基于LabVIEW的网络虚拟实验室设计

2．3 虚拟实验室的交互过程

开始实验操作时，远程用户通过浏览器进入远程虚拟实验室系统网站的登录页面，如图2所示。


当Web服务器接收到来自客户端的有效CGI(common gateway interface)请求后，从表单中获取相应的实验参数，进而向仪器控制服务器提交调用VI的请求。运行于仪器控制服务器上的G Web Server接收到请求后，建立起与客户端TCP／IP连接，调用相应的VI程序：首先调用串口通信程序，即通过串口向硬件实验平台发送控制指令；然后启动仪器控制VI模块，使其通过GPIB接口卡调用相关仪器设备，对实验电路进行测试；最后将实验测试结果以CGI响应的方式回传到Web服务器，由Web服务器端的CGI程序刷新客户端显示，完成了整个实验的操作过程。

3 系统设计技术实现

系统的整体设计采用Application Server＆API结构。Application Server＆API结构使用LabVIEW编程，以其内置TCP／IP模块为基础，构造一个Application Server应用服务器端和一个API用户终端，由TCP／IP模块完成网络互连，数据通信以及容错处理。该结构要求API用户终端将Application Server应用服务器端板卡采集的实验数据下载到本地终端来分析、计算、显示以及存储，除了对网络带宽、稳定性有很高的要求之外，对API用户终端的计算机性能也有很高的要求，适用于远程软件共享和仪器共享型实验。主程序框图结构如图3所示，客户端API模块先向服务端发送用户信息和实验请求，经服务端验证通过，建立TCP连接；然后服务端接受客户端实验参数并在进行实验仪器初始化；服务端采集实验数据并通过TCP／IP协议发送数据包，客户端接受共享实验数据。

下面以周期信号时域特性的测量实验为例，介绍ApplicationServer＆API结构LabVIEW编程的实现方法。
用户首先进入的是一个多媒体仿真界面，实验采样数据，同步显示波形；采集完全部实验数据，服务器发结束信息，然后断开网络联接，完成实验。图4显示的是客户端在远端实测的实验室周期信号的时域特性，用户可以选择保存按钮，将实验数据以需要的格式保存，进行相应的运算，还可以生成实验报告，最终完成实验。

4 结语

本文以虚拟仪器为平台设计了网络虚拟实验室系统，通过用户登陆界面，嵌入一些虚拟实验仪器设备。实现了利用计算机网络进行实验仪器操作的模拟和测量，并在电子科学学院进行了演示，取得了很好的效果。该网络虚拟实验室较以往的虚拟实验室实现了网络化，达到了资源共享，避免了仪器重复添置和资源浪费，使学生做实验不再受时间和地点的限制。具有开发周期短，使用效率高，可扩展性强，成本低廉的特点，是解决目前高教扩招带来的资源紧张问题的一种行之有效的途径。随着计算机技术的不断发展和网络技术的不断完善，虚拟实验室会有更好的应用前景。