前言：我們精心挑選了數(shù)篇優(yōu)質(zhì)計(jì)算機(jī)接口技術(shù)論文文章，供您閱讀參考。期待這些文章能為您帶來(lái)啟發(fā)，助您在寫(xiě)作的道路上更上一層樓。

第1篇

規(guī)劃用戶需求，實(shí)行軟件接口設(shè)計(jì)，為用戶提供便捷[1]。根據(jù)軟件內(nèi)部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)接口，促使其與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)形成統(tǒng)一整體，優(yōu)化軟件格式，排除格式差異所造成的制約，保障用戶在系統(tǒng)內(nèi)，直接實(shí)現(xiàn)軟件操作。

2計(jì)算機(jī)軟件數(shù)據(jù)接口的應(yīng)用

實(shí)際數(shù)據(jù)接口并不是體現(xiàn)單一的形式，其包含多樣化模式，例如：函數(shù)、API，或者是格式數(shù)據(jù)包，在此基礎(chǔ)上，針對(duì)數(shù)據(jù)接口的應(yīng)用做如下分析：

2.1函數(shù)模式應(yīng)用

數(shù)據(jù)接口的函數(shù)模式，屬于特性程序，由開(kāi)發(fā)商在軟件出廠時(shí)，設(shè)定一套函數(shù)，預(yù)測(cè)、評(píng)估用戶可能進(jìn)行的行為操作，全部輸入到數(shù)據(jù)接口內(nèi)，促使函數(shù)接口的方式表現(xiàn)出多樣化，封裝后投入使用。此類(lèi)函數(shù)基本由技術(shù)人員控制，僅限于軟件開(kāi)發(fā)商，其在出廠時(shí)已經(jīng)完成函數(shù)的封閉工作，所以只有單方人員知曉，屬于密閉的數(shù)據(jù)接口。此類(lèi)模式，保持?jǐn)?shù)據(jù)接口程序的完整性，如果用戶使用函數(shù)模式，由開(kāi)發(fā)商提供，無(wú)需進(jìn)行二次書(shū)寫(xiě)[2]。函數(shù)模式的數(shù)據(jù)接口技術(shù)含量較高，保密性和穩(wěn)定性明顯，在現(xiàn)代軟件開(kāi)發(fā)中，屬于常用數(shù)據(jù)接口。

2.2中間數(shù)據(jù)庫(kù)模式應(yīng)用

數(shù)據(jù)庫(kù)模式，主要依賴于具有公共特性的數(shù)據(jù)庫(kù)，本身則屬于數(shù)據(jù)類(lèi)型，需要借助授權(quán)途徑。此模式局限性較高，用戶在使用軟件時(shí)，只能根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)模的數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問(wèn)，針對(duì)性強(qiáng)，可操作性低。常見(jiàn)格式有：Access、Oracle，基本為訪問(wèn)頻率比較高的數(shù)據(jù)庫(kù)。其在開(kāi)發(fā)時(shí)，較為簡(jiǎn)單，適用于小型軟件。雖然在特定數(shù)據(jù)接口的處理上，效率明顯，但是相對(duì)其他數(shù)據(jù)庫(kù)，可能會(huì)出現(xiàn)配置問(wèn)題，特別是復(fù)雜的類(lèi)型，會(huì)增加數(shù)據(jù)接口的處理難度，限制數(shù)據(jù)接口的工作范圍。

2.3文件交換模式應(yīng)用

此模式應(yīng)用具備一定的特殊性，必須借助特性數(shù)據(jù)，才可支持?jǐn)?shù)據(jù)接口應(yīng)用。一般數(shù)據(jù)包括兩類(lèi)，第一是TXT文件，由windows自主配置，在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)比較常見(jiàn)，屬于通用格式，例如：程序開(kāi)發(fā)基本都會(huì)支持TXT，在文本內(nèi)記錄html代碼、編程，可以迅速轉(zhuǎn)化為可讀模式，供軟件讀取，實(shí)現(xiàn)靈活轉(zhuǎn)換。目前，大部分技術(shù)員習(xí)慣利用TXT編寫(xiě)代碼，完成軟件開(kāi)發(fā)，應(yīng)用便捷，不僅可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單語(yǔ)言的書(shū)寫(xiě)，同時(shí)對(duì)特殊符號(hào)的識(shí)別能力明顯，體現(xiàn)常規(guī)特性[3]。第二是INI文件，屬于系統(tǒng)內(nèi)配，系統(tǒng)內(nèi)直接配置INI函數(shù)，適應(yīng)于普遍軟件，在INI約束下，軟件自主記錄自身信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，INI文件具備自主特性，應(yīng)用規(guī)模逐漸擴(kuò)大。綜上所述，數(shù)據(jù)接口應(yīng)用為計(jì)算機(jī)軟件發(fā)展提供可靠、穩(wěn)定的空間，簡(jiǎn)化軟件開(kāi)發(fā)流程，提高開(kāi)發(fā)效率，保障軟件開(kāi)發(fā)質(zhì)量，推進(jìn)軟件迅速投入使用。

3結(jié)語(yǔ)

第2篇

一、前言

微機(jī)原理與接口技術(shù)是電子信息類(lèi)理工科的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。內(nèi)容涵蓋微機(jī)原理、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)及微機(jī)接口技術(shù)，兼顧硬件和軟件2個(gè)方面，該課程的特點(diǎn)是概念抽象，實(shí)踐性強(qiáng)。實(shí)踐教學(xué)對(duì)于學(xué)生理解課程內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力是十分重要的。

二、《微機(jī)原理與接口技術(shù)》實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀

隨著高等教育正在由知識(shí)型教育向能力培養(yǎng)為中心的教育進(jìn)行轉(zhuǎn)變，電子信息類(lèi)課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)都大大加強(qiáng)。但由于受到硬件實(shí)驗(yàn)環(huán)境與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容制約，特別是《微機(jī)原理與接口技術(shù)》實(shí)踐教學(xué)只發(fā)生了量變而非質(zhì)變，仍處于滯后的位置。

在目前的教學(xué)中，《微機(jī)原理與接口技術(shù)》實(shí)踐教學(xué)存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

（1）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定陳舊，大都是些傳統(tǒng)接口芯片功能的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的芯片資源有限，不具備進(jìn)行多芯片組合的綜合型實(shí)驗(yàn)的條件。大部分學(xué)校進(jìn)行的還都是8位接口芯片的實(shí)驗(yàn)，而現(xiàn)在常用的大部分是32位64位的接口，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容過(guò)時(shí)。同時(shí)一些多核處理器，pci—express總線，sata接口技術(shù)等一些新技術(shù)根本沒(méi)有涉及[1]。

（2）實(shí)驗(yàn)平臺(tái)落后，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)芯片資源少，擴(kuò)展性差，只能進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的功能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也因芯片種類(lèi)和實(shí)驗(yàn)臺(tái)架構(gòu)固定而不易調(diào)整，不能發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力。平臺(tái)外設(shè)簡(jiǎn)單，無(wú)法激發(fā)學(xué)生的興趣。

（3）實(shí)驗(yàn)技術(shù)落后，很多學(xué)校還采用的是搭積木式的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行教學(xué)[2]，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)靈活性小，大都是按圖連線，下載程序的操作，限制了學(xué)生的設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。WWW.133229.cOm實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單抽象，大都是些芯片功能上的驗(yàn)證，啟發(fā)性小。

（4）重軟輕硬，實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)大都集中在匯編語(yǔ)言的編寫(xiě)，學(xué)生很少能自主的設(shè)計(jì)電路，也無(wú)法了解芯片的結(jié)構(gòu)以及時(shí)序，更不能自己設(shè)計(jì)芯片，大大限制了學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)[3]。

微機(jī)接口技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電子信息各個(gè)領(lǐng)域，因此《微機(jī)原理與接口技術(shù)》是門(mén)應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)達(dá)到在掌握理論的基礎(chǔ)上，能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決一些實(shí)際問(wèn)題的能力。但因?yàn)樵趯?shí)踐教學(xué)中存在以上問(wèn)題，學(xué)生在學(xué)完這門(mén)課程后，大都停留在了解幾個(gè)常用接口芯片的常用工作方式的層面上。這和高等教育“培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才”的目標(biāo)是不相符的。

三、將fpga技術(shù)與《微機(jī)原理與接口技術(shù)》實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合

fpga（現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列）技術(shù)[4，8]，用戶可以通過(guò)硬件編程語(yǔ)言重新配置芯片內(nèi)部的電路，同時(shí)fpga芯片中有豐富的邏輯單元，可以滿足設(shè)計(jì)復(fù)雜電路的需要，用fpga技術(shù)對(duì)微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行改進(jìn)，正好彌補(bǔ)了現(xiàn)有平臺(tái)，芯片資源少，擴(kuò)展性差，電路設(shè)計(jì)受限的缺點(diǎn)。配上usb，sata接口，液晶屏等新型外設(shè)以及相應(yīng)ip核，學(xué)生便可以進(jìn)行一些新的接口技術(shù)的實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的趣味性，也加強(qiáng)了學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)。同時(shí)由于fpga技術(shù)的廣泛應(yīng)用，很多大學(xué)也開(kāi)設(shè)了相關(guān)課程，但大都從硬件語(yǔ)言和sopc(可編程片上系統(tǒng))兩方面作手[5]，知識(shí)跨度大，而且學(xué)生缺少?gòu)?fù)雜邏輯與接口設(shè)計(jì)的實(shí)踐機(jī)會(huì)，將fpga教學(xué)引入《微機(jī)原理與接口技術(shù)》實(shí)踐教學(xué)正好彌補(bǔ)了這一空缺。在熟練掌握電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，學(xué)生可以運(yùn)用微機(jī)接口，組成原理，體系結(jié)構(gòu)，數(shù)字邏輯等知識(shí)設(shè)計(jì)多模塊的系統(tǒng)，使學(xué)生通過(guò)實(shí)踐教學(xué)將計(jì)算機(jī)多門(mén)硬件基礎(chǔ)課程融合成一個(gè)有機(jī)的整體。

四、基于fpga的《微機(jī)原理與接口技術(shù)》實(shí)踐教學(xué)方法

1.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)硬件環(huán)境

我們學(xué)校《微機(jī)原理與接口技術(shù)》是一門(mén)重要的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，多年來(lái)一直努力探索實(shí)踐教學(xué)的改革方法。我們與xilinx(賽靈思)公司建立了聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，并自主研發(fā)了基于fpga的微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[6]。該平臺(tái)采用多模塊“樂(lè)高”思想分為：芯片組板、fpga擴(kuò)展板、外設(shè)板等三個(gè)部分并且可以靈活組合，便于調(diào)整與維護(hù)。芯片組板可以用來(lái)進(jìn)行傳統(tǒng)的接口實(shí)驗(yàn)，fpga板可以用來(lái)學(xué)習(xí)硬件編程，同時(shí)還有配套的用verilog實(shí)現(xiàn)8255，8253，8251接口芯片的邏輯，將其下載到fpga中可以代替相應(yīng)的接口芯片。因?yàn)閒pga中豐富的邏輯資源，學(xué)生可以在fpga中配置多個(gè)接口芯片，并且可以用fpga實(shí)現(xiàn)16位、32位接口芯片，從而設(shè)計(jì)復(fù)雜的接口電路。fpga中還可以配置多種cpu架構(gòu)如80x86，8051的ip核，可以建立多種系統(tǒng)架構(gòu)。pc機(jī)與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是采用fpga邏輯配合橋接芯片實(shí)現(xiàn)pci總線接口轉(zhuǎn)isa總線接口，支持硬件在線編程與調(diào)試，同時(shí)提供相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)供學(xué)生學(xué)習(xí)pci總線接口與isa總線接口。外設(shè)板上在傳統(tǒng)外設(shè)的基礎(chǔ)上還提供了液晶屏，usb接口，ddrⅱ接口，spi接口，傳感器等新型外設(shè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證方法將更加豐富有

轉(zhuǎn)貼于

趣，大大提供了學(xué)生的興趣，并且可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)和開(kāi)發(fā)的需要，組裝成新的io外設(shè)板。總體上因?yàn)閒pga技術(shù)與新型外設(shè)的引入大大增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的擴(kuò)展型，而且實(shí)驗(yàn)平臺(tái)功能豐富可用于學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)，電了競(jìng)賽等綜合型實(shí)驗(yàn)中。

2．改進(jìn)實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容

在以前的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基礎(chǔ)上，用ise軟件仿真接口芯片，簡(jiǎn)化以前芯片功能驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過(guò)軟件仿真可以很清楚的了解接口芯片和總線接口的工作時(shí)序，不用硬件連線便可以得到接口芯片各方式下的波形，從而縮短芯片功能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，將更多的時(shí)間用在接口芯片電路的設(shè)計(jì)上。在學(xué)生了解各接口芯片的工作方式后，便可用fpga仿真的接口芯片與板載芯片配合設(shè)計(jì)一些多芯片電路，解決一些實(shí)際問(wèn)題，如車(chē)輛計(jì)數(shù)系統(tǒng)，點(diǎn)歌系統(tǒng)等，可讓學(xué)生自由發(fā)揮，極大發(fā)揮創(chuàng)造性，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力。在學(xué)生熟練的掌握硬件編程語(yǔ)言的情況下，學(xué)生可以自己編寫(xiě)接口邏輯，實(shí)現(xiàn)與外設(shè)的通信。增加pci總線接口，isa總線接口，8051架構(gòu)，usb，ddr接口驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，擴(kuò)展學(xué)生的視野，將學(xué)生的知識(shí)與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用緊密聯(lián)系起來(lái)。鼓勵(lì)有興趣的，學(xué)有余力的學(xué)生充分利用實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的外設(shè)擴(kuò)展進(jìn)行綜合性實(shí)驗(yàn)，為電子競(jìng)賽與畢業(yè)設(shè)計(jì)打基礎(chǔ)。

3.新實(shí)踐教學(xué)方法的推進(jìn)

在教學(xué)方法的推廣上，采用以點(diǎn)帶面的方式，為有興趣的同學(xué)開(kāi)展微機(jī)及接口技術(shù)的實(shí)訓(xùn)培訓(xùn)，由學(xué)生自愿報(bào)名擇優(yōu)參加。由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容貼近應(yīng)用，且有趣新穎，學(xué)生報(bào)名踴躍。經(jīng)過(guò)兩期實(shí)訓(xùn)班，實(shí)訓(xùn)成果明顯，已有多名同學(xué)開(kāi)始自主申請(qǐng)科研項(xiàng)目并獲得校級(jí)基金資助（例如正在進(jìn)行的項(xiàng)目有：數(shù)控直流穩(wěn)壓電源（立項(xiàng)編號(hào)：kycx110403z）和基于壓電傳感器和個(gè)人計(jì)算機(jī)構(gòu)成的體溫信號(hào)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（立項(xiàng)編號(hào)：kycx110411z）），同時(shí)在期刊上公開(kāi)發(fā)表科技論文[7,8]。同時(shí)教學(xué)中采用“以競(jìng)賽促學(xué)習(xí)”的模式，在實(shí)訓(xùn)班之外成立興趣小組，組織同學(xué)們參加挑戰(zhàn)杯、全國(guó)和省級(jí)電子設(shè)計(jì)大賽、xilinx openhw等相關(guān)比賽，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，在比賽中培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)能力，增強(qiáng)同行業(yè)內(nèi)的交流。通過(guò)一系列新型實(shí)踐教學(xué)方法的運(yùn)用，學(xué)生動(dòng)手解決問(wèn)題的能力大大加強(qiáng)，畢業(yè)學(xué)生的能力得到用人單位的認(rèn)可和好評(píng)。

我們有針對(duì)性開(kāi)發(fā)的微機(jī)接口技術(shù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的調(diào)整方便組裝靈活，教師通過(guò)學(xué)術(shù)交流、互聯(lián)網(wǎng)等手段快速了解相關(guān)技術(shù)動(dòng)態(tài)后，可快速調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展創(chuàng)新行技術(shù)實(shí)踐活動(dòng)。接下來(lái)，準(zhǔn)備在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上建立相關(guān)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，加強(qiáng)課堂和課外聯(lián)系，使微機(jī)原理和接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)對(duì)廣大學(xué)生真正做到完全開(kāi)放。

第3篇

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)監(jiān)控；仿真軟件；綜合實(shí)踐；教學(xué)模式

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5913 (2007) 20-0077-04

1引言

目前，我國(guó)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)模式主要還是從基礎(chǔ)理論到專(zhuān)業(yè)理論，實(shí)踐環(huán)節(jié)較少，這就導(dǎo)致了學(xué)生厭學(xué)，眼高手低，本科畢業(yè)連基本的編程技能都不具備，從而，在就業(yè)市場(chǎng)上一敗涂地。這些效果又使在校學(xué)生更加沮喪，進(jìn)一步影響其學(xué)習(xí)的積極性。中國(guó)要發(fā)展IT產(chǎn)業(yè)，必須改革計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)模式。

印度是一個(gè)貧窮落后的發(fā)展中國(guó)家，軟件業(yè)的成就卻舉世矚目。印度的軟件人才主要是通過(guò)職業(yè)教育而不是高等教育來(lái)培養(yǎng)的，從而大大降低了培養(yǎng)成本和使用成本，縮短了培養(yǎng)周期。其教學(xué)不是按從基礎(chǔ)理論到專(zhuān)業(yè)理論，再到實(shí)習(xí)的路徑，而是把順序顛倒過(guò)來(lái)，先從做開(kāi)始，在做的過(guò)程中，學(xué)生如遇到問(wèn)題，再以此問(wèn)題為基點(diǎn)去學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)理論。學(xué)員一入學(xué)，便要做項(xiàng)目，培訓(xùn)中心把所承接的大項(xiàng)目分解成一個(gè)個(gè)小項(xiàng)目，然后要求每個(gè)學(xué)員完成一個(gè)小項(xiàng)目，讓學(xué)員在完成項(xiàng)目的過(guò)程中學(xué)習(xí)。培訓(xùn)中心的學(xué)員最后一年都在公司實(shí)習(xí)，積累工作經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也給企業(yè)提供深入了解雇員的機(jī)會(huì)。

我們借鑒印度發(fā)展軟件業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合多年從事計(jì)算機(jī)監(jiān)控的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)和從事教學(xué)的心得體會(huì)，提出一種“趣味實(shí)用程序的演示+知識(shí)點(diǎn)+趣味實(shí)用程序的模仿+綜合訓(xùn)練+學(xué)術(shù)論文”的教學(xué)模式[1]，引導(dǎo)學(xué)生充滿興趣地鉆研技術(shù)，最后逐漸成為計(jì)算機(jī)監(jiān)控方面的專(zhuān)家，并熟練掌握計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)理論與編程語(yǔ)言。

2計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的特點(diǎn)與主要技術(shù)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是以監(jiān)測(cè)控制計(jì)算機(jī)為主體，加上檢測(cè)裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與被監(jiān)測(cè)控制的對(duì)象共同構(gòu)成的整體。在這個(gè)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)直接參與被監(jiān)控對(duì)象的檢測(cè)、監(jiān)督和控制。檢測(cè)主要是通過(guò)傳感器和相應(yīng)的輸入模塊來(lái)取得被監(jiān)控對(duì)象的狀態(tài)數(shù)據(jù)，監(jiān)督主要是對(duì)狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后給操作員提供手動(dòng)操作的參考，控制則是手動(dòng)或按照一定的策略自動(dòng)地對(duì)被監(jiān)控對(duì)象執(zhí)行相應(yīng)的操作。

傳統(tǒng)的檢測(cè)與控制所使用的模塊一般采用RS-232接口，因?yàn)樵摻涌诤?jiǎn)單可靠。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，采用網(wǎng)絡(luò)接口RJ-45的模塊逐漸增多。監(jiān)控用的計(jì)算機(jī)一般稱(chēng)為主控機(jī)(或上位機(jī))，各種檢測(cè)與控制模塊或嵌入式系統(tǒng)一般稱(chēng)為受控機(jī)(或下位機(jī))。主控機(jī)軟件一般采用高級(jí)語(yǔ)言(如Visual Basic 6.0，簡(jiǎn)稱(chēng)VB)進(jìn)行開(kāi)發(fā)；受控機(jī)軟件沒(méi)有軟件界面，僅實(shí)現(xiàn)相關(guān)的邏輯功能，一般采用C語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言等進(jìn)行開(kāi)發(fā)，通過(guò)調(diào)試后，再下載到受控機(jī)系統(tǒng)中。主控機(jī)通過(guò)RS-232/RJ-45接口與受控機(jī)通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢與命令的發(fā)送。各種控制策略、設(shè)備的狀態(tài)等的保存，都需要使用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。因而，實(shí)現(xiàn)一個(gè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，需要綜合使用諸多計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)理論與編程語(yǔ)言：計(jì)算機(jī)接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、VB與C語(yǔ)言等，利用計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)作為計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐訓(xùn)練的主線，具有很高的操作性和極大的意義。

3仿真軟件的設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)，需要購(gòu)買(mǎi)相應(yīng)的硬件模塊，從而在一定程度上制約了該技術(shù)的推廣。本文提出了一個(gè)基于RS-232的仿真模塊的可視化模型，在此基礎(chǔ)之上設(shè)計(jì)了可視化的仿真數(shù)字I/O模塊，模擬量輸入模塊，并設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的通信協(xié)議。主控軟件與仿真模塊之間的通信通過(guò)虛擬串口實(shí)現(xiàn)，從而，達(dá)到在計(jì)算機(jī)房零成本搭建計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)的效果。

RS-232/RJ-45協(xié)議轉(zhuǎn)換器可以用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程處理，也可以用于將普通的輸入模塊轉(zhuǎn)換為仿真的網(wǎng)絡(luò)傳感器。

3.1仿真模塊的可視化模型

基于RS-232接口的仿真模塊的可視化模型如圖1所示。模塊表示區(qū)用來(lái)模擬實(shí)際的模塊，對(duì)于數(shù)字量輸入模塊(Digital Input Module，DIM)，輸入開(kāi)關(guān)根據(jù)設(shè)定的時(shí)間隨機(jī)閉合/打開(kāi)，并通過(guò)圖形表示；對(duì)于數(shù)字量輸出模塊(Digital Output Module，DOM)，用有源電路回路表示輸出開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，例如，開(kāi)關(guān)閉合，播放鈴聲或燈亮等；對(duì)于模擬量輸入模塊(Analog Input Module，AIM)，用圖形表示檢測(cè)回路，并在檢測(cè)點(diǎn)旁邊顯示溫度的原始數(shù)據(jù)。每個(gè)模塊都設(shè)置數(shù)據(jù)接收和發(fā)送指示燈，顯示數(shù)據(jù)收發(fā)的狀態(tài)。

功能按鈕區(qū)為系統(tǒng)設(shè)置按鈕和關(guān)閉程序按鈕。系統(tǒng)設(shè)置主要完成串行通信的端口號(hào)、波特率、校驗(yàn)碼、結(jié)尾碼、模塊地址等的設(shè)置，對(duì)于DIM模塊，還需要設(shè)置隨機(jī)切換輸入開(kāi)關(guān)所需要的時(shí)間段。

協(xié)議描述區(qū)顯示本仿真模塊適用的通信協(xié)議，包括協(xié)議的格式及其具體的含義。

數(shù)據(jù)接收區(qū)顯示接收到的主控程序發(fā)送的原始數(shù)據(jù)包，以字節(jié)形式顯示；數(shù)據(jù)響應(yīng)區(qū)則發(fā)送對(duì)應(yīng)的響應(yīng)數(shù)據(jù)包，也是以字節(jié)形式。

利用此可視化模型設(shè)計(jì)的軟件界面，使用方便，動(dòng)態(tài)效果好，仿真模塊的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、溫度數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài)以及傳輸?shù)臄?shù)據(jù)均一目了然。與實(shí)物模塊相比，不需要物理連線，也不需要信號(hào)發(fā)生器與萬(wàn)用表來(lái)產(chǎn)生信號(hào)和測(cè)量狀態(tài)與數(shù)據(jù)，對(duì)于通信協(xié)議，也不需翻閱手冊(cè)。

3.2通信協(xié)議的設(shè)計(jì)

相同類(lèi)型(或廠家)的模塊一般采用相同的前導(dǎo)字符，EOT是一個(gè)特殊的ASCII字符(0x04)，常被用做控制字符，這里的仿真模塊全部采用EOT作為前導(dǎo)字符。

計(jì)算機(jī)所連接的I/O模塊比較多，CPU為了與連接的設(shè)備相互溝通，必須給設(shè)備設(shè)置一個(gè)編號(hào)，從而使CPU可以通過(guò)每個(gè)設(shè)備獨(dú)一無(wú)二的編號(hào)與不同的設(shè)備進(jìn)行溝通，這個(gè)設(shè)備編號(hào)就是地址，用ADD表示，地址占用一個(gè)字節(jié)。

功能碼主要包括讀功能碼(用RD表示)和寫(xiě)功能碼(用WD表示)。RD用字符“R”(0x52)表示，WD用字符“W”(0x57)表示。

BCC為數(shù)據(jù)塊校驗(yàn)碼，一般有Xor、Add、CRC、CheckSum幾種。Xor與Add分別是異或與累加和，占一個(gè)字節(jié)的長(zhǎng)度；CRC與CheckSum分別是循環(huán)冗余校驗(yàn)碼與TCP/IP協(xié)議簇中所使用的累加求補(bǔ)校驗(yàn)碼，分別占兩個(gè)字節(jié)。這里的仿真模塊提供4種數(shù)據(jù)塊校驗(yàn)方式，根據(jù)程序設(shè)置進(jìn)行選擇。

不少模塊以回車(chē)CR(0x0d)作為結(jié)尾標(biāo)志EM(End Message)，而TCP/IP協(xié)議簇(如HTTP，POP3等)較多地采用CRLF(0x0d0a)作為結(jié)尾標(biāo)志，這里的仿真模塊也提供這兩種結(jié)尾標(biāo)志，根據(jù)程序設(shè)置進(jìn)行選擇。

協(xié)議舉例。讀取仿真模塊狀態(tài)的命令協(xié)議如圖2所示，其中，ADD的范圍為1至255，可由程序進(jìn)行設(shè)置，這樣，一臺(tái)主控設(shè)備可以連接多達(dá)255個(gè)虛擬模塊。BCC和EM的種類(lèi)也可以根據(jù)需要由程序進(jìn)行設(shè)置。

3.3RS-232/RJ-45協(xié)議轉(zhuǎn)換器

該協(xié)議轉(zhuǎn)換器的主要功能是用軟件轉(zhuǎn)換器來(lái)替代硬件轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)與網(wǎng)口數(shù)據(jù)的直接轉(zhuǎn)發(fā)，不涉及到協(xié)議的變換。串口只要進(jìn)行常規(guī)的設(shè)置，與所連接設(shè)備的串口參數(shù)一致。由于主控機(jī)與嵌入式模塊之間一般采用串口進(jìn)行連接，另外，數(shù)據(jù)采集模塊也大部分采用串口，因而，通過(guò)該協(xié)議轉(zhuǎn)換器，可以將此類(lèi)串口設(shè)備連接到Internet，進(jìn)行遠(yuǎn)程處理。AIM模塊與該協(xié)議轉(zhuǎn)換器配合，可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入的網(wǎng)絡(luò)傳感器。

3.4虛擬串口的使用

除了跟內(nèi)置的Modem通信，一般地，進(jìn)行串行通信的調(diào)試都需要RS-232連接線。參考文獻(xiàn)[2]提供了虛擬串口驅(qū)動(dòng)程序，模擬實(shí)際的RS-232接口，可以在沒(méi)有物理RS-232接口和電纜的情況下，進(jìn)行串行通信的調(diào)試，并且，還可以模擬硬件引腳信號(hào)的變化。

4教學(xué)模式的具體實(shí)現(xiàn)

重視教材建設(shè)和教學(xué)方法的研究，在教學(xué)過(guò)程中重視由實(shí)踐而激發(fā)學(xué)生對(duì)相關(guān)理論的興趣，再用提高了的理論水平來(lái)指導(dǎo)新的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐活動(dòng)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式在實(shí)踐環(huán)節(jié)上的缺乏與不足也與今天社會(huì)人才市場(chǎng)急功近利的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能相適應(yīng)。長(zhǎng)期以來(lái)，我們培養(yǎng)的學(xué)生存在著“什么都學(xué)過(guò)，卻什么都不會(huì)”的尷尬局面，專(zhuān)業(yè)教育和教材與市場(chǎng)需求嚴(yán)重脫節(jié)。事實(shí)上，學(xué)生就業(yè)難并不是就業(yè)市場(chǎng)不需要人才，其根源還是教學(xué)的現(xiàn)狀所致[3]。

本文采用“趣味實(shí)用程序的演示+知識(shí)點(diǎn)+趣味實(shí)用程序的模仿+綜合訓(xùn)練+學(xué)術(shù)論文”的教學(xué)模式，在講解新的課程的時(shí)候，首先演示程序，例如，用主控程序?qū)Ψ抡鏀?shù)字I/O模塊進(jìn)行監(jiān)控，讓學(xué)生觀察輸入開(kāi)關(guān)量的變化，可以導(dǎo)致輸出開(kāi)關(guān)量的變化，并可以看到指示燈的亮與滅，聽(tīng)到電鈴的響與停，通過(guò)實(shí)物激發(fā)學(xué)生的興趣，為學(xué)生樹(shù)立一個(gè)目標(biāo)：要實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)，需要掌握哪些技術(shù)？從而引出本課程中涉及的主要相關(guān)技術(shù)。

4.1C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言的應(yīng)用

C語(yǔ)言是許多高校為計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生設(shè)置的第一門(mén)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。學(xué)習(xí)一門(mén)語(yǔ)言，不是學(xué)習(xí)其語(yǔ)法，而是要學(xué)習(xí)利用該語(yǔ)言去解決問(wèn)題的方法，從而培養(yǎng)相關(guān)的能力。通信是計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，為了確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕朴喠送ㄐ艆f(xié)議，引入了校驗(yàn)碼與結(jié)尾碼，如果收到的數(shù)據(jù)，其頭字節(jié)、校驗(yàn)碼或結(jié)尾碼錯(cuò)誤，一般不進(jìn)一步處理，而是直接丟棄該數(shù)據(jù)。

可以利用C語(yǔ)言設(shè)計(jì)異或校驗(yàn)碼的生成程序，即對(duì)給定的一批字節(jié)，計(jì)算其異或校驗(yàn)碼；對(duì)于含異或校驗(yàn)碼的一批字節(jié)，編寫(xiě)子程序檢查是否正確。同理，可以編寫(xiě)其它校驗(yàn)碼處理程序。在此基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步講解在一個(gè)C語(yǔ)言項(xiàng)目中集成子程序的方法。如果學(xué)生掌握了這些方法，就基本掌握了用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)受控機(jī)軟件的80%以上的技術(shù)。

匯編語(yǔ)言是符號(hào)化了的面向機(jī)器的語(yǔ)言，比較枯燥。可以用匯編語(yǔ)言來(lái)生成校驗(yàn)碼與檢查數(shù)據(jù)是否正確，通過(guò)調(diào)試，讓學(xué)生明確各個(gè)寄存器的作用。在字節(jié)處理方面，可以用0表示開(kāi)關(guān)打開(kāi)，1表示開(kāi)關(guān)閉合，在置位和復(fù)位某位時(shí)，不能影響其它位的值。

4.2計(jì)算機(jī)接口技術(shù)的應(yīng)用

在計(jì)算機(jī)接口中講解“串行通信技術(shù)”時(shí)，首先演示一個(gè)“支持來(lái)電顯示的多賬號(hào)撥號(hào)器”，可以讓學(xué)生一鍵撥號(hào)──201卡與IP卡及所撥打的長(zhǎng)途電話，只要一鍵即可完成，還支持來(lái)電顯示。通過(guò)演示，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)習(xí)成為其需要；然后，講解知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生模仿軟件的開(kāi)發(fā)。

可以通過(guò)匯編語(yǔ)言設(shè)置串口參數(shù)，對(duì)串口進(jìn)行初始化，然后，發(fā)送字節(jié)數(shù)據(jù)，控制仿真模塊的輸出開(kāi)關(guān)，通過(guò)聲光效果觀察程序運(yùn)行的結(jié)果，這比觀察單純的數(shù)據(jù)變化要形象直觀，對(duì)學(xué)生更有吸引力。

4.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

在C語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言，以及計(jì)算機(jī)接口技術(shù)中都涉及到字節(jié)數(shù)據(jù)流，這就是協(xié)議及主控機(jī)與受控機(jī)之間的約定。通過(guò)串行通信協(xié)議，可以自然過(guò)渡到TCP/IP協(xié)議，加深學(xué)生對(duì)協(xié)議的理解。

在網(wǎng)絡(luò)編程方面，可以演示一個(gè)充當(dāng)客戶機(jī)的POP3密碼攻擊程序，讓學(xué)生在增強(qiáng)信息安全意識(shí)的同時(shí)，學(xué)習(xí)基于Socket的客戶機(jī)與服務(wù)器程序的設(shè)計(jì)。3.3節(jié)中的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，就是通過(guò)客戶機(jī)/服務(wù)器編程，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與串行通信數(shù)據(jù)的無(wú)縫轉(zhuǎn)換。這個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換器雖然功能簡(jiǎn)單，代碼簡(jiǎn)單，但是，作用非常大，可以用來(lái)對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試與維護(hù)。

4.4VB與數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用

有了仿真模塊，就可以采用VB開(kāi)發(fā)主控程序。VB是一門(mén)快速語(yǔ)言，采用VB編程，學(xué)生可以很快入門(mén)，有利于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)編程的自信心。VB可以很方便地設(shè)計(jì)各種表單界面，通過(guò)MSComm32控件和Winsock控件，實(shí)現(xiàn)串行通信和網(wǎng)絡(luò)通信，從而與受控機(jī)或模塊建立通信，完成查詢和控制功能。VB也可以很方便地調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)，用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)控制策略、通信協(xié)議及設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)、報(bào)警記錄等，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行各種操作。通過(guò)主控程序的開(kāi)發(fā)，可以提高對(duì)計(jì)算機(jī)接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)的感性認(rèn)識(shí)，從而加深理論方面的理解。

5結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。本文提出了“趣味實(shí)用程序的演示+知識(shí)點(diǎn)+趣味實(shí)用程序的模仿+綜合訓(xùn)練+學(xué)術(shù)論文”的教學(xué)模式，通過(guò)程序演示，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)生樹(shù)立一個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo)，然后，講解知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生模仿相應(yīng)的程序，再進(jìn)行綜合訓(xùn)練。同樣是學(xué)習(xí)相同的課程，但是我們?cè)谄渲腥谌肓擞?jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)，設(shè)計(jì)了仿真模塊，可以在計(jì)算機(jī)房零成本搭建計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，通過(guò)我們的教學(xué)，學(xué)生畢業(yè)后，可以直接作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人或技術(shù)骨干參加計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)。進(jìn)行深入學(xué)習(xí)后，學(xué)生也可以發(fā)表計(jì)算機(jī)監(jiān)控方面的學(xué)術(shù)論文。

目前，我校已經(jīng)開(kāi)設(shè)了“計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)”課程，實(shí)踐表明，該課程的開(kāi)設(shè)，將計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的若干專(zhuān)業(yè)平臺(tái)課有機(jī)地融合到一起，對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)技能的培養(yǎng)，加深對(duì)理論的理解，提高就業(yè)率具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬玉春. 計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2007.

[2] Virtual Serial Port[EB/OL]. /products /vspdxp/，2007-7.

[3] 周蘇，王文. 軟件工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新[J]. 計(jì)算機(jī)教育，2006，(10).

作者簡(jiǎn)介

馬玉春(1969-)，男(漢族)，江蘇南京人，博士，東北大學(xué)秦皇島分校計(jì)算機(jī)工程系教學(xué)主任。

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