硅谷杂志：基于WinSock的远程测控系统设计

　　【硅谷网12月6日文】据《硅谷》杂志2012年第18期刊文，随着信息技术的不断发展，网络在全球的遍布，使通讯变得更为容易和方便。目前，远程测控系统的发展方向由集中测控
转变成为远程分布式测控。通过有线或无线的网络系统进行某工业生产过程的远程测量与控制，实现远程监控。将数据采集系统与互联网技术相融合，扩大传输的距离，使测控系统更加网络和智能化，使用更为灵活与方便。通过简要介绍WinSock技术，针对远程测控系统的总体结构与工作原理进行分析，并基于WinSock的远程测控系统进行设计和实现。

　　随着社会的不断发展，远程测控技术被应用于各个生活生产的领域中。例如：在公用工程和环境保护，以及楼宇等方面的自动化领域。不仅实现着对系统和用户的管理，还实现着对设备的测控和数据的显示，以及报警和综合共享一体化等。基于WinSock的远程测控系统在充分利用现有资源的条件下，实时
获取信息和进行控制，以操作便捷和高性能的优势，确保资源分配更为合理。因此，远程测控系统将在通信技术日新月异的今天有着突破性的发展。

　　1WinSock通信原理及编程实现

　　WinSock主要是指由Socket发展能够支持多种协议的网络编程接口。其中，Socket是套接字，是目前网络通信应用程序接口最为先进的接口之一。Socket可以作为不同机主间双向通信的端点：本地机主和远地机主，并构成网络编程界面。Socket的数据交换一般只与同一个域中的Socket进行，只规范支持单一的Internet域，而各种进程在使用该域的时候则采用TCP/IP协议来完成通讯。目前所使用的Socket分为：流Socket和数据报Socket。前者不仅拥有双向有序和无重复的数据流服务，而且还具有无记录边界的数据流服务；而后者虽然支持双向的数据流服务，
但是无法确保它的可靠性和有序性，以及无重复性。其编程的实现是通过WinSockAPI直接与TCP/IP进行通讯。如下图1所示：

　　

　　图1WinSock与应用程序间的联系

　　2基于WinSock的远程测控系统总体结构

　　由于远程测控的现场具有分散性，对测控任务的完成必须要通过多个测控点来实现，例如：对小区的智能管理、对楼宇的监控等等。因此，基于WinSock的远程测控系统的设计可以采用一点对多点的分布式结构，在
具备多点测控功能的条件下实现对远程测控点监控。其系统的结构如下图2所示：

　　

　　图2远程测控系统总体结构

　　通过上图得知该系统由单片机采集系统、本地客户机网络、远程主机网络三方面所构成。单片机采集系统和本地测控客户机两者间的数据采集方式是通过串行通信进行。

　　当远程测控系统处于工作状态的时候，单片机采集系统会对本地客户机所发送的通道地址进行
辨别，辨别的结果如果一致，那么就利用MAX491将所采集的数值发送到本地客户机。其中，远程测控系统还可以同时将采集到的32路数据发送到本地客户机中，并对采集系统进行控制。本地客户机还可以将数据传送到远程主机上，远程主机利用网络能够对指定的监控点进行监控。

　　3基于WinSock的远程测控系统设计

　　3.1系统设计

　　1）单片机与串行通信的设计

　　由于P89LPC935的单片机所构成的采集系统成本低、电路简单，能够在通过系统进行程序的升级，因此，利用型号为P89LPC935的单片机作为单片机采集系统的
关键点，在支持串口通信与ISP的同时，还具有2路D/A与8路A/D转换器。远程测控系统由于要实现数据的采集和显示、系统的初化和A/D转换，以及对单片机的控制和串口数据的发送与接收，因此，该系统在硬件设计方面将采用单片机和ISP编程电路、电压和温度采集，以及型号为MAX491串口通信等方面构成。

　　串行通信主要是进行采样数据的传送，利用广播方式对数据进行发送，在每个采集终端设定地址，当数据发送模式传送采用数据到计算机，计算机通过串行接口模块传送数据并由采集终端监测地址是否属于该通道，如果是将执行数据传送到客户机的命令，相反则不执行命令，以达到控制单片机的目的。

　　2）本地客户机和远程主机的设计

　　由于本地客户机和远程主机都是通过VisualC++的WinSock编程实现，因此本地客户机测控软件主要用来实现对单片机采集系统和远程主机串行通信与网络通信，并建立于客户机数据和控制信息间的交流。远程主机初始化本地窗口，利用Socket建立和绑定本地端口，再用Bind（）指定本机地址。通过侦听端口用Listen（）侦听连接请求，在接收请求后，并通过Send（）函数发出控制指令，在结束通信时利用Close（）函数断开连接服务器关闭；而本地客户机在打开通信信道的时候与特定端口相连接，并向服务器发送请求，直至来建立连接，本地客户机将通过串口通信利用Send（）函数发送单片机采集数据到远程主机中，直接进行控制命令。

　　3）对Socket程序的设计

　　由客户端对监听端口的创建和服务器端对监听Socket的创建。只要数据到达，就会及时与Socket联系，并且客户端为了能够实现服务器端的通信，还要建立一个类CSocketClient。在Listen（）函数监听到连接时，新建CclientSocket通过重载OnAccept（）函数进行处理。在数据进行接收时，则重载OnReceive（）函数进行实现，其中，对数据进行处理的函数为DoProcessData。当接收数据以后，对该接收的数据进行校验和解析，并将解析后的新数据存入动态的数组。最后进行资源的释放，删除所有
不用的Socket。

　　3.2系统实现

　　因为WinSock是种处于底层的数据传输通信技术，并且它扩展于Unix，能够使用所
有的Windows操作系统，所以该技术不仅通信效率很高，而且还具有很好的跨网域特性。对系统的实现
首先要创建Csocket调用类的构造函数对象和创建Socket句柄调用Create成员，利用Create函数向服务器Sock发送连接请求，由Accept函数接收请求。其次要对CSocket对象中的其它成员函数进行调用，并执行Sock的通信与操作。最后要对Csocket对象进行删除。由于WinSock服务器与客户端之间只针对字节流进行传送，因此，只有在服务器与客户端之间建立通信协议，将字节流转换成为控制指令才能进行控制。其远程测控如下图3所示：

　　

　　图3WinSock的远程测控原理

　　随着信息技术的不断发展，网络在全球的遍布，使通讯变得更为容易和方便。目前，远程测控系统的发展方向由集中测控转变成为远程分布式测控。总而言之，基于WinSock的远程测控系统是根据多点远程数据采集的实际需求，结合互联网技术和数据采集技术进行单片机与串行通信的设计、本地客户机和远程主机的设计，以及对Socket程序的设计。从最大程度上扩展传输距离，通过对多个监控点进行数据的检测和控制实现。

　　项目基金号：淮南市科技计划项目资助，项目编号：2011A07913

　　作者简介：

　　曹营（1979-），女，安徽淮南人，本科学历，硕士研究生，安徽理工大学讲师，研究方向：管理科学工程。