Python与LabVIEW初探：基于REST接口的远程访问

2019年1月4日

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最近要实现一套测试系统，功能是改变驱动激光器的脉冲电流，测量对应电流下的发光光谱。实现的主要部分是对测试设备的控制，如脉冲电源、光谱仪等。在设备有LabVIEW的VISA驱动的情况下，这样的控制是很容易实现的，但是因为现有的光谱仪是国产的，配套驱动什么的都不完善，自然就别想着找现成的控制例程了。而且更主要的是，连接光谱仪的计算机与连接脉冲电源等设备的计算机不是一台，两者是通过网线直连的。
如果要在主机端，实现对各种测试设备的控制来实现测量，就涉及对光谱仪软件的远程访问了。
上篇文章探讨了使用简单的UDP通信来实现Python与LabVIEW间的通信。UDP通信固然简单，但是应用在稍微复杂一点的情形，如这里的光谱仪设备的远程访问与控制时，就显得力不从心了。
这里选择的是建立一个很小型的、基于WSGI标准（PEP 3333）的库，可以很容易地在库的基础上编写REST接口。REST，是Representational State Transfer的简称，中文直译为表现层状态转换，其具体形式是每个URI代表服务器上的某种资源，各种HTTP方法（GET，POST，PUT等）对应对服务器资源的某类操作，如POST代表在服务端新建一个资源，GET代表获取服务端的某个资源，PUT代表更新服务端的某个资源。具体的关于REST的介绍网上有很多，这里不再赘述。
在初步了解了REST框架后，我们可以将对远程光谱仪软件的操作与HTTP方法对应起来，如新建一个光谱仪软件窗口对应POST一个软件资源，获取光谱仪采集到的数据使用GET方法等。可以看到REST框架可以满足我们目前的需求。
所以这里，测量系统被分为服务端和客户端两个部分，仪器控制、数据采集统计的功能由客户端实现，而服务端仅作为光谱仪软件的服务器，对客户端的光谱测量请求，返回对应的响应。

测试系统示意图

上图是测试系统的示意图，基本上就是一个简单的请求/响应模型。其中服务端使用Python语言编写了简单的服务器，对windows下，光谱仪软件界面的控制，用到了pywinauto的库；而客户端是LabVIEW编写的，使用VISA控制直接连接的仪器设备，使用HTTP方法与Python服务端进行通信，实现光谱仪的控制与采集。
基于这样一个简单的构架，我们就可以实现上述的LabVIEW端改变电流、得到光谱的功能了。

注：一些踩过的小坑，在LabVIEW服务端使用了开源的JKI-REST-Client，在新建Client实例的时候，默认的header请求头中Content-Type是application/json，而Python中wsgiref库中的simple_server对于POST请求默认是处理application/x-www-form-urlencoded类型的，不修改LabVIEW端的请求头的话会出现write()使用字节实参的错误，所以要修改新建Client实例时的请求头，同时POST的表单也要是application/x-www-form-urlencoded格式。

参考：
[1] Python Cookbook中文版 11.5节 创建一个简单的REST接口
[2] CSDN博客 REST风格的设计原则
[3] 四种常见的 POST 提交数据方式