計技術實現
系統的整體設計采用Application Server＆API結構。Application Server＆API結構使用LabVIEW編程，以其內置TCP／IP模塊為基礎，構造一個Application Server應用服務器端和一個API用戶終端，由TCP／IP模塊完成網絡互連，數據通信以及容錯處理。該結構要求API用戶終端將Application Server應用服務器端板卡采集的實驗數據下載到本地終端來分析、計算、顯示以及存儲，除了對網絡帶寬、穩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。主程序框圖結構如圖3所示，客戶端API模塊先向服務端發送用戶信息和實驗請求，經服務端驗證通過，建立TCP連接；然后服務端接受客戶端實驗參數并在進行實驗儀器初始化；服務端采集實驗數據并通過TCP／IP協議發送數據包，客戶端接受共享實驗數據。

下面以周期信號時域特性的測量實驗為例，介紹ApplicationServer＆API結構LabVIEW編程的實現方法。
用戶首先進入的是一個多媒體仿真界面，實驗采樣數據，同步顯示波形；采集完全部實驗數據，服務器發結束信息，然后斷開網絡聯接，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，將實驗數據以需要的格式保存，進行相應的運算，還可以生成實驗報告，最終完成實驗。

4 結語
本文以虛擬儀器為平臺設計了網絡虛擬實驗室系統，通過用戶登陸界面，嵌入一些虛擬實驗儀器設備。實現了利用計算機網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。該網絡虛擬實驗室較以往的虛擬實驗室實現了網絡化，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。隨著計算機技術的不斷發展和網絡技術的不斷完善，虛擬實驗室會有更好的應用前景。