摘　要：在簡要介紹Java語言和PCL839卡的基礎上，通過編程來實現(xiàn)對智能節(jié)點PCL839卡的遠程控制．
　　關鍵詞：ava；PCL839；遠程控制；本地方法

Remote Controlling the Intelligent Terminal by Java Based on LAN

Zou Huajun, Zeng Yuxing
(Dept. of Mechanical ＆ Electronical Engineering, Guangdong Industrial University, Guangzhou 510090)

　　Abstract　Based on briefly introducing Java and PCL839 card, a method of remote controlling the intelligent terminal (PCL 839 card) is describe.
　　Key word　Java; PCL839; Remote control; Mative Method

　　當前Internet的技術發(fā)展異常迅猛，對Internet技術的利用也如火如荼。許多集科研與生產(chǎn)為一體的部門本身就存在著一個網(wǎng)絡，然而對這些網(wǎng)絡的利用還遠遠沒有充分發(fā)揮Internet網(wǎng)絡的潛力,尤其在控制領域。目前計算機界流行著SUN公司的一句名言"網(wǎng)絡就是計算機"，而隨著控制領域應用網(wǎng)絡技術的進一步研究，又迎來了新的一句名言"網(wǎng)絡就是控制"。本文正是以此為起點，在現(xiàn)有局域網(wǎng)絡的基礎上，應用Java編程語言，實現(xiàn)對智能或可編程遠程終端的控制。下面以可編程的PCL839卡為例，介紹實現(xiàn)其遠程控制的一種方案。

1 Java語言

　　Java語言是SUN公司于1995年5月推出的新一代面向對象的計算機通用編程語言，是繼WWW之后又一引起世界轟動的產(chǎn)品。Java語言的特點是跨平臺和強大的網(wǎng)絡編程功能。在Java語言誕生之前，Internet已存在，所以Java語言本身就封裝了大量進行網(wǎng)絡編程的類庫，使得網(wǎng)絡編程功能強大，同時又簡化了網(wǎng)絡編程的操作。因此利用Java語言可以開發(fā)出功能強大的網(wǎng)絡應用程序。

2 PCL839卡

　　研華公司的PCL839卡是一種高速步進電機驅動卡，采用光隔保護，抗干擾能力強，具有數(shù)字I/O口，可以采樣其他現(xiàn)場數(shù)據(jù)等。它簡化了步進電機的控制。PCL839卡內部有3個獨立的脈沖發(fā)生器，能夠同步產(chǎn)生脈沖控制3個電機，每個脈沖發(fā)生器每秒可以產(chǎn)生1至16k個脈沖。

3 遠程控制

3.1 遠程控制機和現(xiàn)場工控機的互連
　　在現(xiàn)有局域網(wǎng)絡基礎上構成的互連系統(tǒng)如圖1。實現(xiàn)遠程控制，首先必須實現(xiàn)遠程控制機對現(xiàn)場工控機的控制，再由工控機對PCL839卡加以控制。
　　應用Java語言進行網(wǎng)絡程序的開發(fā)可以采取3種方法：URL(統(tǒng)一資源定位器)、Socket(套接字)、Datagram(數(shù)據(jù)包)。URL一般用于Web上某一特定資源的獲取，不適合于底層應用程序的開發(fā)；Datagram是以不可靠傳輸協(xié)議UDP為基礎的，但對于現(xiàn)場中的數(shù)據(jù)，必須保證傳輸?shù)目煽亢蜏蚀_，因此對于該網(wǎng)絡通信程序一般采用基于可靠傳輸協(xié)議TCP基礎上的Socket編程加以實現(xiàn)。



圖1 遠程控制機和現(xiàn)場工控機互連結構圖

　　對本方案網(wǎng)絡應用程序的開發(fā)，采用Server/Client方式，以遠程控制主機為服務器，每個工控機為客戶端�？蛻魴C的程序開發(fā)如下所示：
　　public class agnetclass
　　{public static void main(String args[])
　　{try {
　　　　　　　Socket agentsocket=new Socket
　　("remotecontrolcomputer",5555);
　　　　　　　PrintStream os=new PrintStream(agentsocket.getOutputStream());
　　　　　　　DataInputStream is=new DataInputStream(agentsocket.getInputStream());
　　　　　　　StringBuffer buf=new stringBuffer(50);
　　　　　................
　　　　　　　}catch(IOException e){};
　　}
　　}
　　在該程序段中,首先定義一個客戶端socket,通過該agent socket與遠程控制機remote control computer建立連接，并且指定程序使用的端口號，該端口號應大于1024，以避免與系統(tǒng)的端口號發(fā)生沖突；然后定義輸出和輸入流os和is ，輸出流是從客戶機向服務器發(fā)送信息的通道，輸入流是服務器向客戶機傳遞命令和參數(shù)的途徑；再定義數(shù)據(jù)緩存區(qū)，用于把服務器傳過來的命令和參數(shù)與其它程序段進行交互。在整個程序段中用try catch語句進行異常捕獲。
　　服務器段的程序編制應與客戶端程序的編制相適應，由于一個遠程控制機可以控制多臺現(xiàn)場工控機，所以服務器程序必須采用多線程機制，這也是Java語言的一大特色。服務器端的程序編寫如下：
　　public class serverclass
　　{public static void main(String args[])
　　{ boolean listen;
　　try {
　　　　ServerSocket serversocket =new ServerSocket(5555);
　　　　}catch(IOException e){};
　　　　　　　while(listen)
　　{
　　Socket agentsocket=serversocket.accept();
　　}catch(IOException e){};
　　new serverthread(agentsocket).start();
　　..........
　　}}
　　class serverthread extends Thread{
　　Socket socket=null;
　　serverthread(Socket socket)
　　{super("serverthread");
　　this.socket=socket;}
　　public void run(){
　　　　　　try{
　　DataInputStream　　is=new　　DataInputStream(new BufferedOutputStream (socket. getOutputStream()));
　　PrintStream os=new PrintStream (new BufferedOutputStream (socket.getOutputStream (),5555),false);
　　..........
　　}catch(IOException e){}; }
　　該程序段由兩個類組成：主類和線程類。主類負責建立服務器套接字server socket，端口號必須與客戶機的端口號一致，然后通過server socket的accept方法創(chuàng)建一個套接字接口，專門處理與客戶機的通信；線程類用于創(chuàng)建一個新的線程，負責處理各個現(xiàn)場工控機的輸入和輸出請求。在線程類程序段中，首先創(chuàng)建一個構造方法，用于初始化一個新的線程，然后再定義一個輸入和輸出流。該服務器程序的設計是以各客戶程序用同一個端口號向服務器發(fā)出服務請求，服務器程序在端口處偵聽各個客戶的請求，創(chuàng)建多個線程，依次處理。當然各個客戶端也可以采用不同的端口號向服務器發(fā)出請求，服務器相應地也創(chuàng)建不同端口號的線程與端口號一致的客戶端進行通信。
　　遠程控制主機服務器程序必須具有與數(shù)據(jù)庫進行動態(tài)交互的能力。數(shù)據(jù)庫中存放著大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)以及控制現(xiàn)場操作的參數(shù)和命令等。服務器程序中的某一線程體負責對數(shù)據(jù)庫的存取、修改和維護等操作，Java語言通過JDBC實現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫的連接，該功能類的實現(xiàn)方法如下：
　　public class database
　　{public void drivedata()
　　{String url="JDBC:odbc:component";
　　　　..........
　　try{
　　Class.forName("sun.jdbc.odbc.JDBCODBCDriver");
　　Connection con=DriverManager.getConnection(url);
　　　　..........
　　}catch(SQLException se){};
　　}
　　該程序段最主要的功能是加載JDBC數(shù)據(jù)庫驅動程序，使得Java語言能夠通過驅動程序訪問數(shù)據(jù)庫。

4 利用Java語言的本地方法技術

　　由于Java語言的跨平臺特性，所以使得Java語言無法操作硬件。對智能節(jié)點的控制只能采用第三方語言進行，例如C或匯編語言。而整個工控機的通信部分由Java語言編寫，為實現(xiàn)遠程主機對智能節(jié)點的控制，就必須實現(xiàn)Java語言與其它語言的結合。令人欣慰的是Java語言擴充了這方面的功能，可以與C和C++語言完美無缺地結合起來，這雖然在某種程度上犧牲了移植性，卻使Java語言能夠和具體的環(huán)境打交道，具備了驅動硬件的能力。在本文所討論的例子中，PCL839卡的應用和驅動程序是用C語言開發(fā)的，Java語言把C語言編制的程序做成本地方法體，從而實現(xiàn)對PCL839卡的控制。
　　對智能節(jié)點的驅動程序用C語言編寫,程序中所采用的函數(shù)大部分是研華公司開發(fā)的C庫函數(shù)，利用這些庫函數(shù)可以開發(fā)出高效的應用程序，驅動步進電機完成各種操作。因此把這些程序集成為Java本地方法體，成為用Java語言實現(xiàn)遠程控制的關鍵技術。其程序段如下：
　　int pcl839dirve()
　　　{ …………………………
　　　　　int i ;
　　　　　clrscr();
　　　　　set_base(0x2c0); /* 設置pcl839的基地址*/
　　set_mode(CH1,DIR); /* 設置pcl839通道1 "Direction" mode */
　　set_mode(CH2,DIR); /* 設置pcl839通道2 "Direction" mode */
　　set_mode(CH3,PUS); /* 設置pcl839通道3"Pulse" mode */
　　set_speed(CH123,600,3000,600); /* 設置pcl839通道速度 */
　　pmove(CH123 , P_DIR,FH,4000 , N_DIR,FH,2000 , P_DIR,FH,4000);
　　waitrdy(CH123); /* 等待所有通道就緒*/
　　cmove(CH123 , N_DIR,FH , N_DIR,FH , N_DIR,FH);
　　………………………/*進行具體的現(xiàn)場操作,以下的程序語句僅作為演示*/
　　　　printf("按任何鍵降速...");
　　　　getch();
　　　　printf("\n");
　　　　slowdown(CH123); /* 把通道1,2,3降速到低速狀態(tài)*/
　　　　for(i=2999;i>-1;i--)
　　　　　{ cprintf("%d \r",i);
　　　　　　delay(1);
　　　　　}
　　　　stop(CH123); /* 通道停止運行*/
　　　　return(0);
　　}
　　對于工控機，Java程序的編寫必須集成本地方法。對于本地方法的集成采取以下步驟：首先在一個Java程序中定義一個本地的方法，編譯該Java代碼；然后當用JDK環(huán)境下的JavaH命令創(chuàng)建一個C語言的頭文件時，必須注意其中的類結構和函數(shù)定義，接著創(chuàng)建一個Stub文件，Stub文件中包含與其C結構緊密聯(lián)系在一起的C代碼；Stub文件建立以后，編寫相應的C代碼，在原有的C代碼前面必須加上《stubpreamble.h》和《drive.h》兩個頭文件；最后再由
VC++等集成開發(fā)環(huán)境將C語言程序編譯成DLL程序，這樣就實現(xiàn)了本地方法的集成。對于工控機的本地程序按以上步驟完成以后，工控機的主程序編制如下：
　　public class main
　　{public static void main(String args[])
　　{ .............
　　/*負責與遠程控制主機通信部分的程序段
　　new drive().pcl839drive();
　　　　.............
　　}}
　　public class dirve
　　{public native void pcl839drive();
　　.........
　　static{
　　System.loadLibrary("drive");
　　.........} }
　　該段程序由主類和本地方法類組成，主類除完成通信部分的程序外，還必須實例化本地方法類，并且調用本地方法；本地方法類在定義本地方法時，必須加上關鍵詞native，并且程序段中有一段靜態(tài)代碼，該靜態(tài)代碼通過系統(tǒng)函數(shù)為本地方法類加載drive庫。
　　通過采用Java語言編程技術，就可以實現(xiàn)本地方法的集成和網(wǎng)絡的通信，有效地把控制主機和遠程主機通過網(wǎng)絡連接起來，以實現(xiàn)遠程控制。該套方案是在已有本地局域網(wǎng)絡的基礎上建成的，充分利用了Java網(wǎng)絡編程和集成本地方法的技術，具有經(jīng)濟實惠和高效的特點。由于Java的平臺無關性，使得Java在與本地方法的集成中隱藏了大量的技術細節(jié)。因而進一步對Java的關鍵技術開展研究，充分和高效地利用這一富有特色的語言，實現(xiàn)對底層智能節(jié)點的控制，達到網(wǎng)絡監(jiān)控的目的，無疑是一個非常有意義的課題。