CN103118012A - 通用仪器vxi-11协议适配系统、通用仪器及适配控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种通用仪器VXI-11协议适配系统、具有该系统的通用仪器及适配控制方法，属于通用仪器远程控制技术领域。其系统包括端口映射模块和VXI-11服务器模块；在控制方法中，端口映射模块响应远程控制端的搜索命令后；远程控制端据此建立与VXI-11服务器模块之间的连接，并向VXI-11服务器模块发送仪器控制命令；VXI-11服务器模块将仪器控制命令送至连接的通用仪器执行，并向远程控制端返回执行结果数据。相较于GPIB接口，本发明所采用的适配系统、适配控制方法和通用仪器其可靠性更高、成本更低、系统结构灵活紧凑，且既可以用于小用户，又可以用于规模庞大的复杂用户，满足科研开发、生产等各方面的需要。
Description
技术领域
本发明涉及通用仪器远程控制技术领域，特别涉及通用仪器的VXI-11协议适配技术领域，具体是指一种通用仪器VXI-11协议适配系统、通用仪器及适配控制方法。
背景技术
为了使用通用仪器进行自动化测试，需要对仪器进行远程控制，目前较为常见方法是GPIB（通用接口总线）接口。GPIB是一种专为仪器控制应用设计的总线，它稳定性高，可靠性强，由于其低时延和可以接受的带宽，GPIB目前仍然是仪器控制中较为常见的选择，GPIB的优势在于为业界广泛采纳，但GPIB接口卡与电缆价格非常高，传输速度慢，受控制节点限制，通信距离有限，无法满足分布式测试系统的发展。
伴随着越来越多的测试与测量仪器接入计算机网络，迫切需要一种标准定义控制器和受控仪器之间如何实现互联，VM Ebus Extensions for Instrumentation（VME总线仪器领域扩展的仪器专用协议）：TCP/IP Instrument Protocol Specification-VXI-11规定了如何通过计算机网络实现控制器和受控仪器之间基于ASCII字符的通信。VXI-11协议利用已有的计算机网络，基于TCP/IP协议和RPC（Remote Procedure Call，远程过程调用）实现了对接入网络且支持VXI-11协议的测试测量仪器的远程控制。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种基于LAN接口的通用仪器VXI-11协议适配系统，可靠性高、成本低、灵活紧凑、性能优异，且既可以用于小用户，又可以用于规模庞大的复杂用户，满足科研开发、生产等各方面的需要，具有广阔的发展前景和竞争潜力的通用仪器VXI-11协议适配系统及适配方法。
为了实现上述的目的，本发明的通用仪器VXI-11协议适配系统具有如下构成：
该系统包括多个网络端口、端口映射模块和VXI-11服务器模块。
该多个网络端口用于通过局域网与远程控制端建立连接；端口映射模块用以映射所述的网络端口，并维护注册的程序号和端口对应表；VXI-11服务器模块用于监听所述的网络端口，并向所述的端口映射模块进行注册；该VXI-11服务器模块还连接至少一个通用仪器，用以基于VXI-11协议实现远程控制端与通用仪器之间的数据传输。
该通用仪器VXI-11协议适配系统中，所述的VXI-11服务器模块通过命名管道或套接字连接所述的通用仪器。
该通用仪器VXI-11协议适配系统中，所述的局域网包括交换机或路由器，所述的交换机或路由器通过网络分别连接所述的网络端口和远程控制端。
本发明还涉及一种具有所述的适配系统的通用仪器，所述的通用仪器还包括通用仪器控制模块；所述的适配系统通过命名管道或套接字连接所述的通用仪器控制模块，所述的适配系统和通用仪器控制模块均安装于该通用仪器内。
本发明还提供一种利用所述的系统实现通用仪器VXI-11协议适配控制方法，该方法包括以下步骤：
（1）系统进行初始化操作；
（2）所述的远程控制端通过广播方式发送搜索命令，搜索整个局域网内的通用仪器；
（3）所述的端口映射模块响应所述的搜索命令，并将VXI-11服务器模块的注册程序号和端口号发送至所述的远程控制端；
（4）所述的远程控制端根据所述的VXI-11服务器模块的注册程序号和端口号建立与VXI-11服务器模块之间的连接；
（5）所述的远程控制端向所述的VXI-11服务器模块发送经编码的仪器控制命令；
（6）所述的VXI-11服务器模块解码所述的仪器控制命令，并发送至所连接的通用仪器；
（7）所述的通用仪器执行命令，并向所述的VXI-11服务器模块返回执行结果数据；
（8）所述的VXI-11服务器模块编码所述的执行结果数据后，发送给所述的远程控制端。
该通用仪器VXI-11协议适配控制方法中，所述的系统进行初始化操作，包括以下步骤：
（11）所述的端口映射模块进行网络端口映射，生成注册的程序号和端口对应表；并创建监听线程，监听通用仪器的网络端口号；
（12）所述的VXI-11服务器模块向所述的端口映射模块注册自身的程序号和端口号以及正在监听的网络端口号；
（13）所述的VXI-11服务器模块通过命名管道或套接字建立与所述的通用仪器之间的连接。
该通用仪器VXI-11协议适配控制方法中，所述的端口映射模块具有固定的端口号，所述的VXI-11服务器模块的端口号为系统空闲端口号。
该通用仪器VXI-11协议适配控制方法中，所述的远程控制端向所述的VXI-11服务器模块发送经编码的仪器控制命令，具体为：所述的远程控制端向所述的VXI-11服务器模块发送经过依据XDR协议进行编码的仪器控制命令。
该通用仪器VXI-11协议适配控制方法中，所述的VXI-11服务器模块解码所述的仪器控制命令，具体为：所述的VXI-11服务器模块依据XDR协议解码所述的仪器控制命令。
该通用仪器VXI-11协议适配控制方法中，所述的VXI-11服务器模块编码所述的执行结果数据，具体为：所述的VXI-11服务器模块依据XDR协议编码所述的执行结果数据
采用了该发明的通用仪器VXI-11协议适配系统及适配控制方法，其系统包括端口映射模块和VXI-11服务器模块，端口映射模块维护向其注册的程序号和端口对应表；VXI-11服务器模块向端口映射模块注册其程序号和监听的网络端口号,并连接至少一个通用仪器，在适配控制方法中，端口映射模块响应远程控制端的搜索命令，将VXI-11服务器模块的注册程序号和端口号发送至远程控制端；远程控制端据此建立与VXI-11服务器模块之间的连接后，向VXI-11服务器模块发送经编码的仪器控制命令；VXI-11服务器模块解码仪器控制命令后，送至连接的通用仪器执行，并向远程控制端返回执行结果数据，以实现基于LAN的通用仪器远程控制，相较于GPIB接口，本发明所采用的VXI-11协议适配系统，其可靠性更高、成本较低、系统结构灵活紧凑、性能优异，且既可以用于小用户，又可以用于规模庞大的复杂用户，满足科研开发、生产等各方面的需要，本发明的通用仪器VXI-11协议适配系统、具有该适配系统的仪器及适配方法具有广阔的发展前景和竞争潜力。
附图说明
图1为本发明通用仪器VXI-11协议适配系统与通用仪器远程测试系统的连接关系图。
图2为利用本发明的适配系统的通用仪器自动测试系统结构示意图。
图3为本发明的局域网端口通用仪器VXI-11协议适配控制方法工作流程示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。
请参阅图1所示，为本发明的通用仪器VXI-11协议适配系统与通用仪器远程测试系统的连接关系图。
在一种实施方式中，该通用仪器VXI-11协议适配系统包括：端口映射模块、VXI-11服务器模块和多个网络端口。其中，多个网络端口通过局域网连接远程控制端；端口映射模块用以映射所述的多个网络端口，并维护注册的程序号和端口对应表；VXI-11服务器模块监听一个网络端口，并向端口映射模块注册所用网络端口和程序号，此端口号用于和远程控制端建立连接；该VXI-11服务器模块还通过命名管道或套接字连接至少一个通用仪器，用以基于VXI-11协议实现远程控制端与通用仪器之间的数据传输。
利用该实施方式所述的系统实现基于VXI-11协议的通用仪器VXI-11协议适配控制方法包括以下步骤：
（1）系统进行初始化操作；
（2）所述的远程控制端通过广播方式发送搜索命令，搜索整个局域网内的通用仪器；
（3）所述的端口映射模块响应所述的搜索命令，并将VXI-11服务器模块的注册程序号和端口号发送至所述的远程控制端；
（4）所述的远程控制端根据所述的VXI-11服务器模块的注册程序号和端口号建立与VXI-11服务器模块之间的连接；
（5）所述的远程控制端向所述的VXI-11服务器模块发送经编码的仪器控制命令；
（6）所述的VXI-11服务器模块解码所述的仪器控制命令，并发送至所连接的通用仪器；
（7）所述的通用仪器执行命令，并向所述的VXI-11服务器模块返回执行结果数据；
（8）所述的VXI-11服务器模块编码所述的执行结果数据后，发送给所述的远程控制端。
在一种较优选的实施方式中，所述的局域网包括交换机或路由器，所述的交换机或路由器通过网络分别连接所述的通用仪器和远程控制端。
在另一种较优选的实施方式中，所述的系统进行初始化操作，包括以下步骤：
（11）所述的端口映射模块进行端口映射，生成在其上注册的程序号和端口对应表；并创建监听线程，等待远程控制端的连接；
（12）所述的VXI-11服务器模块向所述的端口映射模块注册自身的程序号和端口号以及正在监听的网络端口号；
（13）所述的VXI-11服务器模块通过命名管道或套接字建立与所述的通用仪器之间的连接。
其中，所述的端口映射模块具有固定的监听网络端口号，所述的VXI-11服务器模块的端口号为系统空闲网络端口号。
在一种更优选的实施方式中，步骤（5）所述的远程控制端向所述的VXI-11服务器模块发送经编码的仪器控制命令，具体为：所述的远程控制端向所述的VXI-11服务器模块发送经过依据XDR协议进行编码的仪器控制命令。
步骤（6）中所述的VXI-11服务器模块解码所述的仪器控制命令，具体为：所述的VXI-11服务器模块依据XDR协议解码所述的仪器控制命令。
步骤（8）中所述的VXI-11服务器模块编码所述的执行结果数据，具体为：所述的VXI-11服务器模块依据XDR协议编码所述的执行结果数据。
本发明还提供一种具有所述的适配系统的通用仪器，该通用仪器还包括通用仪器控制模块；所述的适配系统通过命名管道或套接字连接所述的通用仪器控制模块，所述的适配系统和通用仪器控制模块均安装于该通用仪器内。
在本发明的实际应用中，如图1所示，通用仪器远程测试系统中包含运行于远程控制端的远程控制程序1，局域网2，仪器端网络端口3，Portmap（端口映射）程序4，TransLAN（VXI-11服务器）服务器5程序，命名管道或socket6，通用仪器控制程序7和通用仪器8。
常见的远程控制程序1有Agilent IO与NI MAX，在进行自动测试时，需要使用在Visa库基础上开发不同的自动测试程序。局域网2实现远程控制程序1和仪器8之间的互联，控制端和仪器8之间可以通过路由器或交换机9实现连接。Portmap程序4和TransLAN服务器5则构成VXI-11协议适配系统。网络端口3为进行网络连接时使用的网络端口，Portmap使用的网络端口为111，TransLAN使用的端口号为C，为系统空闲网络端口号。Portmap程序4完成TransLAN的端口映射，将TransLAN的端口号告知远程控制程序。TransLAN服务器5用来实现仪器远程控制程序和仪器控制程序之间的数据传输中介。命名管道或socket6用来实现仪器控制程序和TransLAN之间的数据交互，在Windows平台下可以采用命名管道的方式，当需要跨平台运行时，则需要使用socket方式。通用仪器控制程序7控制仪器的硬件实现仪器的功能。受控仪器8是远程控制程序1发出指令的执行者，根据指令执行不同的测量功能。交换机/路由器9提供仪器和远程控制计算机之间的网络互联。
在工作时，首先通过路由器或交换机9实现运行远程控制程序1的计算机与仪器8之间的网络连接，启动Portmap程序4后开始监听网络端口3111，运行TransLAN服务器5后，其向Portmap程序4注册程序号395185和使用的网络端口3C，并启动服务线程建立命名管道或socket6等待仪器控制程序7进行连接，仪器控制程序启动后通过命名管道或socket6与TransLAN服务器5建立连接。当远程控制程序1发出搜索局域网2内的仪器的命令时，Portmap程序2响应该命令，并把程序号395185对应的网络端口3C告知远程控制程序1，远程控制程序1通过Portmap程序4告知的网络端口3C与TransLAN服务器5之间建立网络连接，通过上述步骤，即可完成对仪器8的自动识别。识别完成后，远程控制程序1即可通过TransLAN服务器5发送命令给仪器控制程序7，仪器控制程序7发送给远程控制程序1的数据通过TransLAN服务器5编码后发送给仪器控制程序7。
图2为自动测试系统结构示意图，包含远程控制程序1，Portmap程序4，TransLAN服务器5，仪器控制程序7，仪器8，交换机/路由器9。
交换机/路由器9用于将运行远程控制程序1的计算机与仪器8之间的网络连接，远程控制程序1发送的命令通过交换机/路由器9发送到TransLAN服务器5，由TransLAN服务器解码后将数据发送至仪器控制程序。
图3为VXI-11协议适配系统工作流程图。其具体包括以下步骤：
A:系统初始化后，启动Portmap程序，用来完成网络端口映射。
B:Portmap程序启动后，创建监听线程监听仪器的网络端口号111。
C:TransLAN服务器程序启动，启动时向Portmap注册程序号395185和其正在监听的网络端口号，Portmap程序将程序号和网络端口号存在相对应的列表中。仪器程序启动并与TransLAN通过命名管道或者socket的方式建立连接。
D:远程控制程序通过广播的方式发送搜索命令，搜索整个局域网内存在的仪器。
E:Portmap程序响应搜索命令，并把TransLAN注册的程序号和网络端口号发送给远程控制程序。
F:远程控制程序通过步骤E获取的端口号，连接TransLAN服务器程序，TransLAN接受远程控制程序的接入，远程控制程序和TransLAN之间成功建立连接。
G:远程控制程序发送命令，控制命令通过XDR进行编码后发送到TransLAN。
H:TransLAN按照XDR协议将接收到的信息解码为原始的控制命令。
I:TransLAN将解码后的控制命令发送给仪器控制程序，仪器控制程序对命令进行解析并执行。
J:仪器返回的数据发送给TransLAN，由TransLAN按照XDR协议进行编码。
K:TransLAN将编码后的信息发送给远程控制端。
L:远程控制端对数据进行处理，让后执行下一条命令。
本发明的LAN接口通用仪器适配系统与现有技术中采用GPIB接口的系统相比具有以下优点：
1)使用LAN进行数据传输有传输速度快、可靠性高、成本低等优点。
2)可以利用已有的网络设施，实现分布式测试。
3)通过对本系统进行扩展即可非常容易的将仪器升级到支持LXI。
4)本系统具有很强的通用性，通过对仪器控制程序做非常小的改动，即可实现仪器对VXI-11协议的支持，在TransLAN服务器和受控仪器之间通过socket连接可以非常容易实现仪器的跨操作系统控制。
采用了该发明的通用仪器VXI-11协议适配系统及适配控制方法，其系统包括端口映射模块和VXI-11服务器模块，端口映射模块映射维护在其上注册的程序号和端口对应表；VXI-11服务器模块向端口映射模块注册其使用的网络端口号，并连接至少一个通用仪器，在适配控制方法中，端口映射模块响应远程控制端的搜索命令，将VXI-11服务器模块的注册程序号和端口号发送至远程控制端；远程控制端据此建立与VXI-11服务器模块之间的连接后，向VXI-11服务器模块发送经编码的仪器控制命令；VXI-11服务器模块解码仪器控制命令后，送至连接的通用仪器执行，并向远程控制端返回执行结果数据，以实现基于LAN端口的通用仪器远程控制，相较于GPIB接口，本发明所采用的VXI-11协议适配系统，其可靠性更高、成本较低、系统结构灵活紧凑、性能优异，且既可以用于小用户，又可以用于规模庞大的复杂用户，满足科研开发、生产等各方面的需要，本发明的通用仪器VXI-11协议适配系统、具有该适配系统的仪器及适配方法具有广阔的发展前景和竞争潜力。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (10)
1.一种通用仪器VXI-11协议适配系统，其特征在于，所述的系统包括：
多个网络端口，用于通过局域网与远程控制端建立连接；
端口映射模块，用以映射所述的网络端口，并维护注册的程序号和端口对应表；
VXI-11服务器模块，用于监听所述的网络端口，并向所述的端口映射模块进行注册；该VXI-11服务器模块还连接至少一个通用仪器，用以基于VXI-11协议实现远程控制端与通用仪器之间的数据传输。
2.根据权利要求1所述的通用仪器VXI-11协议适配系统，其特征在于，所述的VXI-11服务器模块通过命名管道或套接字连接所述的通用仪器。
3.根据权利要求1所述的通用仪器VXI-11协议适配系统，其特征在于，所述的局域网包括交换机或路由器，所述的交换机或路由器通过网络分别连接所述的网络端口和远程控制端。
4.一种具有权利要求1所述的适配系统的通用仪器，其特征在于，所述的通用仪器还包括通用仪器控制模块；所述的适配系统通过命名管道或套接字连接所述的通用仪器控制模块，所述的适配系统和通用仪器控制模块均安装于该通用仪器内。
5.一种利用权利要求1所述的系统实现通用仪器VXI-11协议适配控制方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
（1）系统进行初始化操作；
（2）所述的远程控制端通过广播方式发送搜索命令，搜索整个局域网内的通用仪器；
（3）所述的端口映射模块响应所述的搜索命令，并将VXI-11服务器模块的注册程序号和端口号发送至所述的远程控制端；
（4）所述的远程控制端根据所述的VXI-11服务器模块的注册程序号和端口号建立与VXI-11服务器模块之间的连接；
（5）所述的远程控制端向所述的VXI-11服务器模块发送经编码的仪器控制命令；
（6）所述的VXI-11服务器模块解码所述的仪器控制命令，并发送至所连接的通用仪器；
（7）所述的通用仪器执行命令，并向所述的VXI-11服务器模块返回执行结果数据；
（8）所述的VXI-11服务器模块编码所述的执行结果数据后，发送给所述的远程控制端。
6.根据权利要求5所述的通用仪器VXI-11协议适配控制方法，其特征在于，所述的系统进行初始化操作，包括以下步骤：
（11）所述的端口映射模块进行网络端口映射，生成注册的程序号和端口对应表；并创建监听线程，监听通用仪器的网络端口号；
（12）所述的VXI-11服务器模块向所述的端口映射模块注册自身的程序号和端口号以及正在监听的网络端口号；
（13）所述的VXI-11服务器模块通过命名管道或套接字建立与所述的通用仪器之间的连接。
7.根据权利要求6所述的通用仪器VXI-11协议适配控制方法，其特征在于，所述的端口映射模块具有固定的端口号，所述的VXI-11服务器模块的端口号为系统空闲端口号。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的通用仪器VXI-11协议适配控制方法，其特征在于，所述的远程控制端向所述的VXI-11服务器模块发送经编码的仪器控制命令，具体为：
所述的远程控制端向所述的VXI-11服务器模块发送经过依据XDR协议进行编码的仪器控制命令。
9.根据权利要求8所述的通用仪器VXI-11协议适配控制方法，其特征在于，所述的VXI-11服务器模块解码所述的仪器控制命令，具体为：
所述的VXI-11服务器模块依据XDR协议解码所述的仪器控制命令。
10.根据权利要求8所述的通用仪器VXI-11协议适配控制方法，其特征在于，所述的VXI-11服务器模块编码所述的执行结果数据，具体为：
所述的VXI-11服务器模块依据XDR协议编码所述的执行结果数据。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130522 |