Python与LabVIEW初探：进程间通信

2018年5月30日

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上文提到了Python在进行数据处理方面的便利，与LabVIEW在仪器通信方面的广泛应用。结合两者的优势，可以方便实现高灵活性的功能，此时，实现两者进程间的通信就显得格外重要。实现Python与LabVIEW间的数据传输有许多种不同方法，这里将采用简单的UDP通信来交换数据，Python与LabVIEW分别作为客户端与服务端工作，下面以一个测量激光器实际功率的简单程序来说明Python与LabVIEW结合的强大。

实验背景

进行实验分析时需要得知激光器在不同设定电流下的光功率，需要对激光器设定一系列电流值，然后记录功率计测量得到的光功率。

功能分析

主要功能分为两部分，一部分为设定电流值与记录光功率，另一部分为UDP通信。
设定电流值可以简单粗暴的使用pywinauto库与keyboard库来实现，步骤为1、pywinauto选择窗口并最大化，2、keyboard输入电流值。纪录光功率需要连接功率计，此处通过LabVIEW的VISA资源与功率计通信，然后调用测量光功率的子VI得到功率值。这两块的功能通过调用Python和LabVIEW各自的库函数可以实现，出于页面简洁的理由这部分代码就省略了，仅仅展示UDP通信部分。
UDP通信部分仅需要实现简单的数据通信功能，Python部分使用sendto()与recvfrom()；LabVIEW部分首先打开选定端口号的UDP服务，然后调用读取UDP与写入UDP的子VI。
总体的工作流程图如下：

测量激光器光功率工作流程图

需求实现

本例中，Python和LabVIEW两部分的功能都十分简单，所以在各自UDP通信的示例上稍作修改就可以满足要求，首先是Python部分的代码：

import signal
import threading
import sys

import socket


# 创建Socket，SOCK_DGRAM指定了这个Socket的类型是UDP
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)  
# 绑定端口:
s.bind(('127.0.0.1', 61557))
# 设置接收超时，此时间应大于服务端完成一次采样的时间
s.settimeout(1)    
print('Bind UDP on 61557...')

# 定义按下Ctrl+C时退出的处理
def client_exit(num, frame):
    print("退出数据收集")
    s.close()    # 关闭Socket
    sys.exit(0)

signal.signal(signal.SIGINT, client_exit)    # 对于KeyboardInterrupt的handlder处理
exit = threading.Event()    # 创建一个event

while not exit.is_set():    # 当exit事件没有set时，循环运行
    s.sendto(b'Client ready.',('127.0.0.1', 61556))    # 向服务端发送数据
    try:
        data, addr = s.recvfrom(1024)    # 接收服务端发送的数据
        print('Received from %.4e:%s.' % (float(data),addr))
    except socket.timeout:
        pass

代码相对直观，while循环前都是一些对象的初始化过程，while循环中包括了客户端发送准备信号和接收服务端数据的socket函数，在接收到服务端发送的data数据之后就可以进行相应处理了。像本例中就是通过while循环遍历包含不同设定电流的列表，然后在单次循环中从LabVIEW服务端接收得到电流对应的光功率，存储在对应的光功率列表中，最后就实现了扫描记录光功率的功能。
另外是LabVIEW部分的代码，基本上也是在LabVIEW自带的UDP通信示例上稍作修改得到的。LabVIEW服务端运行在循环中，当接收到Python客户端发送的数据时开始采集数据，这里调用的VI是光功率计单次测量功率的VI（PM100D Measure Power.vi），也可以改成别的VI例如产生随机数，采集完成后将得到的浮点数转化为字符串，通过UDP发送回Python客户端。

LabVIEW示例-更新数据

当客户端没有发送数据时，忽略超时错误，继续循环。

LabVIEW示例-忽略超时

此时先开始运行LabVIEW服务端，然后运行Python客户端，就可以实现两者间的进程通信，在LabVIEW端和Python端可以看到相互发送的字符串。

参考：
1、UDP编程-廖雪峰的官方网站：https://www.liaoxuefeng.com/wiki/0014316089557264a6b348958f449949df42a6d3a2e542c000/001432004977916a212e2168e21449981ad65cd16e71201000
2、LabVIEW示例：SimpleUDP

全文完

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