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　　1設計原理

　　1. 1 LabVIEW的網(wǎng)絡功能虛擬儀器網(wǎng)絡平臺是一個為遠程虛擬實驗室提供基礎的平臺，因此在實現(xiàn)上不僅要求系統(tǒng)能夠實現(xiàn)具有臨場感的虛擬實驗，而且還希望系統(tǒng)具有高度的可擴展性以應付不同種類的虛擬實驗，而同時也需要控制對于擴展實驗所需要消耗的資源。

　　由于TCP和UDP是底層的通信實現(xiàn)，并不是專門為遠程采集設計，因此要實現(xiàn)一個遠程采集任務必需進行復雜的TCP（ UDP）編程，不僅包括了數(shù)據(jù)的傳輸，還涉及到采集控制信號的傳輸以及同步等內容，而且一段TCP框圖幾乎是專門為一個特定的遠程采集任務設計的。如果需要實現(xiàn)另一個遠程采集任務，則幾乎需要重新設計TCP通信方式，在擴展實驗內容上無疑是十分麻煩且高代價的。

　　DataSocket本質上是在一定層次上封裝了TCP功能的高速數(shù)據(jù)實時共享手段，因此能夠在一定程度上簡化擴展實驗的復雜性，但仍然不夠理想。而R e mote Panels則是專門為遠程數(shù)據(jù)采集設計的高度封裝的功能，本身不涉及任何框圖編程的V I發(fā)布手段，或者說應用。在擴展方面，只需要設計*不包含遠程任務的本地采集V I，就可以通過R emote Pan els變?yōu)檫h程采集V I，因此實驗的擴展僅僅與實驗本身的擴展有關而不涉及實驗的遠程通信。相比之下， SMTP只是一種發(fā)送郵件的功能，無法實現(xiàn)遠程虛擬實驗，也就談不上實驗的擴展。LabV IEW的網(wǎng)絡通信功能對比見。

　　考慮到系統(tǒng)需求，設計采用Remote Panels作為網(wǎng)絡虛擬實驗平臺的實現(xiàn)形式。同時，為了客戶端的配置能夠盡量簡單和實驗系統(tǒng)管理的方便，本研究方案采用基于瀏覽器發(fā)布的R emote Panels并輔助以ASP環(huán)境開發(fā)的平臺作為實驗室系統(tǒng)。

　　此外，將使用M ySql Server作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

　　1. 2網(wǎng)絡虛擬實驗平臺整體架構設計整個網(wǎng)絡虛擬實驗平臺的架構如所示。其中服務器裝有W in2000 Server、Professional操作系統(tǒng)，由LabV IEW 7. 0軟件提供虛擬儀器的發(fā)布，同時此服務器還作登錄服務器用，由IIS + ASP + M ySq l Server提供的平臺，需要正確的用戶名、密碼登錄服務器，才可以做虛擬實驗。硬件設備為N I公司的硬件板卡PCI- 6111.而用戶計算機需要有W eb瀏覽器，必須裝有LabV IEW Runtime Engine插件。

　　鑒于LabV IEW本身對硬件操作能力強大，本研究設計的網(wǎng)絡虛擬實驗方案使用的是CS結構，從實現(xiàn)的功能上采用遠程控制網(wǎng)絡虛擬實驗平臺的類型，也就是除了實現(xiàn)實驗儀器與實驗數(shù)據(jù)的共享之外，還要實現(xiàn)客戶端對實驗儀器設備的遠程控制。

　　網(wǎng)絡虛擬實驗平臺的構建采用BSDA 結構，即客戶端/服務器/數(shù)據(jù)庫/應用程序的結構。

　　LabV IEW本身雖然具備一定的網(wǎng)頁服務器功能，但是由于虛擬實驗室的功能上要求對客戶端有一定的限制，并且要求一些擴展的交互功能，因此決定使用M icrosoft IIS作為主要的網(wǎng)頁服務器對LabV IEW進行擴展。因此，網(wǎng)絡虛擬實驗平臺構建如下：客戶端采用網(wǎng)頁瀏覽器（ Netscape 4. 7或Inter net Exp lorer 5. 5 sp2以上版本）；網(wǎng)頁服務器采用M icrosoft IIS，腳本環(huán)境采用M icrosoft ASP（ A ctive Server Pages）；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用M ySql Server 4. 1；應用服務器端采用LabV IEW 7. 0 Full Develop ment System；實驗儀器設備采用N ational Instrum ents的PCI - 6111.

　　2實現(xiàn)過程網(wǎng)絡虛擬實驗平臺系統(tǒng)共包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、平臺系統(tǒng)、LabV IEW系統(tǒng)3個系統(tǒng)模塊。

　?、贁?shù)據(jù)庫系統(tǒng)模塊從屬于平臺系統(tǒng)模塊，它為平臺系統(tǒng)模塊提供了用戶數(shù)據(jù)管理的支持。

　?、谄脚_系統(tǒng)模塊分為用戶管理模塊和附屬模塊，用戶管理模塊實現(xiàn)教師與學生的身份認證與登錄，預約查看與管理等，附屬模塊則實現(xiàn)討論、上傳及下載區(qū)3個系統(tǒng)。

　?、跮abV IEW系統(tǒng)模塊則向用戶提供基于網(wǎng)頁瀏覽器的遠程虛擬實驗。

　　2. 1數(shù)據(jù)庫模塊的實現(xiàn)設計采用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為M ySq l Server 4. 1，屬于關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（ RDBM S）。在關系數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫是以關系的方式組織數(shù)據(jù)，關系也就是表。一個數(shù)據(jù)庫可由若干個表組成，通過一個或者多個表中的特定關系，相關的數(shù)據(jù)被有機的連接起來。用戶對數(shù)據(jù)庫的操作實際上就是對表的操作。

　　創(chuàng)建平臺的數(shù)據(jù)庫b ishe如所示。

　　網(wǎng)絡平臺數(shù)據(jù)庫由8個表組成，分別是： bishe，hu ifu， kecheng， shiyan， taolun， xuesheng， yunxu， yuyue.

　　其中xuesheng和b ishe是存儲用戶信息的主要表格，也是劃分用戶權限的依據(jù)。此外，為了讓平臺能夠使用ASP連接數(shù)據(jù)庫，還安裝了M ySq lOD BC Driver.

　　2. 2平臺模塊的實現(xiàn)設計的平臺模塊使用基于IIS的ASP頁面。平臺主要由5個部分組成，分別是預約系統(tǒng)，交流討論系統(tǒng)，上傳專區(qū)，下載專區(qū)，與虛擬實驗系統(tǒng)的無縫連接系統(tǒng)。預約系統(tǒng)和與虛擬實驗系統(tǒng)的無縫連接是此部分的開發(fā)重點。交流討論系統(tǒng)，上傳專區(qū)，下載專區(qū)，是網(wǎng)絡平臺功能的補充和強化，是實現(xiàn)網(wǎng)絡資源共享的附屬系統(tǒng)。是體系結構圖。

　　主頁是虛擬實驗室的入口，任何人都可以訪問主頁。剛進入該頁，只有兩個鏈接可用，就是瀏覽頁和會員注冊頁，其余頁面都需要驗證身份后才能登錄。

　　成功登錄后點擊課程鏈接，就能進入預約系統(tǒng)。系統(tǒng)會自動區(qū)分用戶身份，用戶分為教師和學生兩種。如果是學生則進入預約系統(tǒng)；如果是教師則進入預約管理系統(tǒng)。該頁是一個表單，顯示了教師當前發(fā)布的實驗課題和實驗簡介，學生可以根據(jù)自己的興趣選擇要預約哪個實驗，只需選取單選按鈕然后提交表單，如果顯示預約成功界面，則預約成功。預約成功后可以到通知頁查看預約是否得到批準。如果教師登錄，則顯示預約管理頁面。教師可以點擊實驗課題名稱進入相應頁面，管理相關的實驗預約信息。所有的實驗課題都是教師發(fā)布的，在該頁提供了發(fā)布新的實驗課題的鏈接。如果教師要發(fā)布新的實驗信息，進入發(fā)布頁，填寫相關信息，選擇是虛擬實驗還是虛擬儀器，提供要發(fā)布的實驗的相對路徑，點擊發(fā)布即可完成發(fā)布。

　　討論頁面是學生交流討論專區(qū)。在通知頁，學生可以查看實驗安排和批準通知，只有查看權限，沒有發(fā)表留言的權限。教師登錄該頁可以發(fā)布課程安排和預約批準通知，如果發(fā)現(xiàn)錯誤可以點擊編輯鏈接進入修改頁進行修改。教師可以方便快捷的管理留言信息。下載、上傳系統(tǒng)是實現(xiàn)實驗室資源共享的主要系統(tǒng)。

　　因為LabV IEW W eb Server本身只是一個簡單的htm l發(fā)布服務器，不具備執(zhí)行腳本的能力，所以要實現(xiàn)對虛擬實驗頁面的加密，就要屏蔽掉頁面的地址欄、工具欄，還要禁用鼠標右鍵。我們知道，對于彈出的窗口可以很好的控制窗口屬性。

　　當發(fā)布的虛擬實驗頁面也保存在主目錄下時，可以使用ASP的include函數(shù)將虛擬實驗頁面包含到特定的。 asp文件中，這樣虛擬實驗頁面的路徑就不會被看到，從而實現(xiàn)對虛擬實驗頁面的保護，而且可以層層嵌套。但是在實際操作中，虛擬實驗的發(fā)布只能在8080端口實現(xiàn)，而平臺在80端口。include不能實現(xiàn)跨端口包含文件。所以采用另一種連接的方法，就是在彈出窗口中使用可以跨端口的< iframe>包含文件的方法。需要指出的是，< iframe>和include不同，它實際上是在網(wǎng)頁窗口中打開另一個網(wǎng)頁窗口，而include則是直接讀取另一個網(wǎng)頁的代碼并嵌入網(wǎng)頁。

　　進入在線頁，顯示的是教師發(fā)布的實驗課題，分為虛擬儀器和虛擬實驗兩類，用戶也分為教師和學生。教師可以直接點擊鏈接進入，學生點擊鏈接后，系統(tǒng)自動查詢該學生的預約要求是否得到批準，如未得到批準，則彈出顯示預約還未得到批準的頁面；如果已經(jīng)被批準，則進入相應實驗頁面，請求控制權限，在線操作即可。

　　2. 3 LabVIEW模塊的實現(xiàn)要在客戶端使用W eb瀏覽器瀏覽或控制服務器端的V I前面板前，必須先要在W eb服務器端運行LabV IEW，并且配置LabV IEW W eb Server.Lab V IEW Web Server的配置主要有3個選項：W eb Server： Configuration W eb Server： BrowserA ccess W eb Server： V isib leV Is由于IIS的HTTP服務已經(jīng)占用了80端口，因此需要將LabV IEW W eb Server的端口改成其他的，設計使用的是8080端口。3個選項具體配置過程不再贅述。

　　當LabV IEW W eb Server啟動后，就可以將虛擬儀器發(fā)布并通過事成的嵌入實驗的頁面連接Remote Panels進行遠程虛擬實驗了（進行實驗的V I必需先在服務器打開）。虛擬實驗室總共發(fā)布8個V I.3個涉及硬件采集卡的分別是：信號發(fā)生器、示波器和頻譜儀； 5個純軟件模擬實驗的分別是： CRC編譯碼、增量調制、HDB3編碼、PCM調制和數(shù)字調制。具體實現(xiàn)方案是：購買并開通節(jié)點訪問權。使用LabV IEW7. 0的W eb Pub lish ing Too，l打開W eb Server，將虛擬儀器和虛擬實驗發(fā)布到的頁面上，這些頁面可以把鏈接指向通信虛擬實驗室主頁。

　　已發(fā)布頁面允許具有訪問權IP同時訪問，其中一個可獲取實驗的操作權，服務器端監(jiān)控實驗的操作。

　　在基于W eb的V I發(fā)布中，客戶端可以通過網(wǎng)頁瀏覽器真實的看到遠程服務器端的V I前面板，并且可以控制前面板，從而實現(xiàn)遠程虛擬實驗的目的。

　　3運行測試結果在所有模塊實現(xiàn)后，完整的虛擬系統(tǒng)也隨之實現(xiàn)。服務器的IP為59. 64. 74. 187， IIS使用80端口， LabV IEW使用8080端口， M ySql Server使用3306端口，在服務器計算機連接了硬件采集卡，啟動了M ySql Server服務、IIS服務和LabV IEW W eb Server服務后系統(tǒng)即進入正常運行狀態(tài)。

　　在任何一臺裝有M icrosoftW indows系列操作系統(tǒng)（內置Internet Explorer 5. 5以上版本瀏覽器）的客戶端瀏覽器地址欄中輸入h ttp： / /59. 64. 74. 187 / index. asp即可訪問系統(tǒng)。用戶正確登錄并成功預約實驗后，即可進行在線實驗。測試表明，本系統(tǒng)的各項功能均達到了設計要求，同時具有良好的擴展性。

　　4結論通過對LabV IEW網(wǎng)絡通信能力的研究，充分利用它提供的Remore Panels功能，自主開發(fā)了網(wǎng)絡虛擬實驗平臺。該系統(tǒng)提供了一個友好的交互性界面，便于用戶的訪問，并提供了虛擬實驗的鏈接。對其功能進一步拓展，實現(xiàn)了用戶權限控制、預約系統(tǒng)、討論系統(tǒng)和上傳下載系統(tǒng)，形成一個完整的網(wǎng)絡虛擬實驗體系。