Python与LabVIEW初探:基于REST接口的远程访问

2019年1月4日


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

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