网络通信程序设计分析论文

摘要本文设计分析了一种基于计算机网络的监控系统，该系统可以在远程控制端实现对被控端的存储监控、屏幕监控、文件管理、进程监控等功能。关键词计算机网络；监控系统随着信息技术的发展，基于计算机网络的远程监控系统得到了广泛的关注和应用。以下是小编精心整理的《网络通信程序设计分析论文 (精选3篇)》的文章，希望能够很好的帮助到大家，谢谢大家对小编的支持和鼓励。

网络通信程序设计分析论文 篇1：

基于LabVIEW的数控机床网络测控系统

摘 要：随着科学技术的不断进步与发展，网络化测控系统也随之兴起。以当前的LabVIEW软件为典型代表，其实现了网络技术与虚拟仪器间的结合，使网络测控系统更加趋于完善。且为了实现成本的降低以及产品与生产质量的提高，要求在机床加工领域中应用远程测控系统。本文主要对数控机床网络测控系统的设计、下位机测控系统硬件的设计以及远程测控系统的网络通信关键技术进行探析。

关键词：LabVIEW;数控机床;网络测控系统

前言：近年来，在通信能力的提高与设备智能化程度的发展使分布式测量方式已逐渐取代以往的集中测量，而且下位机测量也开始转变为远程测量。也因如此，基于LabVIEW的数控机床网络测控系统取得广泛的应用。因此，对其相关的设计与关键技术分析研究具有十分重要的意义。

一、数控机床网络测控系统设计的基本概述

(一)从设计的目标与思路角度

数控机床网络测控系统在现阶段的设计目标主要受两方面原因影响。首先，在Internet广泛应用下，人们希望从中获得更多高质量的服务。其次便是信息化与工业化的不断发展也使测控网络系统受到一定的影响。对此可总结其设计目标在于使测控网络系统更具智能化与高效率特点，并实现与其他网络间的互联。因此以设计目标为出发点，设计的思路将集中在网络化工业测控体系中的硬件平台、应用层、软件层以及网络层与传输层等方面，而且需在下位测控机与客户端的通信部分利用LabVIEW中的DataSocket模块，确保数据的交换更加便利。

(二)从设计架构角度

以LabVIEW为基础的数控机床网络测控系统在实际加工方面主要体现在Web服务子系统、下位机测控子系统、Web客户端子系统三方面。其中Web服务子系统主要指用户能够通过服务器进行Web站点的访问，并对虚拟仪器类型进行选择，从而在远程控制仪器的帮助下获取结果。而下位机测控子系统处于系统的核心部分，主要包括数据采集卡、CNC自动控制部分、测试仪器以及现场智能单元等。另外Web客户端子系统则指用户通过I服务器能够对虚拟仪器平台站点进行浏览，并从中获取信息[1]。

二、数控机床下位机测控系统硬件设计分析

现阶段，常用的下位机数据采集平台主要由系统功能单元与连接的通信网络两部分。其中系统功能单元主要指测控服务器与数据采集卡驱动，而通信网络一般指为如串口RS232或Internet等总线技术。

(一)仪器控制与采集数据的相关技术分析

数据采集的过程主要利用信号处理的方式将其中的位移信号、压力、温度以及流量等转化为控制量，其在执行机构控制作用下能够使复杂闭环控制得以形成。但测控系统设计过程中要求其具备一定的可靠性与安全性，这样才可确保被测系统的控制能够通过测量数据反映出来。尤其针对较为复杂的现场，测控系统中的各部分都应以正确的方式检查与处理，使其运行状态更为良好。

(二)基于LabVIEW的下位机数据采集平台设计分析

以LabVIEW为基础的平台设计过程中需确保其组成部分能够发挥应有的作用。具体包括前端测试对象，主要指为Computer number control，即数控机床;测试仪器，如温度、压力或电流等传感器以及激光干涉仪与机器视觉模块;数据采集卡，一般会利用USB2850高速采集卡以及工控机箱等;信号调理模块，其作用在于以模拟量代替传感器信号，向采集卡传送;总线技术，一般会利用串口RS232总线与USB。基于LabVIEW下位机数据采集平台设计过程中往往还需对数控机床定位精度的位移与温度的补偿技术进行研究。

(三)对数据采集卡驱动的设计分析

LabVIEW平台中的数据采集卡驱动问题一般以两种方式进行解决。第一，以LabVIEW为基础的国产采集卡驱动，这种方式主要得益于其可行的方案，具体包括利用以LabVIEW为基础的In Port与Out Port编程方式;LabVIEW中CIN生成板卡驱动程序的方式;利用Call Library Functions连接DLL库的函数方式。第二，板卡驱动的设计通过链接库DLL调用的方式实现。这种方式可弥补国产数据采集卡中存在的弊端[2]。

三、LabVIEW网络通信方法与远程数据库技术分析

(一)LabVIEW网络通信方法研究

根据以往学者研究以及长期实践表明，基于LabVIEW的数控机床网络测控系统可通过四种方式实现网络通信方法。首先，以协议编程为主要方式的网络通信实现，通常协议类型会选择UDP、无线网络协议、IP或TCP协议、Socket以及串口通信协议等。其次，以IP或TCP数据协议为基础的DataSocket也是促进网络通信实现的主要方式。再次，采用共享变量的方式使网络通信得以实现。最后，利用远程访问的方式也可帮助网络通信得以实现。

(二)LabVIE连接远程数据库的相关技术分析

虚拟仪器的测控系统中实现远程数据库与LabVIEW的连接往往利用三种方式进行实现。第一，数据库的访问以ADO技术为主。这种方式实现的过程需进行ADO对象的建立，使其与数据源相连接，在完成SQL命令生成并执行后，将连接关闭。第二，数据库的访问以LabSQL为主。这种方式通常以SQL语言以及ADO对象为基础实现数据库的访问，具有简单易用的特点。第三，数据库的访问以LabVIEW SQL Toolkit为主要方式。这种方式具有一定的兼容特征与可移植性。每种方法都有自身的优势与不足之处，用户可根据自身的实际需要与经济条件进行合理的选择[3]。

结论：以LabVIEW为基础的数控机床网络测控系统在未来应用过程中将更趋于完善。在设计与应用过程中需对测控系统总体设计、下位机硬件设计以及网络通信相关技术等充分考虑，使其应有的效果充分发挥出来。■

参考文献

[1] 曾海林. 基于LabVIEW的数控机床联网系统的设计与实现[D]. 电子科技大学，2012.

[2] 郑亮，敖以全. 数控机床远程网络测控系统设计[J]. 工业控制计算机，2011，01：45-46.

[3] 叶怀储，李志强，王鹏翔，陈欢，赵文宏. 基于LabVIEW的数控机床形位误差精密测量系统[J]. 机电工程，2010，11：26-28+51

作者：黄辰辰

网络通信程序设计分析论文 篇2：

基于计算机网络的监控系统应用研究

摘 要 本文设计分析了一种基于计算机网络的监控系统，该系统可以在远程控制端实现对被控端的存储监控、屏幕监控、文件管理、进程监控等功能。

关键词 计算机网络;监控系统

随着信息技术的发展，基于计算机网络的远程监控系统得到了广泛的关注和应用。利用计算机网络可以将监控系统的监视范围和控制范围扩展到极大的范围区域内，协助管理人员实现多方位、综合性的智能化监控与管理。

1 监控系统总体方案设计

为增大监控系统的灵活性和适用性，现今的基于计算机网络的监控系统通常采用B/S建构方式，将系统划分为监控端和被监控端，同时分别在控制端和被监控端进行系统集成，利用软件对不同部分进行统一控制和管理。其中，控制端主要用于接收被监控端采集发送来的数据信息，同时向被监控端发送控制指令;被监控端主要根据所接收的指令完成相应的操作。

1.1 各功能模块介绍

利用远程监控子系统、网络监控子系统、远程资源监控子系统、远程磁盘监控子系统以及远程信息管理子系统可以基本实现一个功能完整、扩展性能良好、集成度高的计算机远程监控系统。其中，远程监控子系统主要是将监控信息呈现在远程控制端的监控屏幕上，还可以对屏幕显示内容进行控制和切换;网络监控子系统主要用于对连接监控端与被监控端的数据通信网络进行管理和维护;远程资源监控子系统主要用于对系统中的各资源进行管理和分配;远程磁盘监控子系统主要用于对监控采集的数据进行存储、传输等;远程信息管理子系统主要用于对整个监控系统的运行进行记录，对整个监控系统产生的数据进行分析管理。

1.2 监控指令设计分析

为保障整个监控系统的正常稳定运行，必须通过指令编码的方式为系统设计一套程序，各硬件端在该程序的约定和规范下进行通信和管理。在进行监控指令设计时可以采用以下步骤：

1)对基本指令结构进行设计，该指令结构中的指令头用于对指令类型进行描述说明。

2)在进行具体指令编写时，要基于基本指令结构编写，也就是按照基本的指令结构将相应的、具体的指令内容添加进去。

通过上述两个步骤可以完成对基本指令、屏幕发送指令、文件发送指令、磁盘内容发送指令、计算机执行事件指令等的编写工作。

需要说明的是，对于具有特定系统功能的指令，需要做出相应的特殊规定。如文件发送指令中，除了包含指令类型、指令目标、指令内容等，还应该包含发送文件的文件名和文件内容等部分。

1.3 監控功能的详细设计分析

监控系统被分为五个主要功能模块，每个功能模块又分为多个子功能模块。每个模块相互独立，只是通过预设的通信端口进行通信，故系统灵活度高，兼容性较强，可以实现多种具体功能。

其中，在显示远程屏幕功能实现中，监控端会根据监控需求向被监控端发送截屏指令，被监控端接收到相关指令后截取本地电脑的屏幕信息，将该信息以图片的方式通过网络传递到监控端。

在屏幕实时监控功能实现中，可以有两种实现方式，一种方式为添加时钟插件，要求被监控端按照一定的时间间隔向监控端发送截屏画面;另一种方式为通过软件功能，直接实现类似于远程控制功能的屏幕控制显示效果。

在连接显示功能实现中，为每一个终端都配置一个独立的、静态的IP地址或者主机名，不同终端之间的通信和数据收发都根据该IP地址或者主机名实现，这样可以保证信息传递的准确性，消除非对应信息执行为系统带来的错误。

在文件传输功能实现中，可以在远程控制端实现对本地文件的日常操作，如查看属性、重命名、删除等，也可以在远程控制端和被控制端两者之间进行文件传输。

在远程进行监控功能实现中，可以对被监控端的终端系统服务进程进行控制，如重启、关机等。这些功能是通过指令与参数相结合的方式实现的。

操作记录功能的实现主要是对系统中的每一过程和每一指令进行记录和存储，将其保存在管理系统中，以控件的形式展现出来。

2 监控系统的实现

2.1 监控端实现

图为监控系统的监控端系统实现流程图，从图中可以看出，整个系统启动后在监控端会建立一个线程，该线程会自动与被监控端进行连接，若连接失败则等待一段时间间隔后重新向被监控端发起连接，若连接成功则开始对各被监控端进行监控和管理，向其发送相关控制指令。当系统功能实现完毕后该线程会断开相关被监控端的连接，释放系统资源。

2.2 被监控端实现

被监控端的实现过程类似于监控端。当被监控端被启动后会通过内置线程进行网络通信。这个线程会对其通信端口进行监控，若发现来自网络端的连接请求，则分析该请求，确认是否有效，若有效则接受连接请求并建立相关的数据连接通道，利用该通道接收控制指令并实现相关功能。

2.3 配置程序实现

为保证整个系统运行的稳定和安全，在进行系统设置时还应该考虑通信数据的加密，用户权限的设定、数据存储形式等内容的配置。

参考文献

[1]蒋德勇，张宏.基于计算机网络的监控系统在高校中的应用[J].煤炭技术，2012，31(4).

[2]李志刚.浅谈计算机网络监控系统的应用[J].吉林广播电视大学学报，2010(11).

[3]徐玓，段永霞.基于计算机网络的低成本视频监控系统的设计[J].信息化研究，2010，36(10).

[4]刘茵，于家海.基于计算机网络监控系统现场监控器的设计[J].山东轻工业学院学报(自然科学版)，2008，22(3).

作者：田建伟

网络通信程序设计分析论文 篇3：

国产化嵌入式计算机系统设计分析

摘要：嵌入式计算机系统指的是任意包含的可编程计算机设备，而可穿戴计算机系统属于其中的一种应用特例，其具有可持续性、可移动性以及人机交互等特征，大大加强了和使用者之间的联系，为使用者提供通信、提醒、感知以及测量环境等诸多服务，国产化嵌入式系统能够极大地提升使用者的工作效率。文章以实现可满足计算机系统功能以及性能需求的嵌入式系统为研究目的，对嵌入式计算机系统的构成、国产化嵌入式系统软硬件设计与系统I/O结构进行了简述，并进一步探讨了国产化嵌入式计算机系统设计与研究工作。

关键词：嵌入式计算机系统;国产化;设计分析

可穿戴计算机系统指的是微型个人移动嵌入式计算机系统，可实现人机密切结合，具备传统计算机所不具备的功能与交互方式，并且被广泛应用于诸多领域当中，如军事方面，其可实现信息数据的快速获取与处理，在通信方面也有众多优势。其对社会的发展具有重要的现实意义，当前国内可穿戴计算机相关研究起步比较晚，依然处于发展阶段，整体水平落后。嵌入式系统以计算机技术和软硬件为基础，适用于系统对功能、成本、体积、可靠性、功耗严格要求的计算机系统。近年来，随着微电子工艺技术的不断提升，集成电路制造领域逐渐将嵌入式应用所需的微处理器I/O接口、A/D、转换串行接口以及ROM、RAM集成到VLSI当中，并制造出微控制器，即单片机。并且逐渐被广泛应用于各个领域当中，针对各项不同应用的实际需求，不断改进与优化工艺技术，提升运行速度和效率，降低功耗。

1 国产化嵌入式计算机系统构成及处理器

1.1 国产化嵌入式计算机系统的构成

嵌入式计算机系统一般情况下，被广泛应用于特殊化且需要满足特性要求的计算机设备功能应用当中，这也使得嵌入式计算机系统结构更加丰富多样化，当前嵌入式计算机系统主要分为两种。即以电子技术为核心主体的应用类型，该应用模式软、硬件具有随意性特征，缺乏计算机设计方法，只适合于应用比较少的嵌入式系统软硬件，具有电子系统设计特点。还有一种是随着近年来互联网与电子终端的普及，网络、通信技术步入了高速发展阶段，处理器芯片设计与制造技术也在快速的进步，市场与人们的需求不断增加，也使得嵌入式系统被逐渐应用到网络、通信、多媒体等多个领域当中。通过分析与总结不难发现，当前嵌入式计算机系统整体结构主要包含以下几个部分。首先是被应用于嵌入式计算机功能控制的系统，针对具体应用的不同，应当选择适用于特定嵌入式系统的功能控制程序或者嵌入式操作系统。单进程功能控制程序功能相对更加单一化，大多数都是定制的，并且应用于更加简单的应用控制当中，嵌入式操作系统则被应用于各种不同类型微处理器当中，且具有良好兼容性与扩展性，同时还支持网络、多任务、目录管理以及用户界面等多项功能，开发应用程序也相对更加简单，具有丰富嵌入式应用软件。其次是以存储器以及处理器为核心，也是嵌入式计算机系统的重要核心部分，其直接决定嵌入式计算机系统的功能、结构与性能。再者是针对实际需求选择基本输入/输出、多媒体以及控制通信接口[1]。

1.2 嵌入式系统开发方式

(1)开发复杂程度

各类多媒体与通信设备、家电等復杂系统都是需要比较强大的微处理器去完成数据的实时处理。如当前比较常见的手机需要具备多屏显示、网页浏览以及信息发送、查找等多项功能，很多摄像机也具备数据压缩、自动识别以及自动化智能处理等功能，需增加DSP功能，电话交换机采用多处理器结构。

(2)开发形式和手段

随着开发对象越来越复杂，硬件与软件设计占比也在逐渐发生改变，软件开发占比不断增加，系统设计越来越复杂，不能由一个设计师去完成软硬件的设计，而需要团队分工合作去完成。从而推动了开发形式及工具的发展，特别是硬件、软件协同设计及相关管理技术、嵌入式系统设计工具与技术手段也得到了迅速的发展。

(3)开发平台

随着人们的需求不断发生改变，为了提升时效，以往的设计模式逐渐改变，被采用具有IP产品所替代，从而极大地推进了标准实时操作系统以及调试技术的快速发展。因为32位架构的MPU资源非常丰富，且指令集庞大，系统软件也更加复杂化，系统在多任务情况下，会选择RTOS当作开发平台，对多任务进行调度。系统需要连接INTERNET网，如果采用的是支持TCP/IP协议的嵌入式操作系统，就能够大幅度降低复杂多任务系统开发难度。

(4)开发语言

从8/16位微处理器逐渐朝着32位转换过程中，其使用的软件开发语言也会逐渐发生改变，以往微处理器并没有太多性能冗余，软件编写也适用于其处理功能，所以，软件开发更多的是应用于语言编写。8/16微处理器采用的是高等级语言编程，之后再转换成机器语言执行，但是以往编译效率不高，运行效率大幅度下降，其本身的处理速度也比较有限，随着对微处理器性能不断提升，高级语言的应用范围也越来越广。

2 国产化嵌入式计算机系统的设计分析

2.1 嵌入式可穿戴计算机特点及功能

可穿戴计算机由主机完成整个系统的信息处理、计算以及系统资源控制，可穿戴计算机功能和结构更多受任务复杂性、可选择部件以及设备系统设计思想等诸多方面因素影响。对可穿戴计算机主体制定任务以及对计算能力进行了综合分析，从而进一步确定系统设计目标，设计更为适合的嵌入式计算机系统。其不只是将计算机微型化，而是将人机紧密结合在一起，促使人的大脑得到有效扩充和延伸，从而增强了智能性，弱化了“人操作机器”，完成了极大的转变。为了有效实现以上目标，计算机应当具备以下特点：可移动或者是运动状态下可使用，可进行有效控制，功能丰富，且具备可持续性。从计算机特征来看，我们也能够总结出可穿戴计算机应当具备轻型化、低能耗以及丰富外设接口等特点，针对系统特点，选择符合以上特点的选材与设计方案[2]。

2.2 网络通信功能

可穿戴计算机系统应当具备网络通信远程信息获取能力，只有这样才能够完成机器辅助人的使命，因为其具备移动性，无线网络是非常重要的通信手段。当前无线网络技术无法实现高速数据传输，可以保留有线网络接口，从而便于在需要情况下，获取高速的信息数据。在多层次通信协议当中，由CPU负责链路层及以上通信协议，包含数据信息的拷贝、拆分重组及校验。

2.3 加密与解密功能

因为可穿戴计算机需要与无线网络互连，在这个执行过程中，很容易会受到干扰、攻击以及监测，因此，保密也是关键问题，可充分利用可穿戴计算机加密解密程序去实现，包含通讯任务以及关键信息等。常见的手法有：IDEA、DES、RSA等，对于可靠性整体要求大幅度提升，加密运算量也大幅度提升，DES算法复杂度也发生了巨大变化。

2.4 多媒体处理功能

在很多的应用场合环境下，要求可穿戴计算机系统具备良好的文字、声音以及图像等多种处理能力，因此，也对计算机处理能力提出了更高的要求，多媒体很多时候是以庞大数据流为基础。当前常用的媒体数据压缩方式是从时域到频域变换，如DCT变换，再辅以游程码以及运动补偿方法，时域与频域变化计算非常可观，运动图像压缩计算量远远超过以上计算量[3]。

2.5 嵌入式可穿戴计算机主机性能分析

2.5.1 计算能力分析

通过以上分析，能够得出可穿戴计算机主机必须完成的各类基本任务当中，多媒体信息处理以及通信数据加密解密的整体计算量最大，而语音传输在多媒体信息处理过程中，具有实时性特点，采集获取的语音信号经过解压缩之后延迟较小，且不会影响信号质量。运动图像必须要保障视频具有连续性特点，且数据压缩率也能够最大程度上保障在一定宽带条件环境下将数据进行正常传输。可穿戴计算机系统设计应当具备比较强的多媒体处理综合能力，尤其是极端能力备受关注，这也是选择处理器过程中重点考虑的因素，而S3C2410A便能够完全满足该要求[4]。

2.5.2 储存能力分析

为了保障系统的信息处理能力满足实际要求，仅仅靠着比较强的CPU显然是不够的，存储器的重要性也是非常突出的，速度与容量适当的内存，能够最大程度上发挥计算机处理器的综合处理能力。就目前可穿戴计算机系统的整体发展趋势来看，储存量也随着处理能力逐渐增大，并且当前的可穿戴计算机不再采用传统PC机当中的IDE硬盘，由FLASH存储器或体积更小的硬盘驱动器取代。如东芝公司的1.8英寸硬盘等，存储器种类以及容量会涉及目标确定以及操作系统选择等多方面因素的影响。可穿戴計算机应用环境下，最大程度上减少存储器当中占用空间以及消耗的功耗，面对庞大的数据存储量，Flash存储器显然已经无法满足，在具体设计环节中，可采用ATA接口2.5英寸硬盘存储系统数据，采用低容量Flash存储系统的启动代码[5]。

3 结束语

近年来，国产化嵌入式计算机系统设计与研究成为热点，而基于嵌入式操作系统uCLinux软件开发也逐渐受到了人们的广泛关注。文章通过对嵌入式计算机系统的特点、发展趋势以及处理器的不同应用环境进行了分析，并进一步探讨了嵌入式可穿戴计算机的具体性能要求以及关键技术。针对嵌入式可穿戴计算机的实际需求以及不同处理器的特点，选择了嵌入式处理器S3C2410A，并给出了基于S3C2410A的I/O设备与接口模块设计，实现了基于嵌入式操作系统uCLinux的可穿戴计算机演示系统，充分运用硬件系统各项功能模块，满足系统验证的目的，也为国产化嵌入式操作系统的研发及其应用打下了良好的基础。

参考文献：

[1] 姜广顺，金芮芃，曹佩武，等.遥码通信系统的反设计和国产化研究[J].兵工自动化，2016，35(10)：1-3，16.

[2]乔磊， 杨桦， 刘波，等. 国产化空间飞行器嵌入式操作系统研究与设计[C]// 中国宇航学会. 中国宇航学会，广西北海：中国宇航学会计算机应用专业委员会2011年度技术交流会，2011：243-248.

[3] 范成，李芳芳，范祥华，等.基于国产化软硬件平台的指控系统软件设计[C]//2014第二届中国指挥控制大会论文集.北京，2014：174-177.

[4] 周海力，朱达书，刘冲，等.基于PC104结构的龙芯1A嵌入式控制模块设计[J].测控技术，2017，36(10)：98-101，121.

[5] 李钊，李文新，金田.基于BM3803的操作系统移植和应用研究[J].雷达科学与技术，2016，14(3)：311-316，323.

【通联编辑：唐一东】

作者：郭伦，李乐星，于佳慧