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Tcpip Instruments in Matlab中连接和调试采用TCP/IP协议的仪器

A:师兄，Matlab可以做什么？
B:除了生孩子，什么都会。（这下你懂师兄的意思了吧）
A:【星星眼】哦，那我还是可以帮兰陵王生孩子！
B:【倒】

先来一点跟Matlab无关的内容，现在很多仪器做得非常先进，只需要两根线，一根电源线，一根网线（RJ45）。连接到交换机，就能通过TCP/IP或者UDP协议控制仪器、采集数据。这样的仪器通常内置了IP地址和物理地址，那么首先就有一个问题。当不同的预设IP的仪器要一起使用（在同一台电脑上进行采集），会发生需要跟不同网段的仪器连接的问题。这个时候就需要在电脑上设置路由。下面就是如何在Windows系统上设置路由的方法。

多个不同网段的仪器的连接

我们假设有两台仪器：

  1. 191.30.88.40
  2. 192.168.0.102

这两个仪器网段不同，就是说要求我们的电脑设置ip地址在两个网段上。这个时候就需要设置多路路由。

首先，打开网络的属性。具体在设置-网络和Internet-网络和共享中心。在这里点击，活动链接（图中蓝色的链接）。

这样就打开了网络连接的状态窗口，在这里点击属性。

打开属性窗口，选择Internet协议版本4（TCP/IPv4），双击，或者点击下方圈出的属性。

在这个属性页面，我们设置一个仪器要求的网段。首先勾选使用下面的IP地址，填写：

  • IP地址：191.30.88.1
  • 子网掩码：255.255.255.0
  • 默认网关：空着也没问题

然后点击高级。

在高级设置页面，这里的已启用DHCP处就应该显示我们刚才设置的IP地址和子网掩码。在这里，增加另外一台仪器的IP地址和子网掩码。点击添加，填写：

  • IP地址：192.168.0.1
  • 子网掩码：255.255.255.0

一路确定，就可以同时访问两个仪器。在cmd/powershell窗口测试：

1ping 191.30.88.40
2ping 192.168.0.102

Matlab中的Tcpip对象

Matlab中的Tcpclient对象是用来连接和调试采用TCP/IP协议的仪器的。这里的理解就是，仪器相当于是一个服务器，我们的电脑相当于是一个客户端。我们通过Tcpclient对象来连接仪器，发送命令，接收数据。

创建Tcpipclient对象

1t = tcpclient('xx.xx.xx.xx', 5025);

这里最主要的就是IP地址和端口号，这两个信息请查看说明书或者给供货商致电询问。

有了这个对象，我们就能发送命令、接收数据。

我们可以执行properties(t)来查看这个对象的属性，执行methods(t)来查看这个对象的方法。这个仅仅作为练习。

记得这里，客户端对象的属性可以在创建的时候设置，也可以在创建之后设置。

  • t.Address：IP地址，只能在创建的时候设置。
  • t.Port：端口号，只能在创建的时候设置。
  • t.Timeout：设置超时时间，单位是秒。可以在创建的时候设置，也可以在创建之后设置。
  • t.ConnectTimeout：设置连接超时时间，单位是秒。可以在创建的时候设置，也可以在创建之后设置。

客户端对象还有些跟数据发送和读取有关系的属性，可以参考文档。

还有一对函数也是Matlab中很常用的，set/get。

1set(t, 'Timeout', 10);
2get(t, 'Timeout');

还可以只带一个参数，get列出所有的属性和它们的值，set列出所有能够用set设置的属性。

 1get(t)
 2                   Address: 'localhost'
 3                      Port: 8808
 4         NumBytesAvailable: 0
 5           NumBytesWritten: 0
 6            ConnectTimeout: Inf
 7       EnableTransferDelay: 1
 8                   Timeout: 10
 9                  UserData: []
10                 ByteOrder: "little-endian"
11                Terminator: "LF"
12         BytesAvailableFcn: []
13    BytesAvailableFcnCount: 64
14     BytesAvailableFcnMode: "off"
15          ErrorOccurredFcn: []

1set(t)
2                   Timeout: {}
3                  UserData: {}
4                 ByteOrder: {}
5                Terminator: {}
6         BytesAvailableFcn: {}
7    BytesAvailableFcnCount: {}
8     BytesAvailableFcnMode: {}
9          ErrorOccurredFcn: {}

下面就简单介绍一下Tcpclient对象的用法。

Tcpclient对象的用法

测试服务器

当然，我们对仪器进行测试还是挺麻烦的，Matlab提供了一个回声服务器可以用于测试我们实现的客户端功能。

1% Start the server of the echo service on port 8808
2% Introduced before R2006a
3port = 8808;
4echotcpip('on', port);

这个端口，开在了localhost的8808端口上。当我们不需要时，可以再次调用这个函数关闭服务器。

1% Stop the echo server
2% Introduced before R2006a
3echotcpip('off');

模式一：字符串模式

对于字符串模式，我们可以使用writeline和readline方法。这里的读取和发送都涉及到一个终止符，这个终止符可以通过configureTerminator方法设置。

1t = tcpclient('localhost', 8808);
2configureTerminator(t, "CR/LF");
3writeline(t, "Hello, world!");
4data = readline(t);
5disp(data);
6% Hello, world!
7clear t;

这里writeline会自动添加终止符，readline会读取到终止符为止的数据并返回不包含终止符的数据。

模式二：二进制模式

对于二进制模式，我们可以使用write和read方法。这里的读取和发送都是字节流，没有终止符。

 1t = tcpclient('localhost', 8808);
 2write(t, uint8([1, 2, 3, 4, 5]));
 3data = read(t, 5);
 4disp(data);
 5
 6write(t, [4, 3, 2, 1 , 0], "double")
 7data = read(t, 5, "double");
 8disp(data);
 9% 4 3 2 1 0
10
11clear t;

回调函数

我们可以通过configureCallback方法设置回调函数，当有数据到达时，会调用这个回调函数。此外，回调函数有3种状态：

  • byte：当有字节到达时调用。
  • terminator：当有终止符到达时调用。
  • off：停止。
 1t = tcpclient('localhost', 8808);
 2
 3myCallback = @(src, ~)disp(readline(src));
 4
 5configureCallback(t, "terminator", myCallback);
 6
 7writeline(t, "Hello, world!");
 8pause(1);
 9
10clear t;

当然要记得先打开8880端口的回声服务器。

通过回调函数，就能设置当有数据到达时，自动调用这个函数。这在某些场景下是非常有用的。

总结

  1. 设置多路路由，可以同时访问不同网段的仪器。
  2. Tcpclient对象是用来连接和调试采用TCP/IP协议的仪器的。
  3. 回声服务器可以用于测试我们实现的客户端功能。
  4. 我们也可以构造tcpserver对象，用于接收客户端的请求，留到下回。

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|-->matlab |-->methods |-->properties |-->tcpipclient |-->echotcpip |-->writeline |-->readline |-->configureTerminator |-->configureCallback

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