聲納信號發(fā)生器通信控制模塊的設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：文中針對某型聲納維修訓(xùn)練系統(tǒng)的通信需求，結(jié)合聲納信號發(fā)生器的特點，提出了基于C／S模式的通信控制模塊設(shè)計方案。模塊采用Winsock網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)實現(xiàn)了客戶機(jī)與服務(wù)器間高速局域網(wǎng)通信，服務(wù)器響應(yīng)客戶機(jī)的請求后，輸出數(shù)字控制量并利用PCI-1711的12位D／A轉(zhuǎn)換功能，將數(shù)字控制量轉(zhuǎn)換為模擬信號，從而實現(xiàn)聲納信號發(fā)生器任意波形產(chǎn)生。試信號發(fā)生器輸出信號的幅度、頻率、脈寬、持續(xù)時間等參數(shù)均可通過網(wǎng)絡(luò)通信方式設(shè)置，并易于調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)控制靈活，具有較高的實用價值。
關(guān)鍵詞：C／S；Winsock；通信控制；聲納信號發(fā)生器

在聲納維修訓(xùn)練過程中，通常需要產(chǎn)生一些特殊波形，用于仿真實際信號波形。由于一般信號發(fā)生器模式固定、波形不可程控以及精度較低等問題，難以實現(xiàn)參訓(xùn)人員進(jìn)行實時信號檢測。為了滿足訓(xùn)練需求和易操作性，提高維修訓(xùn)練效率，聲納信號信號發(fā)生器的通信控制采用客戶機(jī)／服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)模式。客戶機(jī)／服務(wù)器模式發(fā)展迅速、占用資源少且通信速率高，已經(jīng)成為通信控制領(lǐng)域的主要通信標(biāo)準(zhǔn)。

1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
網(wǎng)絡(luò)通信控制模塊采用局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。通過網(wǎng)線連接一臺服務(wù)器和1000／100Mbps的Ciseo3524交換機(jī)，交換機(jī)輸出端口連接至客戶機(jī)，保證實時數(shù)據(jù)傳輸。

網(wǎng)絡(luò)通信控制的對象是聲納信號發(fā)生器，該信號發(fā)生器基于研華公司的PCI-1711多功能數(shù)據(jù)采集卡，該卡具有16路單端模擬量輸入、12位A／D轉(zhuǎn)換器(采樣速率可達(dá)100 kHz)、兩路12位模擬信號輸出、16路數(shù)字量輸入和輸出等特點，可通過VC++編程產(chǎn)生正弦波、方波、三角波等任意波形信號，其信號幅度、頻率、脈寬、持續(xù)時間等參數(shù)在硬件允許范圍內(nèi)可根據(jù)用戶需求而設(shè)定。
PCI-1711卡使用時，選用電纜PCI-10168將板卡與接線端子板ADAM-3968相連，聲納信號發(fā)生器通過服務(wù)器輸出的數(shù)字控制量。利用PCI-1711的12位D／A轉(zhuǎn)換功能，將數(shù)字控制量轉(zhuǎn)換為模擬信號，從而實現(xiàn)任意波形輸出。
根據(jù)維修訓(xùn)練任務(wù)，客戶機(jī)通過高速局域網(wǎng)與服務(wù)器進(jìn)行通信，將信號發(fā)生器的信號參數(shù)發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器響應(yīng)客戶機(jī)的請求后，由接線端子板ADAM-3968輸出的相應(yīng)信號，經(jīng)信號調(diào)理后供維修訓(xùn)練人員檢測。

2 網(wǎng)絡(luò)通信控制的設(shè)計
2．1 WinSock網(wǎng)絡(luò)通信
WinSock定義了一套在Windows開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)下的TCP／IP網(wǎng)絡(luò)程序接口，并包含了針對Windows的擴(kuò)展庫函數(shù)，使程序員能夠充分地利用消息驅(qū)動機(jī)制和異步網(wǎng)絡(luò)事件選擇方式進(jìn)行編程。Windows Sockets進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信通常運用CAsyncSocket類和派生于CAsyncSocket的CSocket類兩種編程模式，這兩個類對WinSock API函數(shù)進(jìn)行了封裝，使用經(jīng)過封裝的WinSock類可減小編程工作量。在編程時通過對事件處理函數(shù)進(jìn)行重載，用戶可以在應(yīng)用程序中很方便地對套接字發(fā)送和接收數(shù)據(jù)等事件進(jìn)行處理。
所有Winsock的實現(xiàn)都支持Stream Sockets(流式套接字)和Datagram Sockets(數(shù)據(jù)報套接字)，Stream Sockets提供有序的、無差錯的、面向連接的、無長度限制的雙向字節(jié)流傳輸、Datagram Sockets支持雙向的數(shù)據(jù)傳輸、提供不可靠的、無連接的數(shù)據(jù)報通信模式，不能保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確傳輸。
2．2 客戶端／服務(wù)器模式
利用Socket進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程，涉及到C／S(客戶機(jī)／服務(wù)器)模式，即客戶靖向服務(wù)器發(fā)出請求，服務(wù)器接收到請求后提供相應(yīng)的服務(wù)，首先服務(wù)器要啟動，并打開通信通道，偵聽客機(jī)方是否有連接請求，待客戶機(jī)發(fā)出請求數(shù)據(jù)后，根據(jù)請求數(shù)據(jù)提供相應(yīng)服務(wù)。其次客戶機(jī)要等待服務(wù)器的接收應(yīng)答數(shù)據(jù)才可繼續(xù)提出請求。最后，當(dāng)客戶機(jī)請求結(jié)束后方可關(guān)閉通信通道。
用戶可通過客戶機(jī)向服務(wù)器發(fā)送請求數(shù)據(jù)，服務(wù)器處理該請求并將該數(shù)據(jù)信息提取后，將信息參數(shù)傳遞給信號發(fā)生器，實現(xiàn)波形信號的產(chǎn)生。