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【MATLAB TCP/IP客户端与NetAssist上位机双向通信实战指南】

news 来源：原创 2025/9/1 10:46:28

MATLAB TCP/IP客户端与NetAssist上位机双向通信实战指南

一、前言

在工业控制和数据采集领域，TCP/IP通信是最常用的网络通信协议之一。MATLAB作为强大的科学计算软件，与各种上位机软件(如NetAssist)进行通信可以实现数据采集、设备控制和实时监控等功能。本文将详细介绍如何使用MATLAB开发TCP/IP客户端，实现与NetAssist上位机的双向实时通信，并提供两个完整Demo程序。
在这里插入图片描述

二、环境准备

1. 软件需求

MATLAB (建议R2016b或更新版本)，我用的2023b
NetAssist 网络调试助手
Windows/Linux 操作系统，测试平台式Win11

2. 网络配置

确保两台设备在同一局域网内，或使用本地回环地址(127.0.0.1)进行本地测试。

三、MATLAB TCP客户端实现

1. 基础版TCP客户端(命令行交互)

function TCPClientDemo()% 修复版TCP客户端Demo% 修复问题:%   - ESC键无法中断连接的问题%   - 完善资源清理% 使用方法:%   1. 在NetAssist中启动TCP服务器(如8080端口)%   2. 运行本程序%   3. 按ESC键可正常退出程序% 清空工作区clearvars -except keepVariables;% 连接参数serverIP = '127.0.0.1';serverPort = 8080;% 创建TCP对象trytcpObj = tcpclient(serverIP, serverPort, 'Timeout', 5);fprintf('成功连接到服务器 %s:%d\n', serverIP, serverPort);catch MEerror('连接失败: %s', ME.message);end% 创建图窗用于ESC键检测fig = figure('Name', 'TCP客户端 - 按ESC退出', ...'NumberTitle', 'off', ...'KeyPressFcn', @(src,event)keyPressCallback(src, event.Key));% 共享变量isRunning = true;startTime = datetime('now');fprintf('[%s] TCP客户端已启动 (按ESC退出)\n', datestr(now, 'HH:MM:SS'));% 主通信循环while isRunning && ishandle(fig)try% ========== 接收处理部分 ==========if tcpObj.BytesAvailable > 0data = read(tcpObj, tcpObj.BytesAvailable);% 尝试解码为UTF-8中文trystrData = native2unicode(data, 'GB2312');fprintf('[%s] 收到: %s\n', datestr(now, 'HH:MM:SS'), strData);% 收到数据后自动回复(实现双向通信)replyMsg = ['已收到: ' strData];sendData(tcpObj, replyMsg);catchfprintf('[%s] 收到二进制数据(Hex): %s\n', ...datestr(now, 'HH:MM:SS'), dec2hex(data'));endend% ========== 发送测试数据部分 ==========% 示例：每隔5秒发送测试数据if seconds(datetime('now') - startTime) >= 5sendData(tcpObj, '测试消息 from MATLAB');startTime = datetime('now');  % 重置计时end% 短暂暂停避免CPU过高pause(0.1);catch MEfprintf('[%s] 错误: %s\n', datestr(now, 'HH:MM:SS'), ME.message);isRunning = false;endend% 清理资源cleanupResources(tcpObj, fig);% 嵌套函数：发送数据function sendData(tcpObj, text)utf8Data = unicode2native(text, 'GB2312');write(tcpObj, utf8Data);fprintf('[%s] 已发送: %s\n', datestr(now, 'HH:MM:SS'), text);end% 嵌套函数：按键回调function keyPressCallback(~, key)if strcmp(key, 'escape')fprintf('[%s] 检测到ESC键，关闭连接...\n', datestr(now, 'HH:MM:SS'));isRunning = false;if ishandle(fig)close(fig);endendend% 嵌套函数：清理资源function cleanupResources(tcpObj, fig)% 关闭TCP连接if exist('tcpObj', 'var') && isvalid(tcpObj)delete(tcpObj);fprintf('[%s] TCP连接已关闭\n', datestr(now, 'HH:MM:SS'));end% 关闭图窗if exist('fig', 'var') && ishandle(fig)close(fig);endfprintf('[%s] 程序已退出\n', datestr(now, 'HH:MM:SS'));end
end

2. GUI增强版TCP客户端

classdef TCPClientGUI < handlepropertiesfigtcpClientipEditportEditconnectBtnsendTextBtntextInputlogTextisConnected = falsereceiveTimerendmethodsfunction obj = TCPClientGUI()% 创建GUI界面obj.fig = figure('Name', 'MATLAB TCP客户端(支持中文)', ...'NumberTitle', 'off', ...'Position', [100, 100, 600, 500], ...'CloseRequestFcn', @(~,~)obj.onClose());% IP地址输入uicontrol('Style', 'text', 'String', '服务器IP:', ...'Position', [20, 460, 80, 20]);obj.ipEdit = uicontrol('Style', 'edit', ...'String', '127.0.0.1', ...'Position', [100, 460, 120, 20]);% 端口输入uicontrol('Style', 'text', 'String', '端口:', ...'Position', [240, 460, 50, 20]);obj.portEdit = uicontrol('Style', 'edit', ...'String', '8080', ...'Position', [290, 460, 60, 20]);% 连接按钮obj.connectBtn = uicontrol('Style', 'pushbutton', ...'String', '连接', ...'Position', [370, 460, 80, 20], ...'Callback', @(~,~)obj.toggleConnect());% 文本发送区域uicontrol('Style', 'text', 'String', '发送文本:', ...'Position', [20, 420, 80, 20]);obj.textInput = uicontrol('Style', 'edit', ...'String', '你好NetAssist', ...'Position', [100, 420, 350, 20]);obj.sendTextBtn = uicontrol('Style', 'pushbutton', ...'String', '发送文本', ...'Position', [460, 420, 100, 20], ...'Callback', @(~,~)obj.sendTextData(), ...'Enable', 'off');% 日志显示区域(使用可显示中文的字体)uicontrol('Style', 'text', 'String', '通信日志:', ...'Position', [20, 340, 80, 20]);obj.logText = uicontrol('Style', 'listbox', ...'Position', [20, 20, 560, 320], ...'String', {'等待连接...'}, ...'FontName', 'Microsoft YaHei'); % 使用支持中文的字体endfunction toggleConnect(obj)if obj.isConnectedobj.disconnect();elseobj.connect();endendfunction connect(obj)ip = get(obj.ipEdit, 'String');port = str2double(get(obj.portEdit, 'String'));try% 清理现有连接if ~isempty(obj.tcpClient) && isvalid(obj.tcpClient)delete(obj.tcpClient);end% 创建新连接(设置UTF-8编码)obj.tcpClient = tcpclient(ip, port, ...'Timeout', 5, ...'ByteOrder', 'little-endian');obj.isConnected = true;set(obj.connectBtn, 'String', '断开');set(obj.sendTextBtn, 'Enable', 'on');% 启动数据接收obj.startReceiving();obj.logMessage(['已连接到 ' ip ':' num2str(port)]);catch MEobj.logMessage(['连接失败: ' ME.message]);obj.isConnected = false;set(obj.connectBtn, 'String', '连接');set(obj.sendTextBtn, 'Enable', 'off');endendfunction disconnect(obj)obj.stopReceiving();if ~isempty(obj.tcpClient) && isvalid(obj.tcpClient)delete(obj.tcpClient);obj.tcpClient = [];endobj.isConnected = false;set(obj.connectBtn, 'String', '连接');set(obj.sendTextBtn, 'Enable', 'off');obj.logMessage('已断开连接');endfunction startReceiving(obj)if ~isempty(obj.receiveTimer) && isvalid(obj.receiveTimer)stop(obj.receiveTimer);delete(obj.receiveTimer);endobj.receiveTimer = timer(...'ExecutionMode', 'fixedRate', ...'Period', 0.1, ...'TimerFcn', @(~,~)obj.checkForData());start(obj.receiveTimer);endfunction stopReceiving(obj)if ~isempty(obj.receiveTimer) && isvalid(obj.receiveTimer)stop(obj.receiveTimer);delete(obj.receiveTimer);obj.receiveTimer = [];endendfunction checkForData(obj)if ~obj.isConnected || isempty(obj.tcpClient) || ~isvalid(obj.tcpClient)return;endtryif obj.tcpClient.BytesAvailable > 0data = read(obj.tcpClient, obj.tcpClient.BytesAvailable);% 尝试解码为UTF-8中文trystrData = native2unicode(data, 'GB2312');obj.logMessage(['收到: ' strData]);catch% 如果UTF-8解码失败，显示十六进制obj.logMessage(['收到数据(Hex): ' dec2hex(data)']);endendcatch MEobj.logMessage(['接收错误: ' ME.message]);obj.disconnect();endendfunction sendTextData(obj)if ~obj.isConnectedobj.logMessage('错误: 未连接');return;endtextToSend = get(obj.textInput, 'String');try% 将中文转换为UTF-8字节序列utf8Data = unicode2native(textToSend, 'GB2312');write(obj.tcpClient, utf8Data);obj.logMessage(['已发送: ' textToSend]);catch MEobj.logMessage(['发送失败: ' ME.message]);obj.disconnect();endendfunction logMessage(obj, message)currentLog = get(obj.logText, 'String');if ischar(currentLog)currentLog = {currentLog};endnewLog = [currentLog; {[datestr(now, 'HH:MM:SS') ' - ' message]}];set(obj.logText, 'String', newLog);set(obj.logText, 'Value', length(newLog));drawnow;endfunction onClose(obj)obj.disconnect();delete(obj.fig);endfunction delete(obj)obj.disconnect();if ishandle(obj.fig)delete(obj.fig);endendend
end

四、NetAssist配置指南

1. 基本设置

打开NetAssist网络调试助手
选择"TCP Server"模式
设置本地主机地址为127.0.0.1
设置监听端口为8080(与MATLAB客户端一致)
点击"启动"按钮

2. 编码设置

在"接收设置"中选择"GB2312"编码
在"发送设置"中也选择"GB2312"编码
确保"十六进制显示"选项关闭(除非需要调试)

五、通信测试流程

1. 启动NetAssist服务器

按照上述配置启动TCP服务器，确保状态显示为"监听中"。

2. 运行MATLAB客户端

% 下面是二选一
% 运行基础版客户端
TCPClientDemo();% 或者运行GUI版客户端
client = TCPClientGUI();

3. 测试双向通信

基础版TCP客户端：
- 在MATLAB中发送文本或数据
- 在NetAssist接收窗口查看消息

点击"发送"按钮
在MATLAB命令窗口或GUI日志区查看接收消息
在fig上面按esc退出程序

GUI增强版TCP客户端：
- 按照上述配置启动GUI TCPNetAssist服务器，确保状态显示为"监听中"。
- 启动GUI TCP客户端，在NetAssist发送区输入消息
- 点击"发送文本"按钮
- 在MATLAB命令窗口或GUI日志区查看接收消息

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六、常见问题解决

1. 中文乱码问题

现象：接收到的中文显示为乱码
解决方案：

确保MATLAB和NetAssist使用相同的编码(建议GB2312)

检查字符编码转换函数：

% 发送时
utf8Data = unicode2native(textToSend, 'GB2312');% 接收时
strData = native2unicode(data, 'GB2312');

2. 连接失败问题

现象：无法建立TCP连接
解决方案：

检查防火墙设置，确保端口未被阻止
确认NetAssist已正确启动TCP服务器
验证IP地址和端口号是否匹配
使用ping命令测试网络连通性

3. ESC键无法退出

现象：按ESC键无法终止程序
解决方案：

确保使用ishandle()检查图形窗口

检查按键回调函数是否正确定义：

'KeyPressFcn', @(src,event)keyPressCallback(src, event.Key)

七、应用扩展

1. 工业设备监控

通过TCP通信实时获取设备状态数据，在MATLAB中进行分析和可视化。

2. 实验数据采集

将实验仪器通过NetAssist接入，使用MATLAB进行数据采集和处理。

3. 自动化测试系统

构建自动化测试平台，通过TCP协议控制测试设备并收集测试结果。

八、总结

本文详细介绍了MATLAB与NetAssist实现TCP/IP双向通信的完整方案，提供了两个实用Demo：

基础命令行版：适合简单通信需求，支持基本的数据收发和中文处理
GUI增强版：提供友好的用户界面，适合复杂的通信场景

通过本文的指导，您可以快速搭建起MATLAB与上位机软件的通信桥梁，为各种工业控制和数据采集应用奠定基础。

提示：在实际应用中，建议添加数据校验、超时重连等机制来提高通信可靠性。对于高频数据通信，可能需要优化缓冲区管理和数据处理算法。

现在，我们在本教程中学习了如何使用MATLAB连接万物。从而实现对外部世界的感知，充分认识这个有机与无机的环境，后期会持续分享MATLAB实用工程案例，为人类社会发展贡献一点微薄之力。🙌🙌🙌

如果你有任何问题，可以通过Q Group(945348278)加入鹏鹏小分队，期待与你思维的碰撞！ 😘😘😘

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【GPT入门】第 34 课：深度剖析 ReAct Agent 工作原理及代码实现 1. React Agent概述2. React Agent工作原理、关键特点、应用场景3. langchain的ReAct Agent代码实现3.1 Openai1.x 代码实现3.2 Openai 0.x的实现3.3 新旧版API异同比较 1. React Agent概述定义与基…...

编程日记 2025/8/30 10:26:26

MySQL介绍及使用

1. 安装、启动、配置 MySQL 1. 安装 MySQL 更新软件包索引 sudo apt update 安装 MySQL 服务器 sudo apt install mysql-server 安装过程中可能会提示你设置 root 用户密码。如果没有提示，可以跳过，后续可以手动设置。 2. 配置 MySQL 运行安全脚本…...

编程日记 2025/8/27 15:38:06

九、重学C++—类和函数

上一章节： 八、重学C—动态多态（运行期）-CSDN博客https://blog.csdn.net/weixin_36323170/article/details/147004745?spm1001.2014.3001.5502 本章节代码： cpp/cppClassAndFunc.cpp CuiQingCheng/cppstudy - 码云 - 开源中国…...

编程日记 2025/8/28 16:36:41