Capitolo 1 – Introduzione
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Capitolo 1
1.1 Introduzione
Il presente lavoro s’inserisce nell’ambito dei sistemi didattici software e hardware sviluppati presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione.
Requisito fondamentale per gli insegnamenti professionalizzanti dei corsi di laurea in ingegneria è lo svolgimento di un consistente numero di esercitazioni
sperimentali durante le quali lo studente può verificare e mettere in pratica, in laboratorio, quanto appreso dal punto di vista teorico durante le lezioni in aula.
Purtroppo, in molti casi, questa esigenza deve confrontarsi con vari problemi, primo fra tutti la difficoltà di avere a disposizione capienti aule didattiche attrezzate con strumenti di misura - in genere assai costosi - replicati su più banchi.
Inoltre, anche quando tali aule attrezzate sono disponibili, il loro uso è, comunque , generalmente limitato alle sole ore previste per le esercitazioni.
A questi aspetti si deve aggiungere il rischio che strumenti costosi possano essere danneggiati a causa di un utilizzo non corretto da parte di utenti inesperti.
Il progetto che ci apprestiamo a descrivere consiste nella realizzazione di un sistema per il controllo remoto tramite web di apparecchiature per un utilizzo didattico degli strumenti nel corso di Progettazione e Simulazione di Trasmissioni Numeriche.
In particolare lo scopo è stato quello di creare un modello di struttura utilizzabile per il controllo, tramite personal computer, di strumenti di misura dotati di interfaccia GPIB e di adattarlo all’analizzatore di trasmissioni digitali HP3784A e all’oscilloscopio Agilent 54641 A .
Questo consente lo svolgimento di attività sperimentali in modalità remota che
utilizzano hardware, cioè basate su strumentazione ed apparati reali permettendo allo studente di lavorare con dati reali acquisiti in laboratorio dallo strumento hardware, e non derivanti da una simulazione software del sistema.
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Il controllo remoto della strumentazione e l’elaborazione locale dei dati acquisiti avviene tramite una strumentazione virtuale (Virtual Instrument, VI) realizzata utilizzando l’ambiente di sviluppo software LabVIEW™ della National Instruments (NI).
Agendo sui comandi della VI, l’utente può utilizzare lo strumento come se lo avesse fisicamente davanti a sé e trasferire sul proprio PC i risultati della misura sotto forma di dati o grafici.
Sono stati inoltre realizzati quattro manuali : due per illustrare la procedura di setup delle apparecchiature , uno per illustrare il funzionamento dell’applicativo lato client e uno per illustrare il funzionamento dell’applicativo lato server.
E’ stato realizzato inoltre un sito internet attraverso il quale è possibile visualizzare e scaricare le guide già citate e visualizzare gli strumenti disponibili per il controllo remoto. Si è scelto di adottare una programmazione a moduli per consentire il riutilizzo di blocchi di codice per future applicazioni .
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1.2 Architettura del sistema
Il sistema proposto, la cui architettura è illustrata in Figura 1, è composto da uno strumento che effettua le misure su dispositivi reali, da PC-client sui quali è disponibile un eseguibile che permette l’accesso al sistema e da un PC-server che consente la comunicazione tra gli strumenti reali e i client.
Fig. 1.1 : Architettura del sistema
La comunicazione tra pc-server e strumento avviene mediante interfaccia GPIB, in quanto la maggior parte degli strumenti di misura è dotato di tale interfaccia che rappresenta uno standard molto diffuso a livello industriale. Inoltre, l’ambiente LabVIEW è dotato di funzioni predefinite per la gestione di questo tipo di comunicazione in modo estremamente semplice. La comunicazione tra PC-client e PC-server avviene invece mediante protocollo TCP-IP . Questa scelta deriva dal fatto che questo tipo di comunicazione è quello usato da internet e, dunque, il sistema proposto è utilizzabile da qualunque PC connesso in rete, ovunque si trovi e comunque sia connesso ad internet .
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Oltre a gestire la comunicazione con lo strumento il PC-server deve poter ricevere le richieste di connessione di nuovi PC-client, le richieste di connessione e controllare quali PC-client sono al momento connessi e provvedere all’invio dei dati al PC-client connesso. Per evitare abusi si è scelto di non collegare direttamente il pc server alla rete pubblica ma di lasciarlo su una rete locale protetta da firewall.
Il client conosce in definitiva l’indirizzo IP del firewall della rete locale del laboratorio di sistemi di trasmissione hardware .
Il firewall riceve le richieste di connessione e reindirizza verso l’IP del pc server soltanto i pacchetti indirizzati alla porta 80 e 2000 che sono le uniche due porte utilizzate dal sistema . La porta 80 viene utilizzata dal web server di labVIEW per gestire le richieste fatte attraverso il browser durante il controllo remoto dell’apparecchiatura mentre quella 2000 consente il dialogo tra gli applicativi lato client e server.
In questo modo eventuali richieste di altro tipo e su altre porte non vengono inoltrate verso la rete locale del laboratorio.
