声纳信号发生器通信控制模块的设计与实现

摘要：文中针对某型声纳维修训练系统的通信需求，结合声纳信号发生器的特点，提出了基于C／S模式的通信控制模块设计方案。模块采用Winsock网络编程技术实现了客户机与服务器间高速局域网通信，服务器响应客户机的请求后，输出数字控制量并利用PCI-1711的12位D／A转换功能，将数字控制量转换为模拟信号，从而实现声纳信号发生器任意波形产生。试信号发生器输出信号的幅度、频率、脉宽、持续时间等参数均可通过网络通信方式设置，并易于调节。本系统控制灵活，具有较高的实用价值。
关键词：C／S；Winsock；通信控制；声纳信号发生器

在声纳维修训练过程中，通常需要产生一些特殊波形，用于仿真实际信号波形。由于一般信号发生器模式固定、波形不可程控以及精度较低等问题，难以实现参训人员进行实时信号检测。为了满足训练需求和易操作性，提高维修训练效率，声纳信号信号发生器的通信控制采用客户机／服务器的网络模式。客户机／服务器模式发展迅速、占用资源少且通信速率高，已经成为通信控制领域的主要通信标准。

1 总体结构设计
网络通信控制模块采用局域网结构，如图1所示。通过网线连接一台服务器和1000／100Mbps的Ciseo3524交换机，交换机输出端口连接至客户机，保证实时数据传输。

网络通信控制的对象是声纳信号发生器，该信号发生器基于研华公司的PCI-1711多功能数据采集卡，该卡具有16路单端模拟量输入、12位A／D转换器(采样速率可达100 kHz)、两路12位模拟信号输出、16路数字量输入和输出等特点，可通过VC++编程产生正弦波、方波、三角波等任意波形信号，其信号幅度、频率、脉宽、持续时间等参数在硬件允许范围内可根据用户需求而设定。
PCI-1711卡使用时，选用电缆PCI-10168将板卡与接线端子板ADAM-3968相连，声纳信号发生器通过服务器输出的数字控制量。利用PCI-1711的12位D／A转换功能，将数字控制量转换为模拟信号，从而实现任意波形输出。
根据维修训练任务，客户机通过高速局域网与服务器进行通信，将信号发生器的信号参数发送给服务器，服务器响应客户机的请求后，由接线端子板ADAM-3968输出的相应信号，经信号调理后供维修训练人员检测。

2 网络通信控制的设计
2．1 WinSock网络通信
WinSock定义了一套在Windows开发标准下的TCP／IP网络程序接口，并包含了针对Windows的扩展库函数，使程序员能够充分地利用消息驱动机制和异步网络事件选择方式进行编程。Windows Sockets进行网络通信通常运用CAsyncSocket类和派生于CAsyncSocket的CSocket类两种编程模式，这两个类对WinSock API函数进行了封装，使用经过封装的WinSock类可减小编程工作量。在编程时通过对事件处理函数进行重载，用户可以在应用程序中很方便地对套接字发送和接收数据等事件进行处理。
所有Winsock的实现都支持Stream Sockets(流式套接字)和Datagram Sockets(数据报套接字)，Stream Sockets提供有序的、无差错的、面向连接的、无长度限制的双向字节流传输、Datagram Sockets支持双向的数据传输、提供不可靠的、无连接的数据报通信模式，不能保证数据准确传输。
2．2 客户端／服务器模式
利用Socket进行网络编程，涉及到C／S(客户机／服务器)模式，即客户靖向服务器发出请求，服务器接收到请求后提供相应的服务，首先服务器要启动，并打开通信通道，侦听客机方是否有连接请求，待客户机发出请求数据后，根据请求数据提供相应服务。其次客户机要等待服务器的接收应答数据才可继续提出请求。最后，当客户机请求结束后方可关闭通信通道。
用户可通过客户机向服务器发送请求数据，服务器处理该请求并将该数据信息提取后，将信息参数传递给信号发生器，实现波形信号的产生。