- 核心概念：理解 TCP 服务器的工作原理。
- 创建步骤：使用 LabVIEW 的函数节点，一步步构建一个功能完整的 TCP 服务器。
- 完整代码示例：提供一个可以直接运行的 VI 示例。
- 高级主题与最佳实践：如何处理多客户端、错误和性能优化。
核心概念：TCP 服务器如何工作？
想象一个餐厅：服务器就是服务员，客户端就是顾客。
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准备就绪 (Listen)：餐厅开门，服务员（服务器）站在门口，准备好迎接顾客，在 TCP 中，这叫做“监听”，服务器会绑定到一个特定的 IP 地址和端口号，然后进入监听状态，等待客户端的连接请求。
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顾客到来 (Connect)：顾客（客户端）来到餐厅，对服务员说“我要一张桌子”，在 TCP 中，这叫做“连接”，客户端向服务器的 IP 地址和端口号发起连接请求。
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建立连接 (Accept)：服务员同意了顾客的请求，并引导他到一张桌子，在 TCP 中，服务器“接受”了连接请求，一个唯一的通信通道（我们称之为“连接句柄”或“Socket ID”）被建立，这个通道是专门为这个客户端服务的。
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点单与上菜 (Read/Write)：顾客（客户端）可以通过这个通道向服务员（服务器）发送点单信息（写入数据），服务员也可以通过这个通道将菜品（读取数据）送到顾客桌上，这个过程是双向的。
（图片来源网络，侵删） -
顾客离开 (Close)：用餐结束，顾客离开，服务员清理桌子，在 TCP 中，客户端或服务器任一方都可以关闭连接，释放资源。
关键点：
- IP 地址：如果服务器和客户端在同一台电脑上，可以使用特殊的环回地址
0.0.1或localhost。 - 端口号：一个 0-65535 之间的数字，注意，0-1023 是系统保留端口，建议使用 1024 以上的端口，并且确保该端口没有被其他程序占用。
- 连接句柄：这是一个数字，一旦服务器接受了一个客户端的连接，LabVIEW 就会为这个连接分配一个唯一的句柄，之后所有的读写操作都必须使用这个句柄，而不是最初的监听端口。
创建步骤：使用 LabVIEW 函数
打开 LabVIEW，创建一个新的 VI，在 函数选板 -> 编程 -> 协议 -> TCP 中，你可以找到所有需要的函数。
步骤 1：创建并配置 TCP 服务器（监听）
- 从函数选板拖出 TCP 创建监听器 节点到框图上。
- 端口：右键点击端口输入，创建一个常量，
8080。 - 超时毫秒：这个参数决定了服务器在等待连接时最多等待多久，如果设为
0，它会无限期等待，可能会阻塞程序，设为-1表示不等待，通常可以设置一个较大的值，10000(10秒)。 - 输出：
- TCP 网络句柄：这是一个“监听句柄”，用于后续的“等待连接”操作。
- 错误输出：必须始终连接错误簇，这是 LabVIEW 编程的良好实践。
步骤 2：等待客户端连接
- 拖出 TCP 等待连接 节点。
- 网络句柄：连接到上一步 TCP 创建监听器 的输出。
- 超时毫秒：设置一个合理的超时时间，
10000。 - 输出：
- 连接 ID：这是最重要的输出！ 一旦客户端连接成功，这个节点就会返回一个唯一的“连接句柄”，之后所有的读写操作都将使用这个 ID。
- 远程地址：可以显示连接客户端的 IP 地址，用于调试。
- 错误输出：再次连接错误簇。
步骤 3：读取客户端数据
- 拖出 TCP 读取 节点。
- 连接 ID：连接到上一步 TCP 等待连接 的输出。
- 超时毫秒：设置读取超时，
10000。 - 字节读取至：可以选择读取到一个字符串或一个字节数组，对于文本通信，使用字符串。
- 输出：
- 读取结果：从客户端读取到的数据。
- 实际读取字节数：读取了多少字节的数据。
- 错误输出。
步骤 4：向客户端写入数据（响应）
- 拖出 TCP 写入 节点。
- 连接 ID：同样连接到 TCP 等待连接 的输出。
- 超时毫秒：设置写入超时。
- 字符串至字节：输入一个你想要发送给客户端的字符串。
- 错误输出。
步骤 5：关闭连接
- 拖出 TCP 关闭 节点。
- 连接 ID：连接到 TCP 等待连接 的输出。
- 错误输出。
步骤 6：关闭监听器
当服务器程序结束时,或者你不想再接受新连接时，需要关闭监听器。
- 拖出 TCP 关闭 节点。
- 网络句柄：连接到最初的 TCP 创建监听器 的输出。
- 错误输出。
完整代码示例
下面是一个简单的单客户端 TCP 服务器的完整框图和前面板代码。
前面板
- 一个字符串指示器,用于显示从客户端接收到的消息。
- 一个字符串输入控件,用于输入要发送给客户端的响应消息。
- 一个布尔按钮,用于“停止服务器”。
框图代码
代码逻辑解释：
- 初始化：
TCP 创建监听器在端口 8080 上创建一个监听器。 - 主循环：使用一个
While Loop来持续运行服务器。 - 等待连接：
TCP 等待连接阻塞在循环中，直到有客户端连接。 - 数据处理：
- 一旦连接建立,
TCP 读取节点会立即尝试从客户端读取数据。 - 读取到的数据会显示在前面板的“接收消息”指示器上。
TCP 写入节点会将前面板“发送响应”输入框中的内容发送回客户端。
- 一旦连接建立,
- 错误处理：
错误簇在整个流程中传递，任何一个节点出错都会导致循环停止。 - 关闭连接：在循环的最后，
TCP 关闭节点会关闭与当前客户端的连接，以便服务器可以返回TCP 等待连接，去接受下一个客户端的请求。 - 停止条件：如果用户点击了“停止服务器”按钮，
While Loop会停止。 - 清理：
TCP 关闭节点（在循环外）会关闭最初的监听器，释放端口资源。
高级主题与最佳实践
A. 如何处理多个客户端？
上面的例子一次只能服务一个客户端,当它为一个客户端服务时，无法响应其他客户端，要实现多客户端，你有两种主要方法：
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多线程（生产者/消费者模式）：这是 LabVIEW 中最强大、最推荐的方法。
- 消费者：一个循环，负责
TCP 等待连接，一旦有新客户端连接，它就启动一个新的 并行 VI（例如使用“启动 VI”节点），并将连接 ID传递给这个新 VI。 - 并行 VI：这个独立的 VI 拥有自己的循环，专门负责与这个客户端进行
TCP 读取和TCP 写入通信，当通信结束时，它关闭自己的连接并退出。 - 优点：结构清晰，易于管理，性能好。
- 缺点：稍微复杂一些。
- 消费者：一个循环，负责
-
状态机：在一个循环内，使用一个移位寄存器来保存当前的状态（
IDLE,CONNECTED,READING），并通过条件结构来执行不同的操作，这种方法不推荐用于真正的多客户端，因为它仍然是单线程的，容易造成阻塞。
B. 错误处理至关重要
网络通信非常不可靠,客户端可能突然断电、拔掉网线，或者网络出现抖动，你的程序必须能够优雅地处理这些错误。
- 始终检查错误簇：每个 TCP 函数节点之后都应该跟一个错误处理逻辑。
- 使用
错误代码至错误信息函数：当发生错误时，将错误代码转换成可读的字符串，方便调试。 - 在
TCP 读取中处理连接断开：如果客户端正常关闭连接，TCP 读取节点可能会返回一个错误，或者读取到 0 字节，你需要检测这种情况，并主动关闭连接 ID。
C. 数据格式问题
TCP 是一个流式协议，它只负责把数据发送到对方，不关心数据的边界，客户端连续发送 "Hello" 和 "World"，服务器可能会在一次 TCP 读取 中读到 "HelloWorld"，或者在两次读取中分别读到 "He" 和 "lloWorld"。
为了解决这个问题,客户端和服务器必须约定一个数据格式，常见的方法有：
- 固定长度：规定每次发送的数据都是固定大小的（1024 字节），如果数据不足，需要用空格或特定字符填充。
- 特殊分隔符：在每个数据包的末尾添加一个特殊的、不会在数据中出现的分隔符（如换行符
\n、回车符\r，或者\x00），服务器循环读取，直到遇到分隔符，就认为一个完整的数据包到了。 - 长度前缀：在每个数据包的开头加上这个数据包的长度（用一个 4 字节的整数表示后面有多少字节的数据），服务器首先读取 4 个字节得到长度
N，然后再循环读取N个字节来获取完整的数据包，这是最健壮的方法。
D. 使用“配置 TCP 服务器”Express VI
对于快速原型开发,LabVIEW 提供了一个 配置 TCP 服务器 Express VI（在函数选板的“Express”->“输入”中），它可以自动为你生成大部分上述代码，包括读取、写入和错误处理，大大简化了开发过程，但了解底层函数的工作原理对于调试和实现复杂逻辑仍然是必不可少的。
