平臺設(shè)計論文大全11篇

緒論：寫作既是個人情感的抒發(fā)，也是對學(xué)術(shù)真理的探索，歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇平臺設(shè)計論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。

篇（1）

2浮箱模塊設(shè)計

浮箱模塊為全封閉箱形結(jié)構(gòu)，主尺度為：沿通道縱向長2．5m，沿通道橫向?qū)?2．5m，模塊高度1．8m。浮箱縱向與橫向均采用鉸接接頭連接，每個浮箱重量約為140kN。浮箱由6mm鋼板構(gòu)成主體框架，通過邊緣角鋼焊接在一起，甲板下和底板上都焊有T型橫梁、縱梁、縱肋、橫肋；側(cè)板和端板焊有角鋼型水平肋、T型豎肋和豎梁。模塊內(nèi)部由橫向隔艙板分隔為兩個水密艙，一側(cè)模塊端板以及橫向隔艙板上開設(shè)有人孔以便維護(hù)與維修；為了提高箱體坐灘承壓能力，在模塊內(nèi)部橫向設(shè)置3道承壓桁架；為了縱、橫向傳力縱總強(qiáng)度需要，模塊內(nèi)部與接頭相連的縱、橫梁截面設(shè)計的較大，其它肋骨設(shè)計則以局部強(qiáng)度控制，其截面比縱、橫梁的截面小，模塊甲板及底板以縱、橫梁與肋骨組成正交異性板結(jié)構(gòu)。模塊殼板材料為CCSB，內(nèi)部結(jié)構(gòu)材料為Q345，單雙支耳連接件材料為30CrMnTi。

3浮式吊裝平臺結(jié)構(gòu)分析

利用大型結(jié)構(gòu)分析軟件ANSYS對主吊裝平臺坐灘承壓工況和浮游工況進(jìn)行了仿真分析，為平臺的設(shè)計提供了理論依據(jù)。結(jié)構(gòu)分析時考慮到吊裝平臺結(jié)構(gòu)龐大，采用了ANSYS結(jié)構(gòu)分析中有限元子結(jié)構(gòu)法，能夠較好地模擬拼裝式吊裝平臺這種特殊拼裝式結(jié)構(gòu)。吊裝平臺為臨時性結(jié)構(gòu)，以下結(jié)構(gòu)分析中的容許應(yīng)力均根據(jù)《軍用橋梁設(shè)計準(zhǔn)則》（GJB1162—91）選用。

（1）坐灘承壓：根據(jù)技術(shù)參數(shù)要求，采用溫克勒彈性地基模型，地基承載力為0．02MPa。吊裝作業(yè)時，考慮吊臂方向和風(fēng)機(jī)、塔筒的重量，經(jīng)計算得平臺承受的最大荷載為8000kN。浮箱模塊子結(jié)構(gòu)、吊裝平臺母結(jié)構(gòu)，吊機(jī)的兩個履帶作用在30號和42號子結(jié)構(gòu)上。經(jīng)計算分析，最不利的浮箱為30號子結(jié)構(gòu)。浮箱內(nèi)部各部件的最大應(yīng)力及最大接頭力。內(nèi)部結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力為104．42MPa，小于Q345的彎曲應(yīng)力292MPa。平臺的最大沉降量為48．59mm。

（2）浮游工況：此工況為生存工況。由于水很淺，總體分析中浮游工況只考慮靜力分析，平臺承受的最大荷載為8000kN。浮箱模塊子結(jié)構(gòu)建模、吊裝平臺母結(jié)構(gòu)，母結(jié)構(gòu)由64個子結(jié)構(gòu)組成，吊機(jī)的兩個履帶作用在30號和42號單元。經(jīng)計算分析，最不利的浮箱為42號子結(jié)構(gòu)。浮箱內(nèi)部各部件的最大應(yīng)力及最大接頭力如表1所示。由表1中知，內(nèi)部結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力為134．07MPa，小于Q345的彎曲應(yīng)力292MPa。平臺的最大吃水為573．05mm，靜載吃水為311．11mm，總吃水884．16mm，則干舷為915．84mm，滿足要求。

（3）考慮到施工拼組大面積作業(yè)平臺需要，浮箱連接縱橫向均采用單雙耳。為了模擬分析接頭的受力情況，采用ANSYSWorkbench軟件分析，分析時考慮接頭間隙、連接部件之間的接觸特性以及彈塑性影響，采用Solidworks分別進(jìn)行單雙支耳的建模，然后裝配建立實(shí)體模型并導(dǎo)入Workbench中，單支耳模擬結(jié)果，雙支耳模擬結(jié)果，耳孔邊緣有應(yīng)力集中現(xiàn)象，均小于30CrMnTi的屈服應(yīng)力1176MPa。在銷中亦有應(yīng)力集中，最大等效應(yīng)力為1301．1MPa，小于30CrMnTi的局部承壓應(yīng)力1412MPa，因此接頭的設(shè)計是合理的。

篇（2）

對于高校藝術(shù)設(shè)計學(xué)科而言，其實(shí)踐教學(xué)活動與理工科等其他學(xué)科大為不同，有著顯著的自身特點(diǎn)和專業(yè)特色，尤其是在綜合類院校中的藝術(shù)設(shè)計學(xué)科，實(shí)踐平臺建設(shè)與管理方法決不能照搬其他學(xué)科。同時藝術(shù)設(shè)計學(xué)科中的專業(yè)與以往純藝術(shù)專業(yè)也有著明確的區(qū)別，對學(xué)生的教育不再是培養(yǎng)個性十足的藝術(shù)家，而是培養(yǎng)服務(wù)于當(dāng)代創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的設(shè)計師，而當(dāng)前藝術(shù)設(shè)計學(xué)科實(shí)踐平臺建設(shè)與管理方法并沒有突出這一特點(diǎn)。

2.課堂教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)的脫節(jié)。

實(shí)踐環(huán)節(jié)主要的學(xué)習(xí)內(nèi)容與考核方式應(yīng)契合本學(xué)科教學(xué)培養(yǎng)計劃中的重點(diǎn)內(nèi)容，但是現(xiàn)今的大部分實(shí)踐項(xiàng)目的制定并沒有充分考慮到教學(xué)計劃的整體要求，形式大于內(nèi)容，嚴(yán)重地影響了設(shè)計實(shí)踐對課堂知識的訓(xùn)練與檢驗(yàn)。當(dāng)然，學(xué)校與實(shí)踐平臺間的鏈接與溝通不暢也是兩者脫節(jié)的主要因素之一。

3.管理方法滯后。

目前高校藝術(shù)設(shè)計學(xué)科實(shí)踐平臺管理方法落后于多樣化的實(shí)踐平臺建設(shè)。實(shí)踐平臺建設(shè)的多樣化是近年發(fā)展的主要成果，但針對于不同實(shí)踐平臺的管理方法卻沒有得到發(fā)展，運(yùn)用的還是以往較為單一的管理方法。多樣化的實(shí)踐項(xiàng)目與實(shí)踐平臺不能夠在科學(xué)、高效的管理方法下發(fā)揮最大的作用，直接影響了該實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)效果。

4.培養(yǎng)目標(biāo)不明確，培養(yǎng)方法單一。

課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)活動的目標(biāo)都是為了培養(yǎng)具有藝術(shù)設(shè)計專業(yè)素養(yǎng)的創(chuàng)新型人才，在明確這一培養(yǎng)目標(biāo)的前提下，才能制定相關(guān)的培養(yǎng)計劃與培養(yǎng)方法。同時這一目標(biāo)的制定又要根據(jù)不同學(xué)校專業(yè)間的具體培養(yǎng)計劃來做出相應(yīng)的調(diào)整，因此以往的實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)方法必須要做出改進(jìn)和創(chuàng)新，以符合人才需求。

二、改進(jìn)藝術(shù)設(shè)計學(xué)科創(chuàng)新實(shí)踐平臺建設(shè)的措施

1.以創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式為目標(biāo)，在實(shí)踐教學(xué)中探索創(chuàng)新人才培養(yǎng)方法。

創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)應(yīng)與創(chuàng)意人才培養(yǎng)目標(biāo)一致，課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)活動的目標(biāo)都是為了培養(yǎng)具有藝術(shù)設(shè)計專業(yè)素養(yǎng)的創(chuàng)新型人才。因此，要將多樣的創(chuàng)新實(shí)踐平臺作為橋梁，嫁接于課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)之間，建立與特定課堂教學(xué)目標(biāo)相聯(lián)系的主題化實(shí)踐教學(xué)活動，打造“開放式、模塊化、立體化”的實(shí)踐平臺創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系，探索提高學(xué)生的綜合知識運(yùn)用能力和設(shè)計創(chuàng)新能力為主體的創(chuàng)新人才培養(yǎng)方法。主題化實(shí)踐活動。以“實(shí)踐主題”為切入點(diǎn)，開展實(shí)踐創(chuàng)新活動。實(shí)踐主題就是提取若干與課堂重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容緊密相關(guān)的研究題目，該主題不僅要與課程緊密相關(guān)，與平臺的實(shí)踐活動也密切相連，還要求教師在提取主題活動時要進(jìn)行多方位的考慮，將課堂知識以主題活動的形式，把重點(diǎn)的設(shè)計原理、方法放到創(chuàng)新實(shí)踐平臺中去實(shí)踐和檢驗(yàn)，在設(shè)置過程中必須考慮到主題間知識的縱向連貫性和橫向整合性、互補(bǔ)性，以串聯(lián)的形式開展主題化實(shí)踐教學(xué)活動，不同的主題活動針對的知識點(diǎn)和能力要求不同。這種主題形式的實(shí)踐活動不僅拓展了實(shí)踐教學(xué)的范圍、高效地發(fā)揮了創(chuàng)新實(shí)踐平臺的橋梁與紐帶作用，更為重要的是，“主題”作為學(xué)生興趣的源頭能夠激發(fā)學(xué)生主動參與實(shí)踐活動的熱情。多模塊的創(chuàng)新實(shí)踐平臺。“主題”作為興趣點(diǎn)是課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)鏈接中的切入點(diǎn)，平臺則是開展主題實(shí)踐創(chuàng)新活動的基礎(chǔ)。創(chuàng)新平臺的營造不僅要有常規(guī)的實(shí)踐平臺，更要有與之相關(guān)的模塊化創(chuàng)新實(shí)踐平臺，主要形式有：由政府部門資助的大學(xué)生設(shè)計創(chuàng)新實(shí)踐基地、教師工作室、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心、校企聯(lián)合創(chuàng)新中心、校企政聯(lián)合創(chuàng)新實(shí)踐平臺等。模塊化的設(shè)計創(chuàng)新實(shí)踐平臺建設(shè)應(yīng)爭取多渠道、多方位的學(xué)科交叉型實(shí)踐平臺建設(shè)，可涵蓋與設(shè)計專業(yè)密切相關(guān)的建筑工程、裝飾工程、規(guī)劃改造工程、印刷、家具等不同的行業(yè)，大力發(fā)揮設(shè)計學(xué)科的交叉性學(xué)科特點(diǎn)，為學(xué)生個性發(fā)展、不同方向的設(shè)計創(chuàng)新實(shí)踐提供良好的條件與廣闊的平臺。開放式實(shí)踐創(chuàng)新方法。原有的基于創(chuàng)新實(shí)踐平臺的實(shí)踐活動，多存在設(shè)計實(shí)踐活動資源不足、受益面窄、時間短等問題，主要原因還是實(shí)踐活動的開放度不夠。學(xué)校及院系方面不僅要加強(qiáng)設(shè)計創(chuàng)新實(shí)踐的平臺建設(shè)，而且要著力打造該平臺的開放性，能夠根據(jù)專業(yè)方向需求選擇合適的主題，使盡可能多的同學(xué)參與到實(shí)踐活動中來。教師與實(shí)踐平臺的工作人員，即“主題”實(shí)踐創(chuàng)新活動的提供者和組織者應(yīng)圍繞主題實(shí)踐活動的要求，配置人力和物力，精心策劃活動，保證實(shí)踐活動的創(chuàng)新性和開放度。在人員構(gòu)成和組織形式上，依據(jù)開放性這一基礎(chǔ)原則，達(dá)到平臺資源的共享和高效利用，通過“開放”營造公平的氣氛，結(jié)合“主題”所帶來的興趣，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐中的自主性、個性化和多元化。立體化的活動構(gòu)成形式。立體化的實(shí)踐創(chuàng)新活動的開展方法即由點(diǎn)到面、由面到體的立體化形式。其中，點(diǎn)為課堂重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容，面是創(chuàng)新平臺中相關(guān)的研究題目，本學(xué)科中的多個方向或多學(xué)科的交叉研究則形成面的多個層次。圍繞以上重點(diǎn)內(nèi)容，輔以集中性教學(xué)實(shí)踐、大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練、組織性的課外實(shí)踐、教師工作室課題、實(shí)驗(yàn)中心課題、校企聯(lián)合創(chuàng)新中心課題最終形成以主題化實(shí)踐項(xiàng)目為中心點(diǎn)的多層次相互穿插、相互依托的立體化形態(tài)。其中課堂重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新項(xiàng)目、實(shí)踐目標(biāo)自上而下形成縱向的展開形式。圍繞主題由設(shè)計思維創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練、設(shè)計創(chuàng)新競賽、面向企業(yè)的設(shè)計創(chuàng)新課程等活動為橫向展開形式，兩者相結(jié)合構(gòu)成一系列多層次、全方位的實(shí)踐創(chuàng)新活動，推動學(xué)生“以實(shí)踐為師，以市場為法”，掌握并提高實(shí)踐技能。

2.在創(chuàng)新理念和思路指導(dǎo)下，進(jìn)一步探索創(chuàng)新實(shí)踐平臺的管理方法。

為創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)的人才，最終是為了投入到創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的實(shí)踐之中，注重教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合的創(chuàng)新實(shí)踐平臺對于增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力有著獨(dú)特的優(yōu)勢。創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)實(shí)踐教育不僅要有上文中提及的科學(xué)的人才培養(yǎng)方法，還要引入并結(jié)合現(xiàn)代企業(yè)管理、項(xiàng)目管理等理念，以科學(xué)、高效的方法管理實(shí)踐平臺的運(yùn)營與發(fā)展。整體目標(biāo)管理。以創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為出發(fā)點(diǎn)的創(chuàng)新實(shí)踐平臺項(xiàng)目，要以高校的專業(yè)培養(yǎng)計劃為目標(biāo)，獨(dú)立的課程或項(xiàng)目也要根據(jù)課程的教學(xué)目標(biāo)，對項(xiàng)目進(jìn)行整體界定。實(shí)踐平臺上的創(chuàng)新活動或項(xiàng)目是既相對獨(dú)立又與專業(yè)培養(yǎng)計劃緊密銜接的綜合實(shí)踐教學(xué)體，因此整體的目標(biāo)定位與范圍是在培養(yǎng)計劃與企業(yè)或自擬的實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目相結(jié)合的基礎(chǔ)上而制定的，其中培養(yǎng)方案和計劃是主要因素。評價管理體系建設(shè)。創(chuàng)新實(shí)踐平臺的評價管理體系建設(shè)應(yīng)是發(fā)展性的評價模式。該體系不僅關(guān)注學(xué)生個人的實(shí)踐表現(xiàn)，而且注重學(xué)生和平臺建設(shè)的未來發(fā)展，主要內(nèi)容應(yīng)有：由實(shí)踐項(xiàng)目中的評價主體與評價對象共同商定發(fā)展目標(biāo)，確定評價目標(biāo)后，通過系統(tǒng)地收集評價信息并進(jìn)行分析，對評價對象的素質(zhì)發(fā)展、學(xué)習(xí)職責(zé)和學(xué)習(xí)績效進(jìn)行價值判斷。評價管理體系建設(shè)根本目的是為了促進(jìn)學(xué)生的專業(yè)發(fā)展，因此應(yīng)突出學(xué)生在評價中的主體地位，同時還要注重反饋信息的周期式總結(jié)與處理。過程監(jiān)控與分項(xiàng)管理。過程監(jiān)控與分項(xiàng)管理的目標(biāo)是為了提高創(chuàng)新活動的質(zhì)量。實(shí)踐項(xiàng)目過程監(jiān)控由主體項(xiàng)目負(fù)責(zé)人執(zhí)行，結(jié)合評價管理體系對現(xiàn)行成果進(jìn)行評估，分析學(xué)生取得的進(jìn)步與其中的不足，推薦使用資料信息庫的形式為后階段學(xué)習(xí)提供借鑒。對于該過程的監(jiān)控可使用分項(xiàng)管理方法，具體內(nèi)容可分為：活動項(xiàng)目的范圍管理、費(fèi)用管理、時間管理和人力資源管理。每項(xiàng)分項(xiàng)管理、內(nèi)容都要結(jié)合學(xué)生的階段性匯報和指導(dǎo)教師的綜合性評估與考核作參考，以實(shí)現(xiàn)該方法的可信度與效力。資料信息庫建設(shè)。創(chuàng)新實(shí)踐活動的信息庫建設(shè)一方面是可以實(shí)現(xiàn)資源利用與共享最大化，提高活動效率；另一方面可以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新活動的系統(tǒng)化與自動更新，為后續(xù)活動或項(xiàng)目提供參考與資源。資料信息庫的主要內(nèi)容應(yīng)包括五大基本方面：活動進(jìn)度與計劃、學(xué)習(xí)課件、經(jīng)典案例參考、評價體系、溝通交流系統(tǒng)。輔以特定管理軟件或網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的資源信息庫還能夠預(yù)測活動開展所獲效果，輔助教師或責(zé)任人實(shí)時進(jìn)行網(wǎng)上評價和監(jiān)控。

篇（3）

氣象信息共享平臺的建設(shè)圍繞兩個目標(biāo)開展:一是建立數(shù)據(jù)接收的快速通道,提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問接口,為共享服務(wù)提供高效、規(guī)范的數(shù)據(jù);二是統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理各項(xiàng)功能的操作,提供規(guī)范、友好的操作界面，建立一體化的解決方案。結(jié)合兩個系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo),共享平臺首先定位為氣象信息共享數(shù)據(jù)的源頭,負(fù)責(zé)存儲、管理氣象資料數(shù)據(jù),最大限度的將省、市、縣相關(guān)部門氣象資料存儲在統(tǒng)一的平臺之上,為上層業(yè)務(wù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)訪問服務(wù);其次,平臺提供一個可擴(kuò)展的氣象信息存儲服務(wù)框架,滿足未來氣象業(yè)務(wù)和探測手段不斷發(fā)展、資料種類不斷增加的需要,并提供對已有功能模塊進(jìn)行擴(kuò)展、定制的支持。為此,平臺遵循“可靠穩(wěn)定、構(gòu)件封裝,先進(jìn)成熟,開放擴(kuò)展,統(tǒng)一規(guī)范,便捷維護(hù)”的總體系統(tǒng)設(shè)計原則。整體采用框架系統(tǒng)設(shè)計,各子模塊之間功能獨(dú)立,可根據(jù)用戶的需要進(jìn)行組合,各子模塊之間沒有直接耦合,而是通過數(shù)據(jù)庫之間的聯(lián)系由框架進(jìn)行組合;同時,框架程序利用構(gòu)件技術(shù),采用面向?qū)ο蠓椒ㄟM(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計。在框架的組織下,平臺的適應(yīng)性、靈活性增強(qiáng),同時通過復(fù)用、可配置等技術(shù)降低了平臺的開發(fā)和維護(hù)風(fēng)險,且具有良好的可擴(kuò)展性。

2氣象信息共享平臺體系結(jié)構(gòu)

為實(shí)現(xiàn)由業(yè)務(wù)資源服務(wù)應(yīng)用的無縫化,氣象信息共享平臺采用如圖1所示的體系結(jié)構(gòu),即從上到下分為應(yīng)用層、服務(wù)層和數(shù)據(jù)層。2.1數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)層是平臺各種數(shù)據(jù)的來源,包括實(shí)時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、行業(yè)共享庫、實(shí)時專用庫和目錄文件。在各類數(shù)據(jù)庫中既存在結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),也存在諸如文檔之類的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)的格式均不相同,如按傳統(tǒng)的方法實(shí)現(xiàn),工作量大,難以維護(hù)。因此平臺構(gòu)建了數(shù)據(jù)訪問邏輯構(gòu)件和業(yè)務(wù)實(shí)體構(gòu)件,為各種應(yīng)用提供了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口,以實(shí)現(xiàn)不同來源數(shù)據(jù)的統(tǒng)一處理,做到程序與數(shù)據(jù)源松耦合。2.2服務(wù)層服務(wù)層包含了大量的服務(wù),這些服務(wù)在流程引擎的驅(qū)動下,與業(yè)務(wù)流程綁定,組合成為功能更為強(qiáng)大的組合服務(wù),供不同的業(yè)務(wù)模型調(diào)用,從而滿足用戶的需求;該層服務(wù)采用SCA1.0標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn),將構(gòu)件庫中的構(gòu)件,裝配成服務(wù)的方式提供給其他構(gòu)件、服務(wù)或者其它系統(tǒng)。該層提取了氣象共享服務(wù)的共性需求,通過數(shù)據(jù)服務(wù)、策略服務(wù)、業(yè)務(wù)服務(wù)、流程服務(wù)和表示服務(wù)為氣象部門內(nèi)部各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的開發(fā)提供支撐。可以看出,平臺通過把與氣象數(shù)據(jù)共享業(yè)務(wù)相關(guān)的功能模塊,以標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)形式進(jìn)行封裝,形成一系列網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的服務(wù),然后通過結(jié)合業(yè)務(wù)進(jìn)行流程編排,即可完成相關(guān)功能的定制。2.3應(yīng)用層應(yīng)用層主要完成平臺搭建并為用戶提供操作界面,平臺運(yùn)行模式采用基于B/S的方式,根據(jù)業(yè)務(wù)要求,技術(shù)架構(gòu)的選擇需要具備較強(qiáng)的伸縮性、開放性和安全性。考慮到JAVAEE的特點(diǎn),平臺應(yīng)用層開發(fā)運(yùn)行環(huán)境選擇基于JAVAEE的應(yīng)用服務(wù)器中間件平臺。

3氣象信息共享平臺數(shù)據(jù)表系統(tǒng)設(shè)計

省級氣象信息共享平臺管理的氣象數(shù)據(jù)主要包括區(qū)域自動站數(shù)據(jù)、地面氣象觀測站數(shù)據(jù)、探空數(shù)據(jù)、加密觀測數(shù)據(jù)、農(nóng)氣數(shù)據(jù)、雷達(dá)數(shù)據(jù)和衛(wèi)星數(shù)據(jù)。其中:(1)區(qū)域自動站采集的數(shù)據(jù)包括區(qū)站號、日期時間、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量、氣溫、濕度和氣壓等,這些數(shù)據(jù)通過GPRS傳輸?shù)轿挥谝苿拥姆?wù)器中,并存入數(shù)據(jù)庫,之后再定時導(dǎo)入到省局的數(shù)據(jù)庫中;(2)地面氣象觀測站所觀測的要素比區(qū)域自動站多,共有53個要素,但包括所有區(qū)域自動站的觀測要素;(3)探空數(shù)據(jù)由探空報和高空報組成,包括PPAA、PPBB、PPCC、PPDD、TTAA、TTBB、TTCC和TTDD;(4)加密觀測數(shù)據(jù)不是按時次每日記錄的數(shù)據(jù),也沒有固定由哪些站點(diǎn)觀測,因此加密觀測數(shù)據(jù)一般由用戶不定時人工上傳,且用戶上傳的加密觀測數(shù)據(jù)為文本格式(非結(jié)構(gòu)化),因此上傳之后平臺需自動將文件中的各數(shù)據(jù)項(xiàng)解析出來,存入數(shù)據(jù)表中;(5)農(nóng)氣數(shù)據(jù)包括農(nóng)氣咨詢中心內(nèi)部業(yè)務(wù)系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生的上報文件;(6)雷達(dá)入庫數(shù)據(jù)包括雷達(dá)速度強(qiáng)度圖(圖像文件)和雷達(dá)基數(shù)據(jù);(7)平臺接收衛(wèi)星系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(圖像文件),并直接存儲至后臺核心存儲設(shè)備中;衛(wèi)星包括風(fēng)云二號衛(wèi)星云圖和風(fēng)云三號衛(wèi)星數(shù)據(jù),其中入庫數(shù)據(jù)為風(fēng)云二號衛(wèi)星云圖(圖像文件)和風(fēng)云三號衛(wèi)星觀測原始數(shù)據(jù)及圖像文件。為了實(shí)現(xiàn)上述氣象數(shù)據(jù)的管理,平臺主要系統(tǒng)設(shè)計以下數(shù)據(jù)表(限于篇幅,此處僅列出表名):等值面配色信息表、等值面表、行政區(qū)劃表、農(nóng)氣AB報表(保存農(nóng)氣報的基本觀測數(shù)據(jù)信息)、農(nóng)氣AB報作物表(保存農(nóng)氣報的作物生長信息)、農(nóng)氣AB報災(zāi)害表(保存農(nóng)氣報的災(zāi)害信息)、負(fù)氧離子觀測數(shù)據(jù)表、區(qū)域自動站降水分鐘數(shù)據(jù)表、自動氣象站觀測數(shù)據(jù)表、自動站侯數(shù)據(jù)統(tǒng)計表、自動站旬統(tǒng)計表、自動站日要素統(tǒng)計表、自動站日風(fēng)表、自動站數(shù)據(jù)報監(jiān)控表、自動站月統(tǒng)計數(shù)據(jù)表、micaps結(jié)構(gòu)的探空報數(shù)據(jù)表、探空報基本信息表、等值線圖片信息表、雷達(dá)回波圖信息表、衛(wèi)星云圖信息表、土壤水分觀測數(shù)據(jù)表、土壤水分月統(tǒng)計表、臺站基本參數(shù)表、氣象臺站類型表、臺站類型表和能見度觀測數(shù)據(jù)表。

4氣象信息共享平臺功能系統(tǒng)設(shè)計

結(jié)合氣象信息共享的業(yè)務(wù)需求,平臺整體由氣象數(shù)據(jù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)入庫管理、臺站管理和系統(tǒng)管理四大模塊構(gòu)成。其具體功能劃分如圖2所示。

4.1氣象數(shù)據(jù)應(yīng)用模塊該模塊是整個氣象信息共享平臺的核心部分,主要實(shí)現(xiàn)自動站數(shù)據(jù)、基本氣象要素、農(nóng)氣數(shù)據(jù)、雷達(dá)回波圖、衛(wèi)星云圖數(shù)據(jù)、土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)、人工地面觀測數(shù)據(jù)和探空數(shù)據(jù)的查詢、分析和統(tǒng)計。其核心可歸納為數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、WebGIS展示和數(shù)據(jù)下載。(1)數(shù)據(jù)查詢。數(shù)據(jù)查詢?yōu)閿?shù)據(jù)應(yīng)用的主要方式,包括自動站數(shù)據(jù)、區(qū)域自動站數(shù)據(jù)、土壤濕度觀測數(shù)據(jù)、能見度觀測數(shù)據(jù)和負(fù)氧離子觀測數(shù)據(jù)的查詢。可以根據(jù)選擇的站點(diǎn)、時次、時段、要素(可選多要素),以表格形式顯示查詢結(jié)果;同時實(shí)現(xiàn)表格行列可自定義、查詢結(jié)果可打印、查詢結(jié)果可生成TXT文件供用戶下載、查詢結(jié)果可導(dǎo)出為EXCEL文件等功能。(2)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。可統(tǒng)計和查詢?nèi)我鈺r段內(nèi)某要素的平均值、該時段內(nèi)極大值和極小值;統(tǒng)計時支持站點(diǎn)可選、時次可選和要素可選,站點(diǎn)為單站、多站,時次為單一時次、連續(xù)時次;可統(tǒng)計和查詢?nèi)我鈺r段內(nèi)單站氣象要素值,提供曲線圖。(3)WebGIS展示。采用開源WebGIS平臺,在“自動站圖集”的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)基本的地圖操作功能,包括地圖放大、縮小、察看全圖等;實(shí)現(xiàn)自動站點(diǎn)空間定位及實(shí)時數(shù)據(jù)查詢顯示(氣溫分布圖、降雨分布圖、風(fēng)力分布圖、綜合信息圖、氣象要素按數(shù)值大小繪制全省分布的色塊圖等)。(4)數(shù)據(jù)下載。選擇任意時次/連續(xù)時次、任意站點(diǎn)、任意觀測項(xiàng)目數(shù)據(jù)后,生成文本文件,供用戶下載。

4.2數(shù)據(jù)入庫管理包括入庫參數(shù)配置和日志管理兩個子模塊,實(shí)現(xiàn)本應(yīng)用數(shù)據(jù)庫與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的表、字段對應(yīng)信息的配置,以及相關(guān)數(shù)據(jù)操作的日志管理功能。

4.3臺站管理實(shí)現(xiàn)臺站類型管理和臺站基本信息管理。

4.4系統(tǒng)管理實(shí)現(xiàn)平臺內(nèi)的用戶管理、用戶類型管理,組織結(jié)構(gòu)管理,權(quán)限管理和日志管理等工作;該模塊具有自主功能,能根據(jù)增加的欄目或功能將管理內(nèi)容自動添加到管理系統(tǒng)中;能夠?qū)崿F(xiàn)所有欄目和功能的權(quán)限指定,具有自動和自主增加權(quán)限功能;能夠?qū)γ款悮庀髷?shù)據(jù)的每個要素或字段指定瀏覽/下載/修改/添加/刪除等控制權(quán)限;能夠進(jìn)行用戶級別設(shè)置,可自定義不同級別,每個級別能劃分不同權(quán)限;能夠?qū)Σ煌脩舾鶕?jù)需要進(jìn)行不同級別指定,能對同一用戶同時指定不同級別,能對用戶單獨(dú)添加某種權(quán)限;能夠?qū)γ總€管理模塊根據(jù)不同內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)指定,如日志管理可劃分為系統(tǒng)日志、用戶日志、管理日志、數(shù)據(jù)日志和權(quán)限日志等。

篇（4）

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路(見圖3)主要由細(xì)分電路、驅(qū)動控制芯片和光耦隔離電路組成。步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動的角位移和輸入的脈沖數(shù)目要求嚴(yán)格成正比。如果按照整步的工作方式，會受到步進(jìn)電機(jī)振動大、噪聲大等影響;運(yùn)用細(xì)分，不僅可使振動和噪聲減小，且可以減小步進(jìn)電機(jī)誤動作產(chǎn)生的平臺傾斜度偏移，從而減小激光定位的誤差;并且，細(xì)分?jǐn)?shù)取得越高，在遠(yuǎn)端產(chǎn)生的偏移量越小。為了使步進(jìn)電機(jī)工作的誤差盡可能的小，本設(shè)計中驅(qū)動電路采用高細(xì)分步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片THB6128。圖3中，M1、M2、M3端為細(xì)分的設(shè)定端，根據(jù)這3端所提供的高低電平的不同，有1、1/2、1/4、1/8、1/16、1/32、1/64、1/128多種細(xì)分可選，當(dāng)三端全為高電平時，細(xì)分為128。CW/CCW端為電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制端，CW/CCW為低電平時，電機(jī)正轉(zhuǎn);反之，電機(jī)反轉(zhuǎn)。ST/VCC端為低電平時，THB6128進(jìn)入待機(jī)，功耗極低。另外，為了防止對電源或?qū)Φ囟搪罚撔酒瑑?nèi)置溫度保護(hù)及過流電路。驅(qū)動芯片與單片機(jī)相連的端口均采用光耦隔離，U8、U10、U11為光耦隔離，防止電機(jī)驅(qū)動電路與單片機(jī)控制電路產(chǎn)生干擾;LED可以直觀顯示隔離控制的通斷。

1.2激光旋轉(zhuǎn)控制電路設(shè)計

激光發(fā)射電路主要由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路、激光發(fā)射控制電路、光耦隔離電路及細(xì)分電路構(gòu)成，如圖4所示。激光發(fā)射器控制電路主要完成控制激光發(fā)射器發(fā)射和轉(zhuǎn)動，保證其發(fā)射的激光能實(shí)時完成激光接收靶跟蹤，使農(nóng)田平地機(jī)被實(shí)時控制。由單片機(jī)輸出的激光發(fā)射器發(fā)射信號通過光耦隔離電路后輸入激光發(fā)射器控制電路。其中，JG為單片機(jī)P46端口的控制輸出端，U17為電路的光耦隔離器。激光發(fā)射器的旋轉(zhuǎn)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路控制，由單片機(jī)輸出信號控制THB6128的使能、脈沖及方向端從而控制激光發(fā)射器的旋轉(zhuǎn)。

1.3電源電路設(shè)計

電路選擇采用簡單高效電源芯片LM2576，該穩(wěn)壓器是單片集成電路，能實(shí)現(xiàn)熱關(guān)斷和電流限制保護(hù)，能驅(qū)動3A負(fù)載。控制核心的電源設(shè)計如圖5所示。在直流電源輸入端加入TVS瞬變電壓抑制二極管PK6E22A，該二極管能在收到反向瞬態(tài)高能量沖擊時，迅速將兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩梗瑫r吸收高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率，有效地保護(hù)電子電路中的電子元器件免受浪涌脈沖的破壞［4］。為了防止功率地跟信號地之間的互相干擾，在電源電路設(shè)計中，功率地和信號地之間加入了電感L2進(jìn)行隔離。

2系統(tǒng)軟件設(shè)計

由于農(nóng)田平地機(jī)激光發(fā)射平臺調(diào)平控制系統(tǒng)的工作環(huán)境的惡劣性，易對數(shù)據(jù)的采集造成干擾，再加上傾角傳感器自身存在的溫度漂移等，會加大傾角數(shù)據(jù)采集的誤差。因此，對傾角傳感器采集的數(shù)據(jù)時，先采用基于限幅濾波法和遞推算術(shù)平均值濾波算法相結(jié)合的復(fù)合濾波法算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理［5］，接著采用角度偏移與溫度變化的三次曲線對傾角傳感器溫度漂移進(jìn)行補(bǔ)償，提高數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性［6］。另外，由于步進(jìn)電機(jī)的非線性特征，對其非線性參數(shù)進(jìn)行整定較困難，而常規(guī)的PID算法由于參數(shù)整定過程繁瑣，實(shí)施起來較復(fù)雜，并且在越接近預(yù)設(shè)的目標(biāo)值時，越容易產(chǎn)生超調(diào)而抖動，影響其控制效果的進(jìn)一步提高。因此，采用基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID算法控制器對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，能保證步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的響應(yīng)性能提升，響應(yīng)時間縮短，動態(tài)性能、自適應(yīng)性和魯棒性更佳。系統(tǒng)總體流程圖，如圖6所示。系統(tǒng)初始化后，首先進(jìn)行傾角數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)采集當(dāng)前的平臺的傾角數(shù)據(jù)后，經(jīng)過濾波和補(bǔ)償處理，直接交給單片機(jī)進(jìn)行判斷:如果到達(dá)調(diào)平的預(yù)設(shè)值，則結(jié)束。沒到達(dá)預(yù)設(shè)值的話，如果是大于預(yù)設(shè)值，則電機(jī)正轉(zhuǎn)，控制平臺支腿進(jìn)行相應(yīng)的伸縮調(diào)整平臺的傾斜度，再重新進(jìn)行數(shù)據(jù)采集;如果小于預(yù)設(shè)值，則電機(jī)反轉(zhuǎn)，控制平臺支腿進(jìn)行相應(yīng)的伸縮調(diào)整平臺的傾斜度，再重新進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。如此反復(fù)進(jìn)行平臺調(diào)整，直至達(dá)到預(yù)定的平臺傾斜度為止。

3試驗(yàn)分析

本文設(shè)計的農(nóng)田平地機(jī)激光發(fā)射平臺調(diào)平控制系統(tǒng)主要是為提高農(nóng)田平地機(jī)的雙激光源定位系統(tǒng)的精度做準(zhǔn)備，在雙激光源定位系統(tǒng)中發(fā)揮重要的作用。而整個調(diào)平過程中，由于傾角傳感器和調(diào)平電機(jī)的特性，此控制系統(tǒng)主要受溫度影響。所以，本試驗(yàn)在激光發(fā)射器校準(zhǔn)完成后，設(shè)計了在加入基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制方法對電機(jī)控制，并在不同溫度環(huán)境下的試驗(yàn)。將調(diào)整平臺置于不同的溫度環(huán)境中，同時讓激光器支座處于允許的任意傾斜角度狀態(tài)，分別測試支座在大傾角(20°～30°)和小傾角(10°左右)狀態(tài)下系統(tǒng)調(diào)整的可靠性。

1)13℃時，大角度調(diào)平試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖7所示。

2)13℃時，小角度調(diào)平試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖8所示。由圖7、圖8可知，采用基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制調(diào)平時，在農(nóng)平地過程中調(diào)平過程的前期，調(diào)平速度快，當(dāng)角度越接近目標(biāo)角度時，速度明顯減慢;若達(dá)到調(diào)平要求的預(yù)設(shè)精度值0．03°時，調(diào)平停止;而且在調(diào)平過程中很少出現(xiàn)超調(diào)和振蕩，當(dāng)傾斜角度較小時，調(diào)平完成的時間相對較短。

3)25℃，大角度調(diào)平試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖9所示。

4)25℃，小角度調(diào)平試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖10所示。由圖9和10可知，當(dāng)溫度變化時，平臺大傾斜角度和小傾斜角度的調(diào)平規(guī)律與圖7和8相似。這說明經(jīng)過加入基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制方法后此系統(tǒng)受溫度影響不大。

篇（5）

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，許多新的科學(xué)領(lǐng)域相繼涌現(xiàn)，其中微米/納米技術(shù)就是諸多領(lǐng)域中引人注目的一項(xiàng)前沿技術(shù)。20世紀(jì)90年代以來，繼微米/納米技術(shù)成功應(yīng)用于大規(guī)模集成電路制作后，以集成電路工藝和微機(jī)械加工工藝為基礎(chǔ)的各種微傳感器和微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）脫穎而出，平均年增長率達(dá)到30%。微機(jī)械陀螺是其中的一個重要組成部分。目前，世界各個先進(jìn)工業(yè)國家都十分重視對MMG的研究及開發(fā)，投入了大量人力物力，低精度的產(chǎn)品已經(jīng)問世，正在向高精度發(fā)展。

1微機(jī)械振動陀螺儀的簡要工作原理

陀螺系統(tǒng)組成見圖1，它由敏感元件、驅(qū)動電路、檢測電路和力反饋電路等組成。在梳狀靜電驅(qū)動器的差動電路上分別施加帶有直流偏置但相位相反的交流電壓，由于交變的靜電驅(qū)動力矩的作用，質(zhì)量片在平行于襯底的平面內(nèi)產(chǎn)生繞驅(qū)動軸Z軸的簡諧角振動。當(dāng)在振動平面內(nèi)沿垂直于檢測軸的方向（X方向）有空間角速度Ω輸入時，在哥氏力的作用下，檢測質(zhì)量片便繞檢測軸（Y軸）上下振動。這種振動幅度非常小，可以由位于質(zhì)量片下方、淀積在襯底上的電容極板檢測，并通過電荷放大器、相敏檢波電路和解調(diào)電路進(jìn)行處理，得到與空間角速度成正比的電壓信號。

在科研及加工過程中，一個重要的內(nèi)容就是檢測陀螺儀的特性，如工作狀態(tài)諧振頻率、帶寬增益、Q值等，于是就提出了微機(jī)械慣性傳感器檢測平臺的研制任務(wù)。根據(jù)陀螺儀的工作原理，整個儀器包括兩大部分：驅(qū)動信號發(fā)生部分和表頭的輸出信號檢測部分。驅(qū)動信號發(fā)生部分對待測的慣性傳感器給予適當(dāng)?shù)尿?qū)勸信號，使傳感器處于工作狀態(tài)。信號檢測部分要求檢測出微小電容變化，經(jīng)過放大、解調(diào)處理后，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量采集到PC機(jī)中，分析輸出信號，以確定慣性表的特性。

2微電容檢測技術(shù)

在MMG檢測技術(shù)中，利用電容傳感器敏感試驗(yàn)質(zhì)量片在哥氏力作用下的振動角位移，獲取輸入角速率信號。由于陀螺儀的尺寸微小，為了得到10°/h的中等精度，要求電容測量分辨率達(dá)到（0.01×10-15）～(1×10-18)法拉。因此，對于微機(jī)械加速度計和向機(jī)械陀螺儀來說，檢測試驗(yàn)質(zhì)量和基片之間的電容變化是一個關(guān)鍵技術(shù)。目前在MMG中采用的微電容檢測方案有三種：開關(guān)電容前在MMG中采用的微電容檢測方案有三種：開關(guān)電容電路、單位增益放大電路和電荷放大電路。

2.1開關(guān)電容電路

其基本原理是利用電容的充放電將未知電容變化轉(zhuǎn)換為電壓輸出。該測量電路包括一個電荷放大器、一個采樣保持電路以及控制開關(guān)的時序，如圖2所示。

在測量過程中，先將未知電容（C1、C2）充電至已知電壓Vref，然后讓其放電。充、放電過程由一定時序控制，不斷重復(fù)，使未知電容總處于動態(tài)的充放電過程。C1、C2連續(xù)地放電，電流脈沖經(jīng)過電荷放大器轉(zhuǎn)換為電壓。再經(jīng)過采樣保持器，得到輸出Vc。將公式ΔC=2C0·x/d0代入，可得電容檢測電路的傳遞函數(shù)為：

Vc/x=-[2VrefC0/Cfd0]

2.2單位增益放大器電路

AD公司與U.C.Berkeley聯(lián)合開發(fā)的ADXL50（5g的微機(jī)械加速度計）采用了單位增益放大電路。

圖3是單位增益放大器的等效電路。圖3中，Cp為分布電容，Cgs為前置級輸入電容，Rgs為輸入電阻。當(dāng)載波頻率在放大器的通頻帶以內(nèi)時，前置級輸入電阻可忽略不計。由圖3可午，前置級有用信號輸出為：

（Vs-Vout）jω（C0+ΔC）+(-Vs-Vout)jω（C0-ΔC）

=Voutjω(Cp+Cgs)+Vout/Rgs

Rgs∞

Vout=(2ΔC/2C0+Cp+Cgs)Vs

分布電容Cp約為10pF，

輸入電容Cgs約為1～10pF，一般都大于傳感器標(biāo)稱電容C0(1pF左右)。可以看出，它們的存在都極大地降低了電容檢測靈敏度。要提高電路靈敏度，就必須消除Cp、Cgs的影響，通常采用的措施等電位屏蔽。

2.3電荷放大器電路

電荷放大器電路如圖4所示。它采用具有低輸入阻抗的反相輸入運(yùn)算放大器。其中Cp表示分布電容，Cf為標(biāo)準(zhǔn)反饋電容，Rf用來為放大器提供直流通道，保持電路正常工作。應(yīng)選取Rf，使時間常數(shù)RfCf遠(yuǎn)大于載波周期，以避免輸出波形畸變。但Rf過大為今后電路集成帶來不便。可以使用小阻值的電阻組成T型網(wǎng)絡(luò)，替代大阻值電阻。

若運(yùn)算放大器具有足夠的開環(huán)增益，反相輸入端為很好的虛地，那么，兩輸入端點(diǎn)之間的電位差為零。因此，反相輸入端對地的分布電容Cp和放大器的輸入電容Cgs對電路測量不會造成影響。電荷放大電路相對于單位增益放大電路來說，結(jié)構(gòu)要簡單，不需考慮等電位屏蔽問題；只需將雜散電容的影響轉(zhuǎn)化為對地的分布電容，即進(jìn)行合理的對地屏蔽，就能獲得較好的效果。

盡管在電荷放大電路中，可以忽略掉輸入電容及反相輸入端對地的分布電容，但是在檢測微小電容變化時，輸出還是有很大的衰。這是由放大器輸入輸出端分布電容Cio造成的。當(dāng)載波電壓頻率大于1/（2πRfCf）和小于放大器的截止頻率時，輸出電壓Vout應(yīng)該表示為：

Vout=-[(C1-C2)/（Cio+Cf）]Vs=-[(2ΔC)/Cio+Cf]]Vs

3檢測平臺的系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

該系統(tǒng)的工作原理如圖5所示。對慣性傳感器施以適當(dāng)?shù)募钚盘柡螅瑐鞲衅鞯膭悠刺幱谡駝訝顟B(tài)，上下極板間的電容發(fā)生周期變化，采用電荷放大器電路將該信號提取出來，經(jīng)交流放大、解調(diào)后通過A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字量采集到微機(jī)中，觀察傳感器的輸出響應(yīng)，為下一步利用軟件方法分析微機(jī)械慣性傳感器的時域、頻域特性打下基礎(chǔ)。

3.1激勵信號發(fā)生器

根據(jù)微機(jī)械輪式振動陀螺儀的工作原理，最多需要4路激勵信號。激勵信號為正弦波，每兩路相位相反。為了測量陀螺儀的頻率特性，需要不斷改變激勵信號的頻率。目前不同設(shè)計的陀螺儀諧振頻率在幾百赫茲到10千赫茲之間，激勵信號也需要在這個范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，陀螺儀的驅(qū)動力矩等于驅(qū)動信號的交流分量與直流分量的乘積，所以還要施加正或負(fù)的直流偏置，使陀螺能處于正常工作狀態(tài)。交流相位和直流偏置組合見表1。

表1交流相位和直流偏置組合

直流偏置：++--交流信號：+-+-

一般的RC振蕩電路生成的正弦波頻率靠改變R、C值來調(diào)節(jié)，不能連續(xù)大范圍調(diào)節(jié)。所以，設(shè)計中采用數(shù)字方法合成模擬波形，其原理見圖6。圖6中8254為軟件可編程計數(shù)器。其包含3個獨(dú)立的16位計數(shù)器，計數(shù)最高頻率可達(dá)8MHz，設(shè)計中輸入3MHz的時鐘，將2個計數(shù)器串連使用，這樣可以增加頻率控制范圍。8254產(chǎn)生的方波信號作為后面并行計數(shù)器的計數(shù)脈沖輸入。并行計數(shù)器由2片74LS161組成8位二進(jìn)制循環(huán)計數(shù)器。74LS161計數(shù)到最大值時會自動清零，重新開始計數(shù)，其輸出可作為E2PROM2817A的地址信號（即每個正弦周期內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù)為256個）。2817A的數(shù)據(jù)讀取時間為150ns。設(shè)計電路時將它的片選和讀信號均設(shè)為有效，以提高數(shù)據(jù)讀取速度。D/A轉(zhuǎn)換采用DAC-08電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器。電路輸出時間85ns，放大器采用高速高精度運(yùn)放OP-37，同理，D/A轉(zhuǎn)換器的片選和轉(zhuǎn)換開始信號總為有效，其輸出跟隨輸入變化，提高轉(zhuǎn)換速度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，此信號發(fā)生器完全可以生成10kHz以內(nèi)可調(diào)頻的正弦波。而且使用可編程計數(shù)器8254，輸出正弦波的頻率可以用軟件方法調(diào)節(jié)。如果想輸出非正弦波形，只要修改E2PROM的數(shù)據(jù)，就可以輸出任意形狀的周期波形。

3.2低通跟蹤濾波器

數(shù)字信號發(fā)生器具有控制靈活的優(yōu)點(diǎn)，但是輸出信號不夠平滑，其中會有臺階波。在對信號要求比較高的場合，還需要進(jìn)行濾波。本設(shè)計中信號的頻率變化范圍很大：幾百赫茲到10千赫茲。為了進(jìn)一步提高信號質(zhì)量，采用AD633模擬乘法器構(gòu)成低通跟蹤濾波器，其原理如圖7。

通帶的截止頻率是由電壓Ec控制的，輸出是OUTPUTA，截止頻率：

fc=Ec/[(20V)πRC]

OUTPUTB處是乘法器的直接輸出端，截止頻率與RC濾波器相同：

f1=1/(2πRC)

這種濾波器結(jié)構(gòu)簡單，沒有開關(guān)電容，噪聲小，一般采用數(shù)模轉(zhuǎn)換器控制Ec，控制通帶頻率也比較容易。

3.3交流放大器

微機(jī)械慣性傳感器在施加激勵信號后，即處于振動狀態(tài)。傳感器有差動微電容量變化C0+ΔC和C0-

ΔC。采用電荷放大器電路提取出ΔC，此電壓信號仍然很彈，需要進(jìn)一步放大處理，于是采用圖8所示的交流放大器。

交流放大器由4個放大倍數(shù)為-1、-2、-5、-10的運(yùn)算放大器級聯(lián)組成，進(jìn)一步放大被測信號，同時調(diào)整幅值以便適應(yīng)解調(diào)器的輸入。圖8中的開關(guān)選用ADG211模擬開關(guān)，通過控制模擬開關(guān)的開合，可以任意選擇某級或某幾級放大器參加工作，實(shí)現(xiàn)對放大倍數(shù)正負(fù)1、2、5、10、20、50、100的整倍數(shù)調(diào)整。例如，將模擬開關(guān)S0、S2、S8、S13閉合，其他開關(guān)全部打開，交流放大器的總放大器數(shù)即為：（-1）×（-2）×（-10）=-20。

3.4數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

使用計算機(jī)總線，與外設(shè)之間必須有接口。本系統(tǒng)采用雙端口RAM作為數(shù)據(jù)緩存。先將信號采樣并存儲其中，然后成組地向主機(jī)傳送，從而有效地發(fā)揮了主、從、資源的效率，且設(shè)計也相對簡單。

3.4.1系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)基本組成原理如圖9。主要有雙端口RAM、邏輯控制模塊、A/D轉(zhuǎn)換器組、計算機(jī)接口。機(jī)通過接口啟動邏輯控制模塊后，CPU資源向其他請求開放，邏輯控制模塊發(fā)控制信號啟動A/D轉(zhuǎn)換器并進(jìn)行采樣，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果存入雙端口RAM。當(dāng)RAM中的數(shù)據(jù)達(dá)到一定數(shù)量時，邏輯控制模塊向計算機(jī)發(fā)出中斷請求。主機(jī)接到請求后進(jìn)入中斷服務(wù)程序，向邏輯控制模塊發(fā)出命令，決定是否繼續(xù)采樣，并將RAM內(nèi)的數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存。

3.4.2硬件設(shè)計

本設(shè)計使用Cypress公司的CY7C136（2k×8bit）雙端口RAM。其兩個端口都有獨(dú)立的控制信號、片選CE、輸出允許OE和讀寫控制R/W。這組控制信號使得兩個端口可以像獨(dú)立的存儲器一樣使用。使用這種器件要注意當(dāng)兩個端口訪問同一個單元時，有可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)讀出結(jié)果不正確。解決這個問題的方法有兩個：一種是監(jiān)測busy信號輸出，當(dāng)檢測到busy信號有效，就使訪問周期拉長，這是從硬件上解決；另一種方法是軟件上保證兩個端口不同時訪問一個單元，即將雙端口RAM進(jìn)行分塊。本系統(tǒng)采用后者，將busy信號輸出通過上拉電阻接到電源正極。

在系統(tǒng)中，邏輯控制模塊的作用非同小可，是控制采樣、存儲、與計算機(jī)接口的核心。本系統(tǒng)為方便對采樣速率等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，在該模塊中采用了MCS-51單片機(jī)。這樣可以通過編程設(shè)定采樣速率。

與主機(jī)的信息交換包括：

（1）接收主機(jī)控制信號，以決定是否開始采樣；

（2）在存儲區(qū)滿后，向主機(jī)發(fā)中斷請求。

本系統(tǒng)使用AT89C51的地址總線來選通RAM的存儲單元，對其進(jìn)行寫操作，將采樣結(jié)果存入相應(yīng)的單元。

3.4.3軟件設(shè)計

篇（6）

一、平臺的軟件基礎(chǔ)

UMEP選用Tuxedo作為基礎(chǔ)軟件平臺來進(jìn)行設(shè)計和部署。Tuxedo是BEA公司的一個商品化的交易中間件軟件產(chǎn)品,從軟件最初推出至今已經(jīng)經(jīng)歷了9個版本的升級變遷,廣泛應(yīng)用于金融、電信、郵政、航空等領(lǐng)域,是業(yè)內(nèi)歷史最久、應(yīng)用最廣的中間件產(chǎn)品。

農(nóng)發(fā)行從電子聯(lián)行系統(tǒng)開始,就引入了Tuxedo中間件產(chǎn)品,直至在綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)中更為全面地使用。在多年的開發(fā)維護(hù)工作中,農(nóng)發(fā)行不僅積累了大量的經(jīng)驗(yàn),而且還培養(yǎng)了一批技術(shù)人才。選用Tuxedo作為UMEP的基礎(chǔ)軟件平臺,做到核心系統(tǒng)相一致,不單單是為了減輕系統(tǒng)維護(hù)的工作量,降低系統(tǒng)故障的風(fēng)險,更重要的是考慮到在其基礎(chǔ)上設(shè)計出來的UMEP,可以具備較高的可靠性、通用性、安全性和可擴(kuò)展性。

二、平臺的總體設(shè)計

根據(jù)報文交換類業(yè)務(wù)的處理流程,UMEP在總體的邏輯結(jié)構(gòu)上設(shè)計為三層:前置機(jī)接口層、通訊平臺層和核心服務(wù)層。其結(jié)構(gòu)圖如下:

外接系統(tǒng)匯入的報文,由前置機(jī)通過外接系統(tǒng)提供的接口API(應(yīng)用程序接口)獲取后,發(fā)送至UMEP,再轉(zhuǎn)發(fā)至核心服務(wù)進(jìn)行業(yè)務(wù)處理。行內(nèi)系統(tǒng)匯出的報文,由核心系統(tǒng)發(fā)送至UMEP,再轉(zhuǎn)發(fā)到前置機(jī),通過外接系統(tǒng)接口API發(fā)送給外接系統(tǒng)。前置機(jī)和UMEP的通信,以及UMEP與核心系統(tǒng)的通信,均是以Tuxedo服務(wù)調(diào)用的方式進(jìn)行的,并且使用Tuxedo的事務(wù)管理功能,保證報文傳送的準(zhǔn)確性和唯一性。

三、前置機(jī)接口層的設(shè)計

在一個外接系統(tǒng)的前置機(jī)上,一般都會部署兩套接口軟件。一套是行內(nèi)系統(tǒng)的接口軟件,功能就是通過外接系統(tǒng)API進(jìn)行報文的收發(fā)工作。另一套就是由外接系統(tǒng)提供的API接口。兩者之間是調(diào)用與被調(diào)用的關(guān)系。

為了保證行內(nèi)接口的通用性,我們把行內(nèi)接口軟件設(shè)計為兩層結(jié)構(gòu),一層是穩(wěn)定的,一層是不穩(wěn)定的。

穩(wěn)定的一層稱之為UMEPClient,由兩個定時啟動的守護(hù)進(jìn)程uploadMsg和downloadMsg組成,分別實(shí)現(xiàn)報文接收和報文發(fā)送的功能。之所以稱之為穩(wěn)定的,是因?yàn)檫@兩個守護(hù)進(jìn)程可以在任何外接系統(tǒng)的前置機(jī)上使用,并不需要針對不同的外接系統(tǒng)重寫代碼,體現(xiàn)了行內(nèi)接口的通用性。

不穩(wěn)定的一層稱之為BranchInterfaceAPI(簡稱BIA),由一組API函數(shù)組成,以庫文件的方式提供,被UMEPClient調(diào)用。之所以稱之為不穩(wěn)定的,是因?yàn)樗菍ν饨酉到y(tǒng)提供的API接口函數(shù)的封裝,需要針對不同的外接系統(tǒng)改寫代碼。BIA被設(shè)計為10個API函數(shù),分別處理非實(shí)時通訊和實(shí)時通訊兩種情況:

BIA不僅封裝了外接系統(tǒng)的API函數(shù),還有一個重要的工作就是負(fù)責(zé)報文格式的轉(zhuǎn)換。不同的外接系統(tǒng),其報文的描述格式各有不同。為了行內(nèi)系統(tǒng)能夠以同樣的方式處理,就需要對報文用統(tǒng)一的格式進(jìn)行重新描述,轉(zhuǎn)換為行內(nèi)系統(tǒng)使用的標(biāo)準(zhǔn)報文。同樣,行內(nèi)發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)報文也需要由經(jīng)BIA轉(zhuǎn)換后,再發(fā)送給外接系統(tǒng)。這種將報文格式轉(zhuǎn)換功能由通信平臺實(shí)現(xiàn)改為由前置機(jī)實(shí)現(xiàn)的設(shè)計方式,不僅是實(shí)現(xiàn)UMEP通用性的需要,也是為了充分利用前置機(jī)的運(yùn)算功能,減輕通訊平臺的運(yùn)算壓力,使其集中資源處理報文轉(zhuǎn)發(fā)的功能,提高平臺的處理能力。

前置機(jī)接口層的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖:

在前置機(jī)端引入BIA的設(shè)計模式的另一個優(yōu)點(diǎn)是,可以最大限度地降低總行科技部門的開發(fā)工作量。一個新系統(tǒng)的接入,總行不再需要集中開發(fā)行內(nèi)接口軟件(全國性系統(tǒng)仍可由總行統(tǒng)一開發(fā)),只要由分行按照UMEP的報文標(biāo)準(zhǔn)和API標(biāo)準(zhǔn),自行組織開發(fā)一套相應(yīng)的BIA,以庫文件的方式提供給UMEP使用,然后就可以通過UMEP順利接入核心系統(tǒng)。另外由于BIA層的開發(fā)工作并不涉及到Tuxedo技術(shù),因此對于分行而言,也降低了技術(shù)開發(fā)的難度。同時,這樣的分層設(shè)計也為分行特色業(yè)務(wù)的開展提供了技術(shù)上的便利條件。

UMEPClient在部署之前,附帶的BIA是一個完全由空API函數(shù)編譯后獲得的庫文件。部署到前置機(jī)以后,只要將這個文件替換為相應(yīng)外接系統(tǒng)的BIA庫文件,即可完成系統(tǒng)對接功能。由此可見,UMEPClient在前置機(jī)上的安裝部署也是相對簡單靈活的。此外,由于Tuxedo的跨平臺性,可以使得我們的UMEPClient不僅可以部署在HPUX/AIX/SCOUnix/Linux等Unix或類Unix平臺上,而且可以運(yùn)行在AS400或Windows平臺上。換句話說,無論外接系統(tǒng)前置機(jī)采用的是什么樣的操作系統(tǒng)平臺,我們的UMEPClient都可以正常部署使用。這也從一個側(cè)面體現(xiàn)了UMEP的通用性。

四、通訊平臺層的設(shè)計

UMEP通訊平臺層的設(shè)計,使用了Tuxedo服務(wù)程序和Tuxedo客戶端程序相結(jié)合的方式。兩個Tuxedo服務(wù)程序名為uploadMsgSvc和downloadMsgSvc,分別被前置機(jī)端UMEPClient的up-loadMsg和downloadMsg進(jìn)程調(diào)用,用于平臺的報文接收和發(fā)送。兩個Tuxedo客戶端程序名為uploadKernel和download-Kernel,是兩個定時啟動的守護(hù)進(jìn)程,分別負(fù)責(zé)上傳平臺報文至核心系統(tǒng)和下載核心系統(tǒng)報文至平臺。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下:

在UMEP的平臺設(shè)計中,我們引入了數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容。這主要是考慮到UMEP平臺將被設(shè)計為一個擁有較高處理能力的報文交換平臺。如果單純的依靠核心服務(wù)完成業(yè)務(wù)處理后,再寫入核心應(yīng)用數(shù)據(jù)庫,勢必會增加調(diào)用端的等待時間,影響平臺的處理效率和吞吐量。此外,使用數(shù)據(jù)庫對報文進(jìn)行暫存,可以減少報文傳送過程中因網(wǎng)絡(luò)通訊問題而導(dǎo)致的報文丟失現(xiàn)象,保證報文的正確傳輸。在報文的上行過程中,平臺服務(wù)uploadMsgSvc收到前置機(jī)發(fā)來的標(biāo)準(zhǔn)報文后,不作任何處理,直接寫入數(shù)據(jù)庫并返回,完成平臺的報文接收工作。平臺上的uploadKernel進(jìn)程啟動后,負(fù)責(zé)從數(shù)據(jù)庫中讀取報文信息,并根據(jù)共享內(nèi)存中存放的XML標(biāo)準(zhǔn)報文格式描述文件,將報文中的業(yè)務(wù)要素解析出來,轉(zhuǎn)換為Tuxe-do服務(wù)調(diào)用所需的FMLBuffer格式,再通過Tuxedo服務(wù)調(diào)用,上傳給核心系統(tǒng)完成業(yè)務(wù)處理。

在報文的下行過程中,通過平臺上定時啟動的downloadKernel進(jìn)程,調(diào)用核心系統(tǒng)的相關(guān)服務(wù),獲取下傳報文信息,再根據(jù)XML報文格式描述文件,轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)報文后寫入數(shù)據(jù)庫。平臺服務(wù)downloadMsgSvc由前置機(jī)端的down-loadMsg進(jìn)程定時調(diào)用。每次調(diào)用時,該服務(wù)從數(shù)據(jù)庫中讀取待發(fā)送的報文,返回給前置機(jī)。

行內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)報文的格式解析和打包是通過XML報文格式描述文件來完成的。不同外接系統(tǒng)所使用的報文集,都會用行內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)格式重新加以定義,體現(xiàn)為一個XML描述文件。這個XML文件作為BIA的一部分,由BIA的開發(fā)者按照標(biāo)準(zhǔn)編寫完成后,提供給UMEP平臺使用。平臺啟動時,將裝載所有外接系統(tǒng)的XML描述文件到共享內(nèi)存中,供uploadKernel和downloadKernel處理標(biāo)準(zhǔn)報文解析和打包時使用。鑒于XML強(qiáng)大的擴(kuò)展性和良好的易用性,這樣的設(shè)計必然使我們的平臺具備優(yōu)秀的報文兼容性,同樣也保證了UMEP的通用性。

五、核心服務(wù)層的設(shè)計

UMEP的核心服務(wù)層采用了面向服務(wù)的設(shè)計模式,每一種業(yè)務(wù)類型的處理都被細(xì)化為一個或多個核心服務(wù)來完成。每個核心服務(wù)只完成某一種特定的功能,服務(wù)與服務(wù)之間的耦合關(guān)系遵循“松散”的原則。這種“松散”的耦合關(guān)系,大大的增加了核心服務(wù)的可重用性,為業(yè)務(wù)的變更和擴(kuò)展帶來巨大的靈活性和便利性。

在核心服務(wù)的,部署了一類管理調(diào)度服務(wù),稱為TxDispatcher。TxDis-patcher不僅能夠管理報文交換類交易的服務(wù)請求,而且可以管理聯(lián)機(jī)實(shí)時交易的服務(wù)請求,并根據(jù)不同類型的交易,按照事先定義好的業(yè)務(wù)處理流程,調(diào)度相應(yīng)的核心服務(wù)處理。

核心服務(wù)層的結(jié)構(gòu)示意圖如下:

在服務(wù)的調(diào)用者和核心服務(wù)之間引入TxDispatcher管理服務(wù)層,使得核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)對業(yè)務(wù)需求的變更或調(diào)整,具備快速投產(chǎn)的能力。因?yàn)樵诤诵姆?wù)具有較高可重用性的基礎(chǔ)之上,僅僅通過定制合理的業(yè)務(wù)處理流程,組合不同的核心服務(wù),就有可能完成新業(yè)務(wù)功能的開發(fā)工作。

六、安全模塊的設(shè)計

UMEP中安全模塊的設(shè)計,仍然采用原有的PKI證書模式。因?yàn)榛赑KI證書的安全技術(shù)是目前安全級別較高,并且是國家有關(guān)安全部門認(rèn)可的一種加密認(rèn)證技術(shù)。這種技術(shù)在業(yè)界被廣泛使用,也是農(nóng)發(fā)行綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)目前正在使用的安全技術(shù)措施之一。

在使用PKI證書的安全模式下,UMEP服務(wù)器和外接系統(tǒng)前置機(jī)均需要獲得由總行CA中心簽發(fā)的IC卡,作為自己合法身份的唯一標(biāo)識。報文上行時,前置機(jī)使用自己的IC卡私鑰對報文進(jìn)行加密簽名,然后上傳UMEP服務(wù)器。UMEP服務(wù)器使用該前置機(jī)證書中的公鑰解密并核驗(yàn)簽名,確認(rèn)報文的合法性。報文下行時,UMEP服務(wù)器使用自己的IC卡私鑰,對下傳報文加密簽名后發(fā)送前置機(jī)。前置機(jī)收到報文后,使用UMEP服務(wù)器的證書公鑰進(jìn)行解密并核驗(yàn)簽名,核驗(yàn)通過后再發(fā)送給外接系統(tǒng)。UMEP的安全體系結(jié)構(gòu)如下圖所示:

篇（7）

在沒有紅外探測器或其它圖像采集設(shè)備的條件下，可以先開發(fā)基于PCI總線的圖像處理平臺，由計算機(jī)模擬圖像的生成并完成圖像的高速傳輸，以縮短系統(tǒng)開發(fā)周期，使系統(tǒng)靈活、實(shí)用、便于進(jìn)行功能擴(kuò)展。采用美國TI公司的新一代高性能浮點(diǎn)數(shù)字信號處理器TMS320C6701（以下簡稱C6701）研制了實(shí)時圖像識別與跟蹤處理平臺，利用不變矩進(jìn)行圖像識別，采用質(zhì)心跟蹤方案，獲得了很好的實(shí)驗(yàn)效果。充分發(fā)揮了C6701強(qiáng)大的數(shù)字信號處理能力，并為后續(xù)的研究提供了很好的軟硬件平臺基礎(chǔ)。

1C6701數(shù)字信號處理器簡介

C6701芯片內(nèi)有8個并行處理單元，分為相同的兩組。采用甚長指令字VLIW結(jié)構(gòu)，使C6701成為高性能的數(shù)字信號處理芯片。其單指令字長為32b，8個指令組成一個指令包，總字長為256b。芯片內(nèi)部設(shè)置了專門的指令分配模塊，可以將每個256b指令包同時分配到8個處理單元，8個單元可同時運(yùn)行。芯片的最高時鐘頻率達(dá)到167MHz，此時浮點(diǎn)運(yùn)算處理能力可達(dá)到1GFLOPS。外部存儲器接口EMIF支持8／16／32b數(shù)據(jù)寬度的各種類型的同步、異步存儲器,便于系統(tǒng)擴(kuò)展。C6701片內(nèi)有64KB的數(shù)據(jù)RAM和64KB的程序RAM；片外存儲空間分為4個區(qū)（CE0、CE1、CE2、CE3）；有4個相互獨(dú)立的可編程DMA通道，還有第五個DMA通道可與HPI接口。

2PCI9054的主要特點(diǎn)及應(yīng)用

PCI09054是美國PLX公司生產(chǎn)的一種32b33MHz的PCI總線主控I／O加速器。采用先進(jìn)的PLX流水線結(jié)構(gòu)；符合PCI本地總線規(guī)范2．2版，突發(fā)傳輸速率達(dá)到132MB／s；本地總線復(fù)用／非復(fù)用的32b地址／數(shù)據(jù)線，有M、J、C三種工作模式，但C模式的數(shù)據(jù)和地址總線是非復(fù)用的；支持8b、16b、32b設(shè)備和存儲設(shè)備，本地總線操作速率高達(dá)50MHz；內(nèi)部有6種可編程的FIFO，可實(shí)現(xiàn)零等待的突發(fā)傳輸及本地總線時鐘和PCI總線時鐘的異步操作，支持主模式、從模式和DMA傳輸模式。PCI9054是一種性價比高的PCI橋接芯片。

圖1給出了PCI總線接口連接圖，使用2K的ST93CS56串行EEPROM作為PCI9054的配置芯片，圖中雙口RAM可設(shè)計成32b、16b或8b。PLX9054工作在C模式下。本地總線晶振為30MHz，經(jīng)過測試PLX9054工作在從模式單字節(jié)讀寫的情況下，本地總線速度已達(dá)12MB／s。根據(jù)實(shí)際圖像傳輸需要（圖像大小為256×256，深度為8b的灰度圖像）幀頻為25幀／s，已經(jīng)滿足需要。為了再提高傳輸速度，PLX9054可以開發(fā)成突發(fā)或DMA傳輸方式。使用CPLD(Xilinx的XC95108)完成PCI9054到雙口RAM的譯碼電路，本地地址空間可尋址大小為1MB，1MB的本地地址空間映射為地址00000000H～000fffffH,PCI總線的地址空間（計算機(jī)自動分配）為ef100000H～ef1fffffH，同時要求PCI基址空間2（對應(yīng)寄存器PCIBAR2）映射到本地地址空間0(對應(yīng)寄存器LAS0BA()即LAS0RR寄存器設(shè)為fff00000H,LAS0BA寄存器設(shè)為00000001H。其中，LAS0BA的最低位置成“1”，表示PCI直接從模式訪問本地地址空間0，使能譯碼；寫“0”則禁止使能。PCIBAR2的值為ef100000H。

圖2圖像處理系統(tǒng)硬件框圖

利用WinDriver6．01驅(qū)動程序開發(fā)工具生成PCI圖像傳輸卡的WDM驅(qū)動程序代碼，用VisualC＋＋6．0編寫應(yīng)用程序，完成圖像處理版與PC機(jī)之間的高速率的圖像序列傳輸。

3圖像處理板硬件設(shè)計

系統(tǒng)硬件框圖如圖2所示。圖像處理板以DSPC6701為核心，C6701主要負(fù)責(zé)圖像處理，包括對目標(biāo)的識別和跟蹤，并給出最終的跟蹤角誤差。源圖像通過PCI接口卡傳入圖像處理板的兩片雙口RAM，兩片雙口RAM采用乒乓式存儲。即為了保證圖像處理的實(shí)時性，當(dāng)一片RAM接收數(shù)據(jù)時，另一片RAM為DSP提供圖像處理的數(shù)據(jù)。SDRAM用作DSPRAM的擴(kuò)展，存儲圖像處理的中間結(jié)果。圖像處理后的方位與俯仰角度數(shù)據(jù)通過82C52轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)，再經(jīng)DS8921轉(zhuǎn)換成RS－422電平，送給系統(tǒng)的后續(xù)電路。

FPGA選用Altera公司的APEXEP20K200,完成整個圖像處理板的譯碼邏輯，并承擔(dān)部分圖像處理功能。APEXEP20K200門數(shù)為20萬門，采用串行配置時必須使用兩片EPC2。FPGA配置在C6701的CE0空間。FLASH選用4Mb的AM29LV040，用作DSPBootLoader加載程序時的8bROM，只能配置在CE1空間，因?yàn)镃6701只有CE1空間可以與8b／16b的“窄存儲器”接口。SDRAM的容量為4M×32b，配置在CE2空間。兩片雙口RAM為CY7C028V，容量為64K×16b，都配置在CE3空間，地址分別譯為0x03000000和0x03040000。C6701的BOOTMODE[4:0]＝01101,即存儲器映射方式為MAP1、8bitROM加載、地址0處的存儲器對應(yīng)為DSP內(nèi)部程序RAM。

4軟件算法

圖像由計算機(jī)經(jīng)PCI卡傳到圖像處理板的雙口RAM后，DSP對圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括圖像校正、圖像濾波，之后進(jìn)行圖像分割和識別。當(dāng)識別出目標(biāo)時設(shè)置跟蹤波門，則后續(xù)圖像序列在波門內(nèi)進(jìn)行跟蹤。本系統(tǒng)識別的目標(biāo)為高空飛行的飛機(jī)圖像，采用的識別算法要求具有平移、旋轉(zhuǎn)和比例的識別特征不變性，同時要求跟蹤速度快。

4.1圖像分割

圖像分割的目的是將圖像目標(biāo)和背景分割開來，從而知道目標(biāo)的大致位置。目前已有各種各樣的方法，其中簡單有效的方法是直方圖分割法中的最大距離法（類間方差門限法）。它的基本思想是：在直方圖取值范圍內(nèi)，任一灰度級可將直方圖分為左右兩部分，如果這兩部分的灰度均值與總體的灰度均值相距最大，則該灰度級就取為分割門限。這種分割技術(shù)可由如下公式描述：

D(l′)＝{[λ(l'''')-μPo(l'''')]2}/Po(l'''')[1-Po(l'''')](1)

式中,，Pl為灰度l級處的概率。分割的準(zhǔn)則是將D(l′)為最大值的灰度級l′作為圖像分割的門限值。圖像中凡是灰度值大于分割門限的像點(diǎn)，均認(rèn)為是背景中的點(diǎn)；反之，則認(rèn)為是潛在目標(biāo)區(qū)域中的點(diǎn)。這種分割方法可以精確地找到分割門限，提取目標(biāo)。

4．2圖像識別

圖像經(jīng)過分割后，接下來就要對目標(biāo)圖像識別。實(shí)現(xiàn)目標(biāo)識別技術(shù)的關(guān)鍵是如何利用一組特征參數(shù)對區(qū)域的本質(zhì)特征進(jìn)行有效的描述。適當(dāng)?shù)剡x擇特征是很重要的，因?yàn)樵谧R別目標(biāo)時它是唯一的依據(jù)。圖像的識別特征有各種各樣的描述，如目標(biāo)形狀、大小、統(tǒng)計分布等。這里使用仿射矩不變量和分散度特征來識別目標(biāo)，取得了較好的效果。

對于經(jīng)過分割（二值）處理的數(shù)字圖像f(x,y)，可以定義（p＋q）階矩：

mpq＝∑XpYqf(x,y)（2）

式中,p,q＝0，1，3……

f(x,y)的（p＋q）階中心矩可用下式表示：

μ＝∑（X－X）p(Y－Y)qf(x,y)（3）

式中,X＝m10／m00,Y＝m01／m00,即(X,Y)為目標(biāo)區(qū)域灰度質(zhì)心。

f(x,y)惟一地確定一個矩序列{mpq}，反之，矩序列{mpq}也唯一確定f(x,y)。在此利用公式（4）的5個幾何矩不變量[4]，再加上分散度特征一起代入目標(biāo)匹配公式[2]進(jìn)行目標(biāo)識別。

φ1＝η20＋η02

φ2＝(η20－η02)2＋4η211

φ3＝η20η022－η（4）

φ4＝(η30－3η12)2＋(3η－η03)2

φ5＝(η30＋η12)2＋(η＋η03)2

其中,ηpq＝μpq／(μ00)(p＋q＋2)／2。

此5個不變矩對目標(biāo)區(qū)域的平移(T)、旋轉(zhuǎn)(R)和區(qū)域的比例大小(S)保持不變。

4．3目標(biāo)跟蹤與軌跡預(yù)測

識別出目標(biāo)后，根據(jù)目標(biāo)確定跟蹤波門大小，在跟蹤波門內(nèi)進(jìn)行跟蹤，波門的大小采用自適應(yīng)設(shè)置。常用的跟蹤算法有波門跟蹤、圖像匹配跟蹤和多模跟蹤算法，考慮到背景較簡單，采用基于公式（1）的質(zhì)心跟蹤方案。把波門的中心G(xG,yG)和目標(biāo)質(zhì)心T(xT,yT)的偏差作為跟蹤誤差，通過RS－422接口輸出給后續(xù)處理板來實(shí)時進(jìn)行跟蹤。

在跟蹤過程中，目標(biāo)的位置按照自身的運(yùn)動方式不斷變化著，同時目標(biāo)也會出現(xiàn)被遮擋的情況。此時，需要對目標(biāo)的運(yùn)動軌跡進(jìn)行預(yù)測，可以采用基于最小二乘法的綜合預(yù)測器來預(yù)測[2]，認(rèn)為目標(biāo)的運(yùn)動軌跡可以是直線和二次曲線的某種組合。即

f(k＋1)＝Wfl(k＋1)＋(1－W)fq(k＋1)（5）

式中，fl(·）為線性預(yù)測器；fq(·）為平方預(yù)測器，W為權(quán)函數(shù)（0≤W≤1）。

篇（8）

2資源庫建設(shè)

資源庫建設(shè)是校園網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)的基礎(chǔ)。資源庫的建設(shè)過程分為三步走：首先研究分析使用對象的需求，分析我院的培養(yǎng)目標(biāo)和發(fā)展方向，對現(xiàn)有的信息化環(huán)境進(jìn)行評估，明確硬件條件是否能夠滿足資源庫建設(shè)的要求；其次，在明確需求的基礎(chǔ)之上，搜集資源庫建設(shè)中的各項(xiàng)具體目標(biāo)，包括應(yīng)用和管理兩個方面的內(nèi)容；再次，做好校園網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)的實(shí)施環(huán)節(jié)步驟。

1）材料準(zhǔn)備。

資源庫的材料準(zhǔn)備是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要不斷地積累和沉淀，材料的準(zhǔn)備可以將有效資料整理后，上傳至服務(wù)器，方便師生在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行備課、制作課件、教學(xué)和電子閱讀，同時也有助于學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)或?qū)W習(xí)小組協(xié)作學(xué)習(xí)和研究問題。①文檔材料。文檔材料主要包括電子版的教學(xué)案例、圖片、照片、裝飾圖、背景圖、按鈕等等。針對藝術(shù)類專業(yè)的培養(yǎng)特點(diǎn)，準(zhǔn)備相關(guān)文字資料。為教師制作電子教案、備課、教學(xué)研究等提供電子化的服務(wù)手段。②音頻、視頻資料。藝術(shù)類院校的動畫專業(yè)、設(shè)計專業(yè)和影視專業(yè)對資源庫的音頻、視頻內(nèi)容要求較高，在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)平臺時，要注意硬件支持條件。其中，資源庫中要提供大量的經(jīng)典影視片段、實(shí)驗(yàn)、動畫、歌曲、特效聲音、網(wǎng)絡(luò)課程等等。為學(xué)生選擇網(wǎng)絡(luò)課程的學(xué)習(xí)提供教學(xué)輔助手段，學(xué)生可以在課下自主選擇感興趣的課程及內(nèi)容，不僅提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，也豐富了學(xué)生的業(yè)余時間，為校園文化建設(shè)提供支撐。

2）搭建環(huán)境。

校園網(wǎng)絡(luò)平臺搭建主要包含兩個層次，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備硬件及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)層面為基礎(chǔ)，搭建網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺。網(wǎng)絡(luò)的硬件平臺和技術(shù)平臺作為組成校園網(wǎng)絡(luò)平臺的基礎(chǔ)，要遵循經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、先進(jìn)性和成熟性，可靠性和穩(wěn)定性等原則，采用校園網(wǎng)絡(luò)核心層，匯聚層和接入層的三層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。采用千兆主干網(wǎng)絡(luò)，百兆接入網(wǎng)絡(luò)，使用國內(nèi)高端網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，包含計費(fèi)系統(tǒng)、防火墻、入侵檢測、身份認(rèn)證等網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)體系，雙出口帶寬保障網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定接入運(yùn)行。

3）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)平臺。

網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)平臺將相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)統(tǒng)一整合，形成完善高效地管理模式，提高使用頻率和應(yīng)用效果。

①教學(xué)資源系統(tǒng)。

建設(shè)校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源系統(tǒng)平臺，是校園信息平臺的主要內(nèi)容之一，教學(xué)資源占據(jù)校園網(wǎng)絡(luò)資源的主要地位。網(wǎng)絡(luò)課程：通過互聯(lián)網(wǎng)將教學(xué)內(nèi)容復(fù)制到網(wǎng)絡(luò)上，實(shí)現(xiàn)輔教學(xué)，擴(kuò)展知識的受眾面，搜集優(yōu)秀課程的教案、課件及相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容，供校園用戶使用，也可以將部分課程內(nèi)容放置到互聯(lián)網(wǎng)上，方便學(xué)生溝通和自主學(xué)習(xí)。學(xué)生作品：為保證教學(xué)資源的示范作用，在教學(xué)資源庫中，搜集學(xué)生作品，學(xué)生的優(yōu)秀作品進(jìn)行定期展示和更新，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性，對于藝術(shù)類院校的專業(yè)特點(diǎn)，學(xué)生的作品內(nèi)容較多，可以采用電子相冊等方式，將學(xué)生的作品長期保留，為學(xué)生后期步入社會提供學(xué)習(xí)期間的佐證材料。學(xué)生論壇：校園內(nèi)學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中進(jìn)行交流，通過設(shè)定不同的主題或模塊，引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)興趣形成學(xué)習(xí)小組，促進(jìn)學(xué)生的交流，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。學(xué)習(xí)資源：提供類型豐富的學(xué)習(xí)相關(guān)資源，其中可以包含國內(nèi)外電影、動畫、話劇、服裝、美術(shù)等其他可搜集的各類型資源，豐富網(wǎng)絡(luò)平臺的資源儲備和類型。擴(kuò)展學(xué)生的文化視野，使他們在業(yè)余時間有大量的業(yè)余文化生活，提高學(xué)生對各類文化的了解和興趣。

②視頻點(diǎn)播系統(tǒng)。

視頻點(diǎn)播系統(tǒng)主要包含課程內(nèi)容和非課程內(nèi)容。課程內(nèi)容建設(shè)主要包含：優(yōu)秀學(xué)校優(yōu)秀教師的公開課、國家及省級的公共課資源、校內(nèi)優(yōu)秀教師教學(xué)資源，采用剪輯視頻形式，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中親臨其境，感同身受，與同步現(xiàn)場學(xué)習(xí)達(dá)到基本一致的學(xué)習(xí)效果。非課程內(nèi)容建設(shè)主要包含：學(xué)生課程以外，完成作業(yè)時擴(kuò)展學(xué)習(xí)內(nèi)容的相關(guān)視頻內(nèi)容。國內(nèi)外優(yōu)秀公開課、與專業(yè)相關(guān)的優(yōu)秀作品集，社科文類優(yōu)秀視頻等等。此類內(nèi)容建設(shè)涉及面廣、內(nèi)容多，根據(jù)學(xué)院的專業(yè)設(shè)置選擇部分內(nèi)容進(jìn)行建設(shè)。

③電子閱覽系統(tǒng)。

電子閱覽內(nèi)容以計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，將電子類型的文獻(xiàn)閱覽、咨詢、培訓(xùn)和服務(wù)為一體構(gòu)建的現(xiàn)代化多功能閱覽室。為學(xué)生提供統(tǒng)一上網(wǎng)進(jìn)行資料搜集和學(xué)習(xí)的地方，其中包含的數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，為學(xué)生免費(fèi)使用，為學(xué)生的科學(xué)研究提供平臺和場所，有助于提高學(xué)生的科學(xué)研究能力。

篇（9）

2加強(qiáng)對學(xué)習(xí)者的分析研究

學(xué)生構(gòu)成學(xué)校的主體，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺一定要符合學(xué)生的特征，即從學(xué)生的年紀(jì)、性別、學(xué)習(xí)動機(jī)、學(xué)習(xí)現(xiàn)狀、學(xué)習(xí)能力等各個方面進(jìn)行考察研究，仔細(xì)、深入地結(jié)合每個學(xué)生的具體實(shí)際情況進(jìn)行總體的平臺設(shè)計。對于課堂所教授的課程更應(yīng)該如此，同時要加強(qiáng)學(xué)生進(jìn)行信息檢索、資料搜集的能力，讓他們更好的進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)操作，熟悉網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的流程，才能最大限度的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，發(fā)揮他們的最大才能，大幅度的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績。

3提高教師信息化技能水平

老師是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的主體，老師如果什么都不會操作的話又談何去教授學(xué)生知識？因此，老師應(yīng)該加強(qiáng)自身的計算機(jī)水平，學(xué)習(xí)關(guān)于網(wǎng)絡(luò)操作的相關(guān)知識，定期進(jìn)行培訓(xùn)，這樣既有利于教師自身的提高，也有助于學(xué)校教學(xué)質(zhì)量的提高。比如，在對老師進(jìn)行的信息化培訓(xùn)上可以有：多媒體的處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的知識等，在進(jìn)行培訓(xùn)的過程中，老師能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)教學(xué)有了一個更加全面的了解，能夠及時提出問題，解決問題，發(fā)揮老師作為教學(xué)主體的作用，促進(jìn)平臺設(shè)計的完善。

4增強(qiáng)教師運(yùn)用及建設(shè)教學(xué)平臺的積極性

教師通常通過政績考核和科研項(xiàng)目從而獲得晉升的機(jī)會，而網(wǎng)絡(luò)教學(xué)這一方面卻沒有如此大的誘惑，因此，大多數(shù)的教師對于這一方面不感興趣或者說是根本不關(guān)心，因此，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)得不到快速的發(fā)展。針對這一現(xiàn)象，我們應(yīng)該采取一些措施來提高教師對于構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的積極性。比如出臺相關(guān)政策，給予教師在研究網(wǎng)絡(luò)平臺構(gòu)建的經(jīng)費(fèi)支持，以及獎勵政策，最為評優(yōu)的條件等等，都能夠有效的促進(jìn)教師運(yùn)用、設(shè)計平臺的積極性，從而更好地發(fā)揮平臺的使用，在使用與研究中發(fā)現(xiàn)問題，逐漸提升網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的建設(shè)水平。

5應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的不足提出的建議

加大對高校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的資金投入，使對網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的研究有足夠的資金支持，同時提供具有專業(yè)知識的足夠多的技術(shù)人員進(jìn)行管理，確保網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)能夠滿足大多數(shù)教師、生的使用。其次，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的真實(shí)性和可行性。

篇（10）

系統(tǒng)管理是維護(hù)設(shè)備管理中的核心，主要包括用戶查詢、用戶密碼修改兩個模塊。在系統(tǒng)管理中的用戶查詢模塊可以實(shí)現(xiàn)對用戶名以及密碼的查詢功能。用戶密碼修改模塊是為了保障用戶在使用設(shè)備過程中的安全性，用戶可以隨時修改用戶密碼。

1．2設(shè)備管理

基于Android平臺的維護(hù)設(shè)備管理系統(tǒng)，其設(shè)備管理是整個系統(tǒng)中的主體，用戶在使用設(shè)備的時候，設(shè)備管理接受用戶的信息、將信息還原，數(shù)據(jù)信息分析，再將信息轉(zhuǎn)入到接收端。設(shè)備管理主要包括設(shè)備入庫、數(shù)據(jù)查詢、設(shè)備出庫、設(shè)備狀態(tài)查詢，在設(shè)備管理中，其管理質(zhì)量的好壞與管理水平的高低直接體現(xiàn)了維護(hù)設(shè)備管理系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量，因此在整個管理系統(tǒng)中有著重大作用和地位。

1．3系統(tǒng)服務(wù)

系統(tǒng)服務(wù)主要是針對用戶對于維護(hù)設(shè)備在使用過程中不清楚的地方，為用戶解疑答惑的一項(xiàng)服務(wù)，同樣系統(tǒng)服務(wù)也是整個管理系統(tǒng)中必不可少的一部分，在進(jìn)行設(shè)計的時候，做好系統(tǒng)服務(wù)管理設(shè)計，可以有效地贏得市場，提高設(shè)備的綜合競爭實(shí)力。

2．基于Android平臺的維護(hù)設(shè)備管理系統(tǒng)設(shè)計的實(shí)現(xiàn)

2．1登陸模塊的實(shí)現(xiàn)

登陸模塊包括了用戶的用戶名和用戶密碼，而當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)的開放性使得用戶在登陸的時候會存在一定安全風(fēng)險。為了系統(tǒng)的使用安全，使用系統(tǒng)之前必須輸入合法的用戶名和密碼進(jìn)行登陸。同時維護(hù)設(shè)備管理系統(tǒng)后臺對用戶名以及密碼進(jìn)行確認(rèn)，只有合法的用戶才可以使用系統(tǒng)。登陸模塊主要由．Java文件和．xml文件組成，．Java文件中主要是登陸的實(shí)現(xiàn)過程，而．xml文件實(shí)現(xiàn)了登陸模塊的布局。當(dāng)用戶進(jìn)入到系統(tǒng)程序后，系統(tǒng)窗口會彈出登陸界面，登陸界面顯示用戶名和登陸密碼，當(dāng)用戶輸入應(yīng)戶名和密碼后，系統(tǒng)會通過SQlite訪問本地數(shù)據(jù)庫，檢查用戶名以及密碼的正確性，只有用戶輸入合法的用戶名和正確的密碼，用戶才可以進(jìn)入系統(tǒng)，享受更好的服務(wù)。

2．2主界面的實(shí)現(xiàn)

當(dāng)用戶登錄成功后就會進(jìn)入到主界面，在主界面當(dāng)中，利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模塊歸類，主界面主要包括系統(tǒng)管理、設(shè)備管理、系統(tǒng)服務(wù)以及退出四部分，主界面簡單明了，在這里用戶可以有選擇性地進(jìn)行點(diǎn)擊，從而滿足了用戶的需求。

2．3系統(tǒng)管理的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)管理主要是針對用戶，滿足用戶的需求。等用戶進(jìn)入到主界面后，當(dāng)用戶選擇系統(tǒng)管理模塊，基于Android平臺的維護(hù)設(shè)備管理系統(tǒng)就會彈出一個窗口，在窗口中顯示了用戶查詢、用戶密碼修改兩大功能，用戶可以根據(jù)自己的需要選擇相應(yīng)的服務(wù)。點(diǎn)擊用戶查詢按鈕，系統(tǒng)會通過SQlite訪問本地數(shù)據(jù)庫，將用戶的相關(guān)信息顯示出來，點(diǎn)擊用戶密碼修改按鈕，系統(tǒng)會彈出一個修改密碼的窗口，用戶只要輸入新的密碼就可以完成密碼的修改。

2．4設(shè)備管理的實(shí)現(xiàn)

設(shè)備管理功能是整個系統(tǒng)的核心模塊，在此模塊中，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的存取以及查詢等功能。基于Android平臺的維護(hù)設(shè)備管理系統(tǒng)，當(dāng)用戶進(jìn)入到設(shè)備管理模塊后，該模塊通過訪問SQLite數(shù)據(jù)庫，將設(shè)備的相關(guān)信息呈現(xiàn)出來，同時用戶在此模塊中可以輸入設(shè)備的入庫信息，將設(shè)備入庫信息

2．5系統(tǒng)服務(wù)的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)服務(wù)主要是為了方便用戶使用系統(tǒng)的時候能夠清楚系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，在此模塊中，設(shè)立兩大板塊，第一板塊是系統(tǒng)簡介，讓用戶可以對系統(tǒng)有初步的了解，第二板塊就是系統(tǒng)公告，在系統(tǒng)公告中，用戶可以看到系統(tǒng)最新的公告信息，便于用戶的正確使用。

2．6數(shù)據(jù)庫的建立

基于Android平臺的維護(hù)設(shè)備管理系統(tǒng)，為了方便數(shù)據(jù)庫的管理，本系統(tǒng)采用MYSQL數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理，數(shù)據(jù)庫不僅可以存儲和管理數(shù)據(jù)，而且轉(zhuǎn)變成用戶所需要的各種數(shù)據(jù)管理的方式也在不斷發(fā)展。在數(shù)據(jù)庫中，下載數(shù)據(jù)庫管理軟件，在維護(hù)設(shè)備管理系統(tǒng)中建立屬于系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)庫，定義自己的圖、表、存儲過程。維護(hù)設(shè)備管理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫占據(jù)著重要的地位，在當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展的時代，基于Android平臺開發(fā)的維護(hù)設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛，在設(shè)備信息管理中，數(shù)據(jù)量大，利用數(shù)據(jù)庫存儲設(shè)備的各項(xiàng)配置，可以有效提高系統(tǒng)性能，滿足現(xiàn)代社會發(fā)展的需求。

篇（11）

VME（VersaModuleEurocard）總線是一種計算機(jī)總線結(jié)構(gòu)。Versa總線由Motorola公司專為其MC6800處理器開發(fā)設(shè)計的，VME總線是在Versa總線的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，主要采用了Versa總線的電氣標(biāo)準(zhǔn)及歐式卡（Eurocard）的機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)。VME總線在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，航空、航天和軍事等領(lǐng)域也大量采用VME總線。

在以VME為背板總線的系統(tǒng)中，很多功能模塊作為VME從設(shè)備存在于系統(tǒng)中。目前，市場上有關(guān)VME從設(shè)備的專用接口芯片功能復(fù)雜，成本很高，不被廣泛使用，很多VME從設(shè)備都需要自行開發(fā)VME從設(shè)備接口。本文介紹一種圍繞FPGA芯片設(shè)計VME總線從設(shè)備接口的技術(shù)。本文設(shè)計的基于VME的測試平臺是某星載上行數(shù)據(jù)處理模塊的測試平臺。

圖1

1VME局部總線

1.1VME總線的特性

VME總線是第一個獨(dú)立于微處理器的總線標(biāo)準(zhǔn)，不再受限于某一生產(chǎn)商的處理器產(chǎn)品；VME總線采用主控/目標(biāo)結(jié)構(gòu)，總線內(nèi)可以存在多個主模塊，所以被稱為多路處理總線；VME總線為32位計算機(jī)總線，地址/數(shù)據(jù)信號線采用非復(fù)用方式，最大傳輸速率可達(dá)40MPS；在VME64中，VME總線擴(kuò)展到64位，最大傳輸速率可達(dá)80MPS；VME總線采用異步傳輸，無時鐘也可協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)傳輸，模塊間的數(shù)據(jù)傳輸通過握手信號實(shí)現(xiàn)；VME總線能夠支持16位、24位、32位尋址和8位、16位、24位、32位數(shù)據(jù)傳送；VME總線支持多處理器體系，最多支持到21個處理器；VME總線支持四級仲裁請求，采用鏈優(yōu)先級隊(duì)列，實(shí)現(xiàn)多個主設(shè)備共享總線資源。

1.2VME總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

VME總線主要由功能模塊、底板接口邏輯和四組信號總線組成，功能模塊通過底板接口邏輯、利用底板信號總線互相通信。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

底板總線包括數(shù)據(jù)傳送總線、優(yōu)先級中斷總線、數(shù)據(jù)傳送仲裁總線和共用總線四種。VME總線的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議有兩層：最底層為底板訪問層，由底板接口邏輯、共用總線模塊和總線仲裁模塊組成；上層為數(shù)據(jù)傳輸層，由數(shù)據(jù)傳送總線和優(yōu)先級中斷總線模塊組成。

四類不同的設(shè)備板中包括不同的功能模塊，系統(tǒng)控制板包括系統(tǒng)時鐘驅(qū)動器、電源監(jiān)視、仲裁、鏈和總線定時器等功能模塊；CPU板包括定位監(jiān)視器、總線主控、請求器、中斷處理、中斷器等功能模塊；存儲器板和I/O設(shè)備板都包括目標(biāo)和中斷器等模塊。

2基于VME的星載上行數(shù)據(jù)處理模塊測試平臺的設(shè)計

2.1測試平臺的系統(tǒng)組成

星載上行數(shù)據(jù)處理模塊由PSK解調(diào)卡、指令譯碼卡和存儲器加載卡及VME接口卡組成，主要用來完成上行PSK副載波信號的解調(diào)、譯碼和處理。其中數(shù)據(jù)注入卡屬于VME從設(shè)備。

對星載上行數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行測試的平臺由VME機(jī)箱、仿真VME計算機(jī)、監(jiān)測設(shè)備和運(yùn)行在監(jiān)控計算機(jī)上的監(jiān)控軟件組成，用來驗(yàn)證上行數(shù)據(jù)處理模塊的功能及VME從設(shè)備接口的設(shè)計。系統(tǒng)組成框圖如圖2所示。

上行數(shù)據(jù)處理模塊所包括的功能單元均以雙高度VME卡的形式安裝在VME機(jī)箱中，其中數(shù)據(jù)注入板卡通過VME接口與仿真VME計算機(jī)完成數(shù)據(jù)通信。

VME機(jī)箱是提供測試模塊和被測模塊的機(jī)械及電氣安裝載體。

運(yùn)行在監(jiān)控計算機(jī)上的監(jiān)控軟件提供人機(jī)會話界面；設(shè)置測試床工作模式（自檢/工作）；接收由VME仿真計算機(jī)傳回的遙測參數(shù)，反映星上設(shè)備的工作狀態(tài)；接收顯示由VME仿真計算機(jī)傳送的注入數(shù)據(jù)；接收顯示檢測設(shè)備發(fā)出的指令檢測報告。

2.2監(jiān)測設(shè)備的設(shè)計

監(jiān)測設(shè)備用來檢測上行數(shù)據(jù)處理模塊譯碼輸出的指令代碼，并且提供雙電平狀態(tài)信號，檢測上行數(shù)據(jù)處理模塊延時輸出的控制信號、星上設(shè)備用電以及硬件復(fù)位等。原理框圖如圖3所示。

2.3VME仿真計算機(jī)的設(shè)計

圖3

VME仿真計算機(jī)負(fù)責(zé)管理上行數(shù)據(jù)處理模塊的工作模式。它通過仿真VME總線時序?qū)ι闲袛?shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的訪問，并且能夠接收和響應(yīng)上行數(shù)據(jù)處理模塊的終端請求，然后讀取遙控注入數(shù)據(jù)和遙測參數(shù)并傳送給測試計算機(jī)。另外，仿真計算機(jī)還可以通過VME總線向上行數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送間接指令。其原理框圖如圖4所示。

3VME總線從設(shè)備接口的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

3.1EDA技術(shù)

在現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域，EDA技術(shù)已經(jīng)逐漸成為電子系統(tǒng)的主要設(shè)計手段。FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）是EDA技術(shù)中重要的一種應(yīng)用。FPGA器件在結(jié)構(gòu)上由邏輯功能塊排列為陣列，并由可編程的內(nèi)部連線連接這些功能塊來實(shí)現(xiàn)一定的邏輯功能。本設(shè)計中遙測解調(diào)及遙控注入深試卡的數(shù)字和邏輯電路部分均由FPGA器件來完成，這里采用Altera公司的FPGA芯片ACEK1K30QC208。該芯片具有三萬門可編程邏輯單元，屬于Sram型的FPGA芯片，邏輯信息保存在芯片的靜態(tài)存儲器中，上電時動態(tài)加載。這種類型的器件在驗(yàn)證期間可以使用下載工具將邏輯加載到芯片中，驗(yàn)證完畢后需要將邏輯信息燒寫在專門的PROM中，以后系統(tǒng)上電時，F(xiàn)PGA從PROM中自動加載邏輯。

3.2從設(shè)備接口的設(shè)計

在本設(shè)計中，VME從設(shè)備接口功能為（A24/D16）和（A16/D08），對應(yīng)的AM代碼如下（IEEESTD1014-1987）；

AM=0x2DShortsupervisoryaccess(A16)

AM=0x29Shortnonprivilegedaccess(A16)

AM=0x3EStandardsupervisoryprogramaccess(A24)

AM=0x3DStandardsupervisorydataaccess(A24)

AM=0x3AStandardnonprivilegedprogramaccess(A24)

AM=0x39Standardnonprivilegeddataaccess(A24)

AM=0x3FStandardsupervisoryblocktransfer(A24)

AM=0x3bStandardnonprivilegedblocktransfer(A24)

VME總線特性為：

*A24和A16訪問

*D16和D08（EO）訪問

*支持D16BLOCK傳輸

*支持D08（EO）BLOCK傳輸

*支持RMW（Read-Modify-Write）訪問

*支持ADO（AddressOnly）周期

*支持Addresspipelining

本地總線特性為：

*支持本地設(shè)備就緒信號（LREADY）

*A24/#A16輸出（可分別譯碼）

*SP/#NP輸出；DATA_PROG_BLOCK輸出（可分別譯碼）

圖4

3.3從設(shè)備中斷設(shè)計