時間：2022-05-03 10:59:43
導語：在軟件設計畢業(yè)論文的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了一篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領您探索更多的創(chuàng)作可能。
轉眼間，已臨近畢業(yè)。驀然回首，以前那位無知的青蔥少年在大學里就像一個初生的牛犢，不怕苦不怕累的去追尋。再照一下鏡子，眼前的我成熟穩(wěn)重了，做事都多了一份思考。因為自己清楚地知道要面臨的機遇和挑戰(zhàn)。
作為一名軟件專業(yè)的大學生，從不懂不愛程序，到喜歡并熱愛上編程，這是個很大的轉變。讀文科上來的我曾認為自己的腦子會跟不上那邏輯的轉動。但勤能補拙這是真理。更何況我并不笨，一個勤奮好學的我在大學的學習、生活和工作中都能給自己一個滿意的評價。
大學四年，自身專業(yè)從基礎課程到重點課程，不僅理論上能完成合格通過，而且在實踐動手上能結合理論，使自己在一定程度上提高動手創(chuàng)造能力和邏輯思維能力。并在專業(yè)團隊協(xié)作工作中，學到溝通和協(xié)調(diào)能力。深入專業(yè)課程的同時不忘拓寬自己的知識面，培養(yǎng)自己其他方面的能力。
身為班級干部的我，在完成本職工作的同時能很好地協(xié)助老師和其他班干部完成班級的大小事務，為管理好班級盡自己最大的努力。生活上，作為一位樂觀向上的大學生，本人生活儉樸，責任心強，辦事沉穩(wěn)，適應性強，具有良好的心理素質。興趣廣泛的我，能與同學融成一片，能積極參加各種有益的社會活動，踴躍參加學校和班集體活動。
在校期間，我在XX公司技術部門進行了近一年的見習工作磨練，培養(yǎng)了我良好的工作作風和團隊意識，多角度了解和掌握軟件技術的前沿應用，全方位協(xié)助團隊開發(fā)新產(chǎn)品，埋頭苦干的求實精神以及主要配合的協(xié)作觀念等。相信在今后的工作中，我會任勞任怨的工作，成為一名稱職的軟件設計工程師。
大學，美好的記憶。一個新旅程的起點，我相信在以后的人生道路上我能走的比現(xiàn)在更好！
“人生沒有彩排，每天都是現(xiàn)場直播！”如今畢業(yè)在即，我相信，經(jīng)過自己的勤奮和努力，一定能使我在將來的工作中實現(xiàn)自己的人生價值。
一、TRIZ理論與項目導向教學方式在軟件
1.TRIZ理論在軟件設計類課程教學中的作用
TRIZ是俄語теориирешенияизобретательскихзадач的英文音譯縮寫，其中文全稱是發(fā)明問題解決理論。TRIZ理論是由前蘇聯(lián)以阿列赫舒列爾（G?S?Altshuller）為首的研究人員在研究了近250萬件涉及各學科領域的發(fā)明專利的基礎上總結出來的。TRIZ理論成功地揭示了發(fā)明創(chuàng)造的內(nèi)在規(guī)律和原理，它是一種創(chuàng)新方法理論體系，運用TRIZ理論可大大加快人們創(chuàng)造發(fā)明的進程而且能得到高質量的創(chuàng)新產(chǎn)品。運用TRIZ理論的工具和手段改進教學方法，將TRIZ理論與學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)相結合，最終用以進行軟件設計類課程創(chuàng)新性教學的實踐。這些都將為學生未來的專業(yè)發(fā)展提供廣闊空間，以應對激烈的行業(yè)競爭。
2.項目導向教學方式對軟件設計類課程教學的作用
項目導向教學方式是在案例教學法之上發(fā)展起來的。只不過單純的案例教學法中案例零散，相互之間沒有聯(lián)系或聯(lián)系不大。而項目導向教學方式則在整個課程體系中以統(tǒng)一的項目進行引導，對課程內(nèi)容體系中涉及的所有知識點作為小項目整合入大項目開發(fā)中。類似的教學法均屬于建構主義理論指導下的教學方法。因為建構主義的觀點認為，學生是學習的主體，知識獲得的方法主要依靠學生去發(fā)現(xiàn)，教師為學生獲得知識創(chuàng)設情境，引導和幫助學生通過意義建構獲得知識，讓學生在意義建構的過程中進行創(chuàng)造。在軟件設計類課程中項目導向的教學方式較好地模擬了真正軟件項目開發(fā)的全過程，能夠給學生以任務的刺激，將幫助學生提高學習興趣，增強主動學習意識，同樣有助于學生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。
二、TRIZ理論與項目導向教學方式在軟件
設計類課程中的應用對于學生軟件設計能力的培養(yǎng)，高等學校計算機相關專業(yè)通常都有較為完整的課程體系。一般包括三個層次，即軟件工程方面的基礎理論課、培養(yǎng)學生軟件設計思維的基礎語言課、當前流行的軟件設計開發(fā)工具課程（java、MyEclipse、NET等）。筆者所在院系的教研團隊在計算機相關課程中一直采用項目導向的教學方式，并且，通過自己所承擔的課程針對TRIZ理論在相應教學環(huán)節(jié)中進行了一定的實踐應用，取得了一定的成果。TRIZ理論與項目導向教學方式在教學中的綜合應用對教師教學思維的拓展，對學生學習興趣、自主學習能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)都起到了較為積極的作用。其相應的應用不僅要具體建立在某門課程中，更應自始至終貫穿在所有的教學與學習環(huán)節(jié)中。
1．TRIZ理論與項目設計思維在教學中的引入
（1）軟件項目的開發(fā)過程與重點。任何項目的開發(fā)與市場應用均離不開“解決問題的意識”、“針對問題的思考”、“圍繞問題的設計”、“具體環(huán)節(jié)的實施”、“成形項目的市場運作”、“市場反饋與項目支持”以及“對應問題的繼續(xù)關注”等多個環(huán)節(jié)的內(nèi)容。目前的項目教學重點以關注“具體環(huán)節(jié)的實施”這一步驟為主，從人才系統(tǒng)培養(yǎng)這一角度上來講顯然是片面的、較低級的。因為人才的培養(yǎng)貴在具有解決問題的意識和設計上的創(chuàng)新思想，然后才是通過軟件設計類課程中所設計的軟件來解決實際的問題。因此，教師在課堂中要不斷引導學生在生活中發(fā)現(xiàn)問題的習慣。通過TRIZ理論的問題解決策略對問題進行梳理整合，運用軟件工程等方面的理論知識進行軟件系統(tǒng)的設計，通過相應的語言來實現(xiàn)。這樣不僅培養(yǎng)和鍛煉了學生創(chuàng)新的思維，同時對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到了推動作用。（2）問題的疊加與解決對學生創(chuàng)新思維的影響。學生學習興趣與創(chuàng)新意識的引導源頭在于“問題”。學貴有疑，小疑則小進，大疑則大進。TRIZ理論與項目設計思維對于學生的影響應該建立在自入學開始的學習與生活中，針對地方高校理工類學生的特點，相應思維方式與意識的引入更應貼進學生生活。例如，在入學第一學期的“計算機文化基礎”課程教學過程中，通過與學生日常生活的交流，會發(fā)現(xiàn)學生常常抱怨課間時等待電梯時間過長這一情況。那么，教師就可以引導學生進入對這一問題的思考，即你知道電梯的工作原理是什么嗎？以及對這一問題最簡單的創(chuàng)新解決方法是什么？此時，就可以給出“操作系統(tǒng)的工作原理”以及“TRIZ方法論中的發(fā)明原理、沖突矩陣、物場分析等工具”。通過這些內(nèi)容具體地引導學生了解他們的專業(yè)可以解決的問題，深化學生對于其專業(yè)知識的理解和應用。
2．軟件設計類具體課程中項目的構思與設計過程
（1）項目設計對學生能力的促進。通過有針對性的引導與訓練，學生發(fā)現(xiàn)問題的主動意識與創(chuàng)新的能力將會有很大程度的提高。此時，教師就可以在相應的軟件設計類課程中給出某些不太復雜但針對性較強的項目。項目應符合復雜的現(xiàn)實環(huán)境，與實際生活緊密相關，只有這樣才能真實反映出完整項目所包含的事件本身、其產(chǎn)生的原因、目前所存在的問題、挑戰(zhàn)解決的途徑以及資源限制等。學生通過項目必將真正了解工程師在實際設計中所面臨的復雜境地以及艱難的抉擇。這種項目式教學，既可以增強該課程的整體教學效果，可以運用TRIZ的相關理論進行訓練和鞏固。學生有針對性的對項目進行分析研究，經(jīng)過對項目的分析、討論、決策等環(huán)節(jié)，進而建立起系統(tǒng)的實踐方案。在對項目的構思與設計過程中，學生學習了相關信息的搜集、整理，以及運用TRIZ方法對解決方案進行評估和最終決策的知識。這樣的學習有助于訓練和提高學生在復雜環(huán)境下運用TRIZ來解決實際工程問題的能力。（2）設計團隊的組建對學生創(chuàng)新能力和學習效果的影響?，F(xiàn)階段的學生個性差異較大，類別明顯，主要分為不同的兩種類型：第一種學生思維活躍，易于接受新事務，但與計算機相關的理工類基礎知識薄弱。第二種學生思維習慣傳統(tǒng)，但相關基礎知識掌握的較為系統(tǒng)。目前在地方高校中，第一種學生所占比例為多。教師通過實驗教學過程很快就能夠掌握學生的不同特性，在軟件開發(fā)實踐環(huán)節(jié)就可以將不同類型的學生進行整合。由于TRIZ理論來源于大量的專利，對各種場、參數(shù)和原則等概念能夠真正理解的人才能更好運用TRIZ理論解決實際問題。因此，每個設計小組都由小部分“第二種”學生和大部分的“第一種”學生組成，根據(jù)任務的大小進行人數(shù)的分配。通過這一方式的應用，學生在系統(tǒng)設計的實踐環(huán)節(jié)所完成大作業(yè)的創(chuàng)新性、可轉化程度以及設計的質量較之以前按學號分組等情況都有了很大的提高。（3）合理劃分項目工作以刺激學生參與意識。地方高校中學生自主學習意識較弱，對項目不能積極參與。針對這種情況，在對指定項目的實施過程中需要按設計小組中的每個人為單位對項目進行合理的劃分與整合。例如，在教學樓里排課系統(tǒng)的設計中，小組成員為10人。首先，要選定設計小組長。小組長不一定在技術上全面或某項技術上突出，但應該具備良好溝通能力，并對本小組成員的特點非常了解，這樣才能協(xié)助教師作好分工協(xié)作與管理。然后，通過組長的協(xié)助，將項目不同設計周期的任務進行劃分。為自主學習意識不強的學生劃分簡單、技術性不強但非常重要的工作，如對教學樓中的教室面積、桌椅數(shù)量、是否是多媒體教室、所屬院系等內(nèi)容進行統(tǒng)計，或者將統(tǒng)計的數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫、建立數(shù)據(jù)表等基礎且重要的工作。其他成員可根據(jù)其特長和能力對項目工作進行劃分。通過項目合理的劃分就可以使學生在學習的過程中，充分利用現(xiàn)有專業(yè)知識選擇有效的方法和技術，以項目為對象有興趣、有責任參與到項目開發(fā)和研究的全過程中。學生在參與項目的過程中，運用TRIZ理論的知識方法，從系統(tǒng)的角度處理好整體和局部，集體和個人的關系。（4）積極選取突出的項目設計案例進行成果轉化。培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題和創(chuàng)新思維意識以及對軟件項目設計的能力，其主要動力來源應該是積極促使團隊設計成果的轉化?？梢月?lián)系相關部門試用產(chǎn)品，對軟件進行市場跟蹤。相應的學生對軟件工程中軟件的整個生命周期會有更深入的了解。
3．注重課程實踐對學生創(chuàng)新思維和開發(fā)能力的培養(yǎng)
（1）整合課程內(nèi)容為加大實踐課時占比做鋪墊。對計算機專業(yè)課程，尤其是軟件設計類課程的課程內(nèi)容進行的大膽整合，將整合后讓出的理論課時替換為課程實踐。例如，原有的C語言、C++和Java分三學期連續(xù)講授。講的多練的少，學生的思考僅為片段式思考，對三個軟件之間的連續(xù)性沒有深刻認識，對學生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新開發(fā)能力的培養(yǎng)效果并不突出。為此，我們嘗試了課程內(nèi)容的整合，將三學期的教學內(nèi)容壓縮為兩個學期。在學生基本掌握了程序設計的思維方式與相應軟件的設計方法后，就給出課程設計的任務。只在實踐教學引導中給出軟件的特色、核心以及需要注意的內(nèi)容即可，這樣不僅加強了課程實踐，為學生到企業(yè)實訓倒出時間，更重要的是能夠引發(fā)學生自主思考，突出了學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。（2）教師在課程設計中注重培養(yǎng)自身與學生的創(chuàng)新思維和能力。青年學生思維活躍，作為軟件設計專業(yè)任課教師一定突破年齡，保持積極活躍的思維才能夠在教學的各個環(huán)節(jié)，尤其是課程設計的環(huán)節(jié)中有效地發(fā)現(xiàn)和引導學生的創(chuàng)新思維和能力。在更高一層次上，教師可以結合教學經(jīng)驗，通過對TRIZ相關內(nèi)容的不斷學習實踐，進而合理有效地在實踐課中穿插使用TRIZ理論中ARIZ算法等教學工具，引導部分學生在實踐過程中對理論內(nèi)容進行總結與驗證，對教材中的現(xiàn)有內(nèi)容及項目案例進行改進與創(chuàng)新。
三、結語
上述我們探討了軟件設計類課程中TRIZ理論與項目導向教學方式的應用?？傊?，在軟件設計類課程教學中就是要不斷拓展教學思路，把培養(yǎng)學生的有效創(chuàng)造性作為首要教學任務。首先，注重TRIZ理論與課程的結合。在教學環(huán)節(jié)中將TRIZ理論與課程的結合作為貫穿教學內(nèi)容始終的任務。加大發(fā)掘和利用TRIZ理論所揭示的發(fā)明創(chuàng)造的內(nèi)在規(guī)律和原理。根據(jù)課程的具體情況運用對應的TRIZ理論的工具和手段改進教學方法，將TRIZ理論與學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)相結合，拓展教學思路用以培養(yǎng)有創(chuàng)造性思維和創(chuàng)造性能力的學生。同時，以項目驅動教學方法作為教學的基礎。將項目導向作為軟件設計類課程中最主要的教學方式。項目驅動教學方法是在簡單的案例教學法中發(fā)展而來的。毋庸置疑的是，軟件設計類課程的教學過程時刻伴隨著大小案例。我們已論證了這一教學方法對學生學習興趣以及創(chuàng)造性能力培養(yǎng)上的作用。因此，在軟件設計類課程中應全方位、多層次的使用這一教學方法并不斷進行了改進和創(chuàng)新。近年由于校企間的密切合作，使得軟件設計類課程的教學也與企業(yè)進行了對接。即由企業(yè)給出任務（通常該任務來源于真實的客戶合同需求），此等任務具體驅動整個教學與實踐實訓過程。在項目導向教學方法的應用前提下，不斷更新教學思路，將培養(yǎng)學生的有效創(chuàng)造性作為軟件設計類課程的首要教學任務。軟件設計人員一般會選擇一線城市作為就業(yè)地點。地方高校的計算機相關專業(yè)畢業(yè)生在第一次就業(yè)時，考慮技術水平、機會以及發(fā)展等原因往往也會選擇一線城市作為就業(yè)地點。但地方高校所培養(yǎng)的人才應該優(yōu)先服務于地方經(jīng)濟，這就需要在進行軟件人才培養(yǎng)時加入地方特色產(chǎn)業(yè)的實踐內(nèi)容，以此為地方戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出應有的貢獻。
作者：單位：傘穎 陳秀玲 陳井霞 哈爾濱廣廈學院 黑龍江職業(yè)學院
1測試方法的理論基礎
在現(xiàn)代雷達應用中，為了提高雷達信號的抗干擾能力，提高雷達的距離分辨率，有種方式是采用偽隨機噪聲序列產(chǎn)生的二相編碼雷達波形，這種雷達波形帶來的好處是當匹配濾波器時域波形與雷達波形匹配時，在匹配濾波器輸出一個尖銳的峰值，一旦失配，則匹配濾波器輸出峰值快速跌落［8］。導航信號均采用偽隨機碼序列調(diào)制，具有良好的自相關特性和互相關特性，因此，采用基于匹配濾波器接收機模型實現(xiàn)載波相位估計。在本地產(chǎn)生一系列不同初始相位的載波調(diào)制信號，與待測試載波調(diào)制信號進行相關積分，在輸出波形的最佳采用時刻提取幅度，只有到本地載波調(diào)制信號的初始相位與輸入待測試載波調(diào)制信號的初始相位一致，兩個波形完全匹配時，最佳時刻的匹配濾波器輸出信號幅度最高。由于QPSK導航信號存在正交的兩路載波調(diào)制信號，在估計其中一路信號的載波相位時，另一路信號則被視為多址干擾。
2測試系統(tǒng)的連接
導航信號IQ正交性測試系統(tǒng)的設備連接如圖1所示。測試設備主要包括控制和處理計算機、網(wǎng)絡設備以及高速數(shù)字示波器?？刂坪蛿?shù)據(jù)處理計算機通過網(wǎng)線和網(wǎng)絡設備實現(xiàn)對高速示波器的控制。高速數(shù)字示波器的本振設置為外參考，其外參考輸入為導航信號發(fā)生器的基準頻率參考10MHz信號，保證高速示波器和導航信號發(fā)生器同源?？刂坪蛿?shù)據(jù)處理計算機控制示波器通道1進行采樣觸發(fā)，通道2對導航信號進行采樣。
3開發(fā)平臺及軟件功能
3．1軟件的開發(fā)環(huán)境和體系結構
導航信號IQ正交性測試軟件的開發(fā)和運行完全基于Windows操作系統(tǒng)運行，虛擬內(nèi)存至少需要512MB，需要安裝Matlab2009或以上版本，軟件基于Matlab2009版本的GUIDE用戶界面設計。
3．2軟件的主要功能
3．2．1測試設備通信功能。用于網(wǎng)絡設備TCP/IP接口的參數(shù)設置，建立高速數(shù)字示波器與控制處理計算機之間的網(wǎng)絡連接。3．2．2儀器設置功能。通過網(wǎng)絡，設置示波器的采樣率、采集數(shù)據(jù)長度、通道數(shù)目、各通道序號示波器顯示幅度范圍、觸發(fā)方式和觸發(fā)電平。3．2．3秒脈沖觸發(fā)點搜索功能。對載入的衛(wèi)星秒信號采集數(shù)據(jù)處理，獲取秒脈沖變化沿對應的時刻。3．2．4導航信號參數(shù)選擇功能。根據(jù)導航信號體制，設置導航信號的中心頻率，偽隨機碼碼率，本地偽隨機碼的生成。3．2．5導航信號頻譜顯示和功率標定功能。對采用的導航信號進行頻譜分析，顯示導航信號的頻譜，并進行導航信號的功率計算，得到示波器通道輸入導航信號的功率電平。3．2．6載波相位粗估計功能。從0～2π的范圍內(nèi)用大的步進量，生成一系列的本地偽隨機噪聲序列調(diào)制的波形，與輸入波形匹配濾波，確定最佳匹配的本地波形對應的載波初始相位。3．2．7偽隨機碼相位同步功能。根據(jù)載波相位粗估計結果及本地偽隨機碼，實現(xiàn)輸入導航信號的相關捕獲，從而確定導航信號的偽隨機碼相位，實現(xiàn)偽隨機碼相位同步。3．2．8載波相位精細估計功能。完成偽隨機碼同步后，以載波相位粗估計值為中心，在粗估計步進量為上下限的范圍內(nèi)，以小的步進量，生成一系列的本地偽隨機噪聲序列調(diào)制的波形，與輸入波形匹配濾波，確定最佳匹配的本地波形對應的載波初始相位。3．2．9IQ正交性計算功能分別完成I支路和Q支路的載波相位精細估計后，得到I和Q支路的載波相位，計算得到IQ正交性結果。4．2．10測試結果顯示保存功能。將測試過程中生成的頻譜曲線、匹配濾波輸出曲線圖用指定的文件名保存到指定目錄。
3．3輸出參數(shù)
輸出參數(shù)包括:(1)控制計算機與高速數(shù)字示波器的通信連接狀態(tài)的界面顯示;(2)信號頻譜特性的界面顯示;(3)載波相位粗估計中各不同載波相位匹配濾波器輸出結果曲線;(4)導航信號偽隨機相位估計的相關曲線;(5)載波相位精細估計中各不同載波相位匹配濾波器輸出結果曲線;(6)測試結果的圖形文件。
4測試程序流程
在完成設備的連接、被測件和測試設備加電，被測件工作正常并預熱到規(guī)定時間后，執(zhí)行測試軟件。導航信號IQ正交性測試軟件的整體設計和工作流程如圖2所示。其中圖2(a)是整個測試程序的流程圖，在測試流程中包含兩個復雜算法的載波相位估計模塊和導航信號偽隨機碼同步模塊。載波相位估計模塊的詳細流程如圖2(b)所示，該模塊適合載波相位粗估計和精細估計，偽隨機碼的同步可以采用多速率碼同步或部分相關同步技術［9，10］，這里采用部分相關的碼同步方法，具體實現(xiàn)的詳細流程如圖2(c)所示。
5仿真結果
以GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)IIF系列中的L5C信號作為參考，模擬生成一定長度的導航信號，導航信號的仿真參數(shù)如下:(1)中心頻率:1176．45MHz;(2)調(diào)制方式:QPSK;(3)偽隨機碼速率:10．23MHz;(4)偽隨機碼長度:10230;(5)偽隨機碼周期:1ms;(6)I支路載波初始相位:3．2°;(7)Q支路載波初始相位:95°;(8)信號幅度:1mV。高速數(shù)字示波器的設置參數(shù):(1)采樣率10GHz;(2)存儲深度8M。通過導航信號IQ正交性測試軟件對模擬生成的導航信號進行處理。導航信號頻譜顯示和功率標定模塊完成信號的頻譜顯示及功率測試，其結果顯示如圖3所示。在模擬的QPSK信號中加載白噪聲，當載噪比為典型值45dBHz情況下，對I和Q支路進行載波初始相位估計，并計算IQ正交性，其中連續(xù)仿真20次，所得的模擬測試結果如表1所示。I支路和Q支路載波初始相位估計的平均誤差約為0．045°和－0．11°，IQ正交性設定值為95－3．2=91．8°，仿真測試結果平均值為91．735°，平均測試誤差為0．065°。IQ正交性的測量不確定度為0．4833°。
6結束語
導航信號IQ正交性測試軟件利用計算機通過網(wǎng)絡設備控制高速數(shù)字示波器，對導航信號源秒脈沖信號和導航信號進行高速采樣，軟件對采樣后的數(shù)據(jù)進行數(shù)字信號處理，實現(xiàn)導航信號IQ支路載波正交性的精密測試。軟件設計和實現(xiàn)帶來的好處如下:(1)對導航信號進行直接微波采樣，避免了傳統(tǒng)導航信號質量評估中首先下變頻到中頻后采樣的方式所附加的非線性失真，測試結果準確度更高;(2)采用波形匹配的雷達信號相關接收技巧，降低了傳統(tǒng)導航信號軟件接收機相關捕獲跟蹤處理的復雜度以及對樣本數(shù)據(jù)長度的需求;(3)提出算法依靠數(shù)字信號處理，實現(xiàn)簡單。在典型的載噪比情況下，IQ正交性測量的隨機誤差小于0．5°;(4)采用可視化軟件的主界面設計，測試處理過程直觀，測試過程和結果等相關數(shù)據(jù)保存方便，軟件操作簡單，界面友好，效率高。
作者：崔小準 鄭育紅 付林春 聶欣 李懿 單位：中國空間技術研究院總體部 中國空間技術研究院通信衛(wèi)星事業(yè)部
1單一主節(jié)點下位機CAN總線通信應用軟件設計
1．1總線中斷處理程序設計
硬件的設計架構［7］如圖3所示．由于控制分系統(tǒng)下位機外部中斷只有5個，其中定時、星敏感器、GPS秒脈沖、應急中斷占用了4個外部中斷，因此兩路CAN中斷信號經(jīng)過FPGA進入CPU的同一級中斷．星務中心計算機為主節(jié)點，控制分系統(tǒng)計算機為下位機．星務中心計算機發(fā)送輪詢控制序列，被選擇的從節(jié)點收到后，向星務中心計算機發(fā)送信息數(shù)據(jù)包．星務中心計算機接收數(shù)據(jù)校驗正確后，本次輪詢應答過程結束［2］．下位機CAN應用軟件設計為幀中斷接收、發(fā)送方式．當SJA1000接收到來自CAN總線上的一個有效的報文后，系統(tǒng)將在INT引腳上產(chǎn)生一個硬件中斷信號(低有效，接收中斷)．此時應用軟件進入接收中斷接收星務數(shù)據(jù);應用軟件將應答第一幀寫入發(fā)送緩存器并置位命令寄存器的發(fā)送請求TR標志，使能SJA1000發(fā)送后退出接收中斷，在總線數(shù)據(jù)發(fā)送成功時CAN控制器會產(chǎn)生下一個發(fā)送中斷．CAN中斷寄存器的狀態(tài)［5］如表1所示，其中D1位(發(fā)送中斷)當發(fā)送緩存器狀態(tài)從邏輯0到邏輯1(釋放)后，發(fā)送中斷位被設置為1，D0位(接收中斷)當接收緩存器狀態(tài)非空，接收中斷被設置為1．CAN總線的幀中斷(包括接收和發(fā)送)經(jīng)過FPGA處理進入CPU中斷后，應用軟件需要在中斷處理函數(shù)中分別查詢CAN1和CAN2中斷寄存器的狀態(tài)，確認是發(fā)送中斷還是接收中斷，并調(diào)用相關處理函數(shù)．控制分系統(tǒng)下位機中斷處理函數(shù)的流程如圖4所示．
1．2總線數(shù)據(jù)接收程序設計
在控制分系統(tǒng)下位機的中斷處理函數(shù)中，如圖4所示，若查詢中斷寄存器為接收中斷，則調(diào)用接收函數(shù)．下位機需要接收星務發(fā)送的單幀/多幀數(shù)據(jù)，并根據(jù)協(xié)議發(fā)送單幀/多幀應答數(shù)據(jù)．根據(jù)協(xié)議，星務單幀發(fā)送，控制分系統(tǒng)下位機單幀/多幀應答．星務多幀發(fā)送，控制分系統(tǒng)下位機單幀應答．對于廣播數(shù)據(jù)(單幀或多幀)，則只接收，不應答［2］．控制分系統(tǒng)下位機采用幀中斷接收、幀中斷發(fā)送方式，所以在接收星務多幀發(fā)送數(shù)據(jù)時，需要多次進入CAN總線接收中斷，多幀數(shù)據(jù)接收完成并通過校驗后，才能發(fā)送應答數(shù)據(jù)．同樣，在控制分系統(tǒng)計算機發(fā)送多幀應答數(shù)據(jù)時，也要多次進入CAN發(fā)送中斷，多幀數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，結束發(fā)送．從圖5可以看出，控制分系統(tǒng)下位機單幀應答和多幀應答的第一幀是在CAN接收中斷中完成的．
1．3總線數(shù)據(jù)發(fā)送程序設計
當發(fā)送緩存器中的一幀數(shù)據(jù)在總線發(fā)送完成后，SJA1000會產(chǎn)生發(fā)送中斷，只有需要發(fā)送多幀應答數(shù)據(jù)時，才會利用發(fā)送中斷發(fā)送后續(xù)數(shù)據(jù)．當控制分系統(tǒng)下位機接收星務輪詢(單幀)，需要應答多幀數(shù)據(jù)時，在接收中斷中(如圖5所示)寫入需要應答的第一幀數(shù)據(jù)到發(fā)送緩存器，啟動發(fā)送請求后，退出接收中斷．每一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，會產(chǎn)生發(fā)送中斷．如有后繼幀數(shù)據(jù)需要發(fā)送，在后繼發(fā)送中斷中將后繼幀數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩存器，啟動發(fā)送請求后，退出發(fā)送中斷．最后一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，直接退出發(fā)送中斷，完成本次輪詢．
2在CAN總線并發(fā)通信情況下應用
軟件設計在圖3中，主節(jié)點只有一個星務計算機，但是在某些系統(tǒng)中(如圖3虛線部分所示)GPS接收機能以主節(jié)點方式廣播整秒時間數(shù)據(jù)(單幀數(shù)據(jù))，和星務計算機完全異步，并可能同時出現(xiàn)在CAN1和CAN2總線上［7］．在兩個主節(jié)點同時發(fā)起通信的情況下，可能會產(chǎn)生如圖6故障時序．圖6中由于①或者④事件的發(fā)生，假設①比④靠前，通過FPGA運算，CAN_INT在⑥產(chǎn)生上升沿，根據(jù)軟件設計，CAN_INT設置為上升沿觸發(fā)中斷，因此CPU在此時刻登記(PENDING)CAN_INT．假設CPU在⑦時刻進入CAN的中斷處理函數(shù)，根據(jù)軟件流程，在②時刻讀CAN1的中斷狀態(tài)寄存器，因為CAN1發(fā)生中斷，所以進入CAN1中斷處理分支，在⑤時刻讀CAN2的中斷狀態(tài)寄存器，因為CAN2發(fā)生中斷，所以進入CAN2中斷處理分支，最后在⑧時刻退出中斷．但是由于某種條件的存在，⑤事件發(fā)生之前產(chǎn)生了③事件，這樣導致CAN_INT在⑥時刻產(chǎn)生有效的上升沿后一直為高電平，致使在⑧時刻退出中斷后無法產(chǎn)生有效上升沿，從而導致無法進入CAN中斷．導致上述故障模式發(fā)生的兩個條件:1)兩個CAN必須都產(chǎn)生中斷，而且④必須發(fā)生在②之前．如果GPS和OBDH各占用1個通道，這樣的條件是很容易滿足的．2)③必須發(fā)生在②與⑤之間．在連續(xù)接收多幀數(shù)據(jù)的情況下，如果在⑥和⑦之間發(fā)生了其他高級中斷，導致⑥和⑦之間的時間較長，則多幀數(shù)據(jù)會存儲在SJA1000的接收FIFO中;如果在②和③過程中釋放接收緩存器，SJA1000就會立即產(chǎn)生接收中斷;在連續(xù)發(fā)送多幀數(shù)據(jù)的情況下，如果在②和③之間發(fā)生了其他高級中斷，導致②和③之間的時間較長，則1幀數(shù)據(jù)發(fā)送成功后會立即產(chǎn)生發(fā)送中斷．
2．1總線中斷處理程序重新設計
雖然控制分系統(tǒng)下位機外部中斷可能丟失，但是SJA1000的中斷寄存器的狀態(tài)仍然可以查詢，所以在中斷處理函數(shù)設計中，通過重復查詢表1中斷寄存器的狀態(tài)，避免控制分系統(tǒng)下位機外部中斷丟失情況．重新設計的流程圖如圖7所示．
2．2總線數(shù)據(jù)接收程序重新設計
當GPS秒脈沖校時廣播數(shù)據(jù)在多幀接收或多幀發(fā)送之間到來，原應用軟件記錄的幀序號發(fā)生錯誤，導致本次接收/發(fā)送通信失敗．因此需要將GPS秒脈沖校時廣播數(shù)據(jù)單獨處理，即在圖5接收程序讀取CAN接收緩存器接收完本幀數(shù)據(jù)后，軟件不再將發(fā)送幀序號清零．在A分支中，若識別為單幀數(shù)據(jù)且是GPS秒脈沖校時廣播，只記錄數(shù)據(jù)內(nèi)容，不置發(fā)送幀序號為零．若識別為單幀數(shù)據(jù)且需要應答單幀或多幀數(shù)據(jù)，增加幀序號清零．
3結論
國內(nèi)小衛(wèi)星采用CAN總線作為星上網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸總線．為解決主節(jié)點(星務)CAN總線與控制分系統(tǒng)計算機采樣自身下位機如各種姿態(tài)敏感器和執(zhí)行機構之間的中斷及通信沖突的矛盾，控制分系統(tǒng)下位機采用了中斷接收、中斷發(fā)送的方式．針對接收主節(jié)點(GPS)數(shù)據(jù)引起的CAN并發(fā)通信中斷沖突的問題，應用軟件在控制分系統(tǒng)計算機外部中斷程序處理中多次查詢CAN中斷寄存器，同時在CAN接收程序中識別不同的主節(jié)點數(shù)據(jù)，解決了兩個主節(jié)點情況下CAN總線的通信問題．對于可能出現(xiàn)的兩個以上主節(jié)點的情況，同樣可以通過重復查詢CAN中斷寄存器的狀態(tài)，避免CAN總線中斷丟失．CAN接收程序需要根據(jù)具體的協(xié)議層數(shù)據(jù)協(xié)議重新設計．控制分系統(tǒng)下位機CAN總線通信應用軟件設計，已經(jīng)形成標準的軟件模塊，在多顆小衛(wèi)星實際應用，滿足總體提出的各項性能和功能指標．
作者：謝曉兵 董筠 周新發(fā) 李鶴 單位：北京控制工程研究所
1并發(fā)服務器的算法
將并發(fā)引入服務器中的主要原因是需要給多個客戶提供快速響應時間。如果構造要求有相當?shù)腎/O時間的響應的情況下，允許服務器并發(fā)地計算響應意味著，即使機器只有一個中央處理器，它可以部分重疊地使用處理器和外設。當處理器忙于計算響應時，I/O設備可以將數(shù)據(jù)傳送到存儲器中，而這可能是其他響應所需要的。如果各個請求所要求的處理時間變化很大，時間分片允許單個處理器處理那些只要求少量處理的請求，而不必要等待處理完那些需要很長處理時間的請求。如果服務器運行在具有多個處理器的計算機上，服務器在具有多個處理器的計算機上并發(fā)執(zhí)行，這可以允許一個處理器為一個請求計算響應，而同時另一個處理器為另一個請求計算響應。
2并發(fā)的、二種連接服務器的算法
并發(fā)無連接服務器的最簡單的版本遵循著主服務器線程接受傳入請求（數(shù)據(jù)報）并為處理每個傳入請求而創(chuàng)建一個從線程（可能在一個新進程中）。盡管創(chuàng)建一個新線程或進程的精確開銷依賴于操作系統(tǒng)和下層的體系結構，但這個操作可能是非常昂貴的。在無連接協(xié)議中，我們應該考慮到并發(fā)性的開銷與速率上的獲益誰更大。其實，由于創(chuàng)建進程或線程的昂貴性，在無連接服務器中很少使用并發(fā)實現(xiàn)。面向連接的服務器在多個連接之間（而不是在各個請求之間）實現(xiàn)并發(fā)性。在很多情況下，服務器與客戶之間的連接將處理不只一個請求：協(xié)議允許客戶重復地發(fā)送請求和接收響應，而不必終止這個連接或重新創(chuàng)建連接。并發(fā)服務器使用著面向連接協(xié)議的特定步驟：主服務器線程接受傳入連接，并為每個連接創(chuàng)建一個從線程或進程以便對其進行處理。從線程處理完畢后，它就會關閉這個連接。
3如何獲得表面上的并發(fā)性
由于某些操作系統(tǒng)創(chuàng)建線程或進程的開銷非常昂貴，以至于服務器無法承擔為每個請求或每個連接創(chuàng)建一個新線程或進程的重擔。因此，使用單個執(zhí)行線程來處理客戶的請求也很有意義。更加重要的是，很多應用都要求服務器在多個連接中共享信息。盡管可能通過共享存儲器的線程達到期望的并發(fā)性，但如果出現(xiàn)在服務器中的全部請求沒有超過服務器處理它們的能力，那么可能會獲得表面上的并發(fā)性。為此，服務器作為單個執(zhí)行線程來運行，使用select系統(tǒng)調(diào)用進行異步I/O。單線程服務器要處理多個連接所要采取相應的步驟：服務器線程等待下一個準備就緒的描述符，這個新的描述符意味著一個新的連接到達，或是某個客戶在已有的連接中發(fā)送了一個請求。
4并發(fā)服務器死鎖的問題
服務器死鎖是許多服務器實現(xiàn)都有的一個共同缺陷。當操作系統(tǒng)不能滿足一個系統(tǒng)調(diào)用時，會因調(diào)用程序的阻塞而產(chǎn)生死鎖。如果客戶不能正常工作是由于不能處理響應，那么服務器也有可能會以一種更加微妙的方式產(chǎn)生死鎖。如果服務器使用了與客戶通信時可能會阻塞的系統(tǒng)調(diào)用，一個不能正常工作的客戶可能會引起單線程服務器死鎖。在服務器中，死鎖是一個嚴重的問題，因為它意味著一個客戶的行為會使服務器不能處理其他客戶的請求。
5結束語
為達到有效性，服務器往往通過同時處理多個請求來提供并發(fā)服務。面向連接的服務器為處理每個新連接創(chuàng)建一個線程或進程，它通過這種方法，在各個連接之間提供了并發(fā)性。無連接的服務器通過為處理每個請求而創(chuàng)建一個新線程或進程而提供并發(fā)性。但如果是一個單線程實現(xiàn)，且又使用了同步系統(tǒng)的調(diào)用，那么它就可能會被死鎖。
作者：王立靜
1安全軟件的功能分析
根據(jù)Android的特性及安全現(xiàn)狀，可從功能性需求和非功能性需求對安全軟件進行分析。就軟件功能需求來看，主要包括查看網(wǎng)絡流量信息，其需求時序為：用戶點擊進入檢測界面獲取系統(tǒng)應用信息調(diào)用數(shù)據(jù)庫查詢流量信息并返回處理數(shù)據(jù)并將其展現(xiàn)在界面上反饋給用戶；檢測和處理惡意軟件，其需求時序為：點擊進入檢測界面將檢測結果傳送給處理模塊存入數(shù)據(jù)庫并返回給用戶；控制軟件權限細粒度，其需求時序為：在用戶進入管理界面前初始化配置用戶進入管理界面后獲取配置信息對數(shù)據(jù)信息進行處理并顯示給用戶重新配置權限并將信息存儲到數(shù)據(jù)庫將更新后的數(shù)據(jù)顯示給用戶界面；短信和來電過濾設置，其需求時序為：根據(jù)短信或來電數(shù)據(jù)初始化數(shù)據(jù)庫過濾短信和來電號碼將攔截下來的信息存入日志數(shù)據(jù)庫并將過濾結果反饋給用戶。就軟件非功能需求來看，主要包括性能需求、數(shù)據(jù)庫需求和外部接口需求等內(nèi)容，在此不作過多列述。
2安全軟件設計及實現(xiàn)
2.1惡意軟件檢測模塊設計及功能實現(xiàn)
惡意軟件檢測和處理功能需要網(wǎng)絡流量信息監(jiān)測、異常識別、響應處理以及關鍵信息存儲等模塊的相互配合來實現(xiàn)。其一，網(wǎng)絡流量信息監(jiān)測模塊的設計，為提高流量信息捕獲效率，將該模塊放置于Linux內(nèi)核中，采用LKM開發(fā)模式，開發(fā)流程如下：模塊初始化（鉤子函數(shù)注冊和初始化）關閉模塊（鉤子函數(shù)注銷及模塊卸載）編譯內(nèi)核模塊；其二，異常識別模塊的設計，根據(jù)Android移動終端的特點以及惡意軟件對該系統(tǒng)流量信息的影響情況，采用SVM分類算法，通過構造特征向量，提取進程ID、數(shù)據(jù)包發(fā)送/接收時間、上/下行流量、源/目的IP地址等特征來反映系統(tǒng)網(wǎng)絡流量的特征，再通過Netlink方式從監(jiān)測模塊中獲取待識別數(shù)據(jù)，改進交叉編譯后移植給Android平臺；其三是響應處理模塊設計，根據(jù)安全策略對被檢測軟件進行相應處理，主要包括對訪問通信錄、惡意軟件聯(lián)網(wǎng)、發(fā)送和讀取短信等權限進行控制，將可疑信息上傳云儲存服務器供監(jiān)測系統(tǒng)分析使用。
2.2深度短信和來電攔截模塊設計及功能實現(xiàn)
深度短信和來電攔截功能需要短信和來電過濾與關鍵信息存儲模塊的相互配合來實現(xiàn)。其一，短信和來電過濾模塊的設計，該模塊在Android的Framework層進行開發(fā)，通過修改系統(tǒng)源碼來添加短信和來電攔截功能，短信和來電過濾模塊的函數(shù)調(diào)用流程如下：初始化時序通知函數(shù)調(diào)用時序監(jiān)聽注冊函數(shù)時序過濾處理函數(shù)調(diào)用時序；其二，關鍵信息存儲模塊的設計，按照設計的數(shù)據(jù)庫表來創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，主要包括模型數(shù)據(jù)表、訓練數(shù)據(jù)表、關鍵信息表、權限管理表、操作日志表、過濾表、信任名單表、模塊設置表和安全策略表，對外提供數(shù)據(jù)庫表的操作接口，接口定義在DBsql。
3結論
Android智能終端的廣泛應用，人們對來自Android平臺的各類安全問題越來越重視，提出針對Android終端的安全防護解決方案，設計Android平臺下基于流量監(jiān)測的安全軟件，具有一定的指導意義。
作者：肖賀
1通過FPGA實現(xiàn)軟件設計的儀器
測量領域的另一個重要突破是基于FPGA的測量硬件的出現(xiàn)。未來，傳統(tǒng)意義上的“儀器”將不再是功能單一的測量設備，而是演變成測量系統(tǒng)，認識到這一點是非常重要的。此外，工程師們正在尋求的不僅是設備測試儀器，而且還包括用于設計和原型更大型系統(tǒng)的儀器。FPGA這一重要技術將下一代儀器的性能推向一個新的高度。FPGA提供了出色的處理能力，如圖1所示。由于FPGA的出現(xiàn)，現(xiàn)在硬件可實現(xiàn)基于軟件的測量功能。目前許多射頻儀器采用功能固定的FPGA來執(zhí)行平整度校正、ADC線性化、IQ校準和數(shù)字下變頻等任務。NIPXIe-5644R矢量信號收發(fā)儀（如圖2所示）等軟件設計的儀器以一種全新的方式受益于FPGA技術，因為FPGA可幫助用戶實現(xiàn)定制化。例如，將儀器控制和決策任務從PC轉交給FPGA可以大大減少復雜測量系統(tǒng)的測量時間。此外，該功能與先進的基于FPGA的信號處理相結合，可使儀器應用于更廣泛的嵌入式應用。
2系統(tǒng)設計軟件：軟件設計儀器的核心
如果要將計算和測量技術集成到當今的模塊化硬件中，正確的系統(tǒng)設計軟件工具是不可或缺的。LabVIEW已經(jīng)從儀器控制軟件演變成一個全面的系統(tǒng)設計平臺，使工程師能夠創(chuàng)建復雜的高性能測量系統(tǒng)。工程師可以在處理器和FPGA上使用一套通用的工具和語言開發(fā)應用，從而無需掌握不同的語言和工具。LabVIEW提供了更高層次的系統(tǒng)級抽象，這也使工程師能夠實現(xiàn)更底層的優(yōu)化來滿足非常高的性能需求或其他復雜需求。
3多模式RF設備特性化
美國高通創(chuàng)銳訊公司在測試新的802.11ac產(chǎn)品時，需要在比以往更多的操作條件下測試其設備，從而導致測量復雜度大幅增加。使用基于FPGA的NI矢量信號收發(fā)儀和LabVIEW后，他們設計的測試系統(tǒng)可實現(xiàn)數(shù)字DUT控制與RF測量的同步。該測試系統(tǒng)大大降低了整體測試時間，使得工程師能夠在多種工作模式下觀察設備的行為。從圖3可以看出，傳統(tǒng)的測試儀器（左）僅可獲得一組迭代測量數(shù)據(jù)。由于測量非常耗時，測試工程師不得不選擇部分工作點來進行特性研究，從而導致實際上只能大致猜測設備的工作特性。但是，通過采用基于FPGA的儀器方法，他們將測量性能提高了200倍，能夠在單次測試掃描中采集所有模式下的30萬個點數(shù)據(jù)。圖3中的右圖顯示了所得到的特性曲線圖，提供了更多有關該設備的信息。
4嵌入式應用的儀器
軟件設計儀器的第二類應用是嵌入式通信和信號處理。過去我們通常認為儀器就是測量設備，但是模塊化軟件設計的儀器卻可讓工程師將射頻儀器應用于嵌入式領域中。今天，越來越多的工程師正在使用模塊化PXI儀器進行嵌入式應用開發(fā)，比如頻譜監(jiān)測、被動雷達系統(tǒng)（類似于圖4中的系統(tǒng)），甚至是通信系統(tǒng)的原型設計和軟件無線電。這些應用需要儀器更加小型化、模塊化，并且能夠更好地訪問確定性信號處理終端。通信系統(tǒng)設計軟件必須能夠抽象日益復雜的系統(tǒng)，使工程師能夠發(fā)現(xiàn)新的通信算法并在處理器和FPGA上部署算法。
5RF設計和測試的未來展望
軟件設計的儀器以前所未有的程度模糊了設計和測試之間的界限。其中一個更可行的方式是在設計和測試之間共享IP——無論該IP是在處理器還是在嵌入式FPGA上運行。借助LabVIEW等系統(tǒng)設計軟件，工程師將能夠使用統(tǒng)一的工具來創(chuàng)建新的通信協(xié)議，并將協(xié)議部署到基于FPGA的硬件上進行原型開發(fā)。今天，由于開發(fā)算法所使用的數(shù)學軟件和設計工具種類繁多，實現(xiàn)這一目標變得非常具有挑戰(zhàn)性。如果要使工程師完全實現(xiàn)設計、實現(xiàn)與測試之間的無縫過渡，則多個計算設計模型之間的更高層次綜合和集成是必須的。最后我們注意到在測試和測量領域，軟件已經(jīng)不再是最初用于實現(xiàn)各種獨立式儀器自動化的簡單工具。相反，軟件已經(jīng)成為儀器本身的核心——使得儀器能夠解決測量和系統(tǒng)設計中更高難度的挑戰(zhàn)。實際上，自動化已經(jīng)成為工程師應對復雜測量需求時一項必不可少的功能。當前的軟件設計測量系統(tǒng)僅僅是一個開端，未來它們將徹底改變RF設計和測量。
作者：Mike Santori
1主程序設計
本設計主程序主要完成的目的有：將系統(tǒng)初始化，定義單片機的I/O控制寄存器，芯片配置寄存器，中斷控制寄存器定義等。數(shù)據(jù)采集程序系統(tǒng)將A/D采樣設計為外部中斷處理程序，并且設置為中斷最高級別就是保證采集記錄為重要地位。AD采集流程如圖2：數(shù)據(jù)處理程序具體的流程圖3：
2通訊程序
本系統(tǒng)的通訊系統(tǒng)包括RS485通訊和USB接口與優(yōu)盤之間的通訊。串口和上位機之間的通訊，設置為中斷法通訊即當控制中心計算機發(fā)出對微機記錄儀進行通訊命令請求的時候，CPU在沒有其他高級中斷在執(zhí)行的情況下，中斷當前正在執(zhí)行的程序，來響應控制中心計算機的通訊要求。和USB之間的通訊設置為移位寄存器方式即有CPU在掃描到有鍵盤輸入命令后，在沒有任何中斷程序執(zhí)行的情況下，立即進行將歷史數(shù)據(jù)存入優(yōu)盤的工作。和上位機的通訊波特率在本系統(tǒng)中設置了2400，4800，9600和19200四種通訊特率。用戶根據(jù)自己的實際情況可以選擇不同的波特率進行通訊。由于單片機的波特率由16位寄存器（BAUD_REG）中的內(nèi)容決定，具體的公式在前面已經(jīng)講過，在實際運用時BAUD_REG取值的最高位為1，表示選用XTAL1作為頻率源，低15位才是計算的波特率值。設置好工作方式和波特率后在單片機中還必須明確一下幾點：使用串口發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先要將IOC1.5設置為1，表示選擇了TXD/P2.0引腳的TXD功能，在接收的候，應將SP_CON寄存器REN設置為1，即選擇RXD/P2.1。波特率寄存器BAUD_REG在片內(nèi)特殊功能寄存器(SFR)區(qū)域內(nèi)雖然用同一個字節(jié)地址(0EH)表示，但實際上它是16位寄存器。因此，在設計串口波特率時，應將波特率常數(shù)用字節(jié)傳送指令分兩次寫入片內(nèi)0EH單元中。直接讀SP_SATAT寄存器時，TI和RI標志讀出后都會被清除，為了避免這一點，可對其進行間接讀出，例如先把寄存器中的內(nèi)容拷貝到某個通用的寄存器中，然后在判斷此寄存器中TI和RI對應狀態(tài)位的值即可。串口發(fā)送和接收中斷共用一個中斷向量，因此進入中斷服務程序后要進一步的測試SP_SATAT寄存器的內(nèi)容，確定系統(tǒng)是需要發(fā)送還是接收。進行USB接口程序的通訊時首先要從新對單片機進行串口設置，將串口方式設置為0，即串口既可以送出數(shù)據(jù)又可接收數(shù)據(jù)。ORBIOC1，#20H;選擇P2.0引腳的TXD功能。LDBBAUD_REG，#01H;波特率低字節(jié)。LDBBAUD_REG，#80H;波特率的高字節(jié)，波特率設置為1.5Mbps。LDBSP_CON，#00H;方式0，關接收，不檢測。然后就可以向USB接口模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸．當USB接口模塊之間的通訊結束以后立即將通訊方式設置1為中斷方式，即保持與控制室接收信號的狀態(tài)．進行上下位機之間通訊的時候前單片機設置為：ORBICO1，#20H；選擇P2.0的TXD功能。LD30H,#低字節(jié)波特率存放地址。LDBBAUD_REG,［30H］;將30H中對應地址位中的波特率低字節(jié)取出存放在波特率寄存器中。LDBBAUD_REG,#80H;波特率的高字節(jié)。LDBSP_CON,#09H;方式0，關接收，不檢測。LDAX,#中斷向量地址。STAX,200C[0]STBSBUF,20H;清串口緩沖器。LDBINT_MASK,#40H；允許串口中斷。當有控制信號發(fā)來的通訊請求時自動實現(xiàn)了接收中斷，發(fā)送的時候還是采取查詢的方式。
3結論
根據(jù)以上理論依據(jù)設計出的微機記錄儀運用效果很好，證明了設計的合理性。同時可以通過對信號采集、信號處理、軟／硬件設計的加強，提高微機記錄儀在現(xiàn)場工作的穩(wěn)定性、可靠性和先進性。
作者：譚荊 單位：重慶工商大學計算機與信息工程學院
1初始化設備
初始化通訊端口與數(shù)據(jù)結構是設備初始化的核心。UHFRFID讀寫器核心模塊采用串口與USB2．0通訊，將通訊端口設置為自動搜索連接。串口通訊波特率為115200波特率，無檢驗位，數(shù)據(jù)位為8位，停止位1位。UHFRFID讀寫器核心模塊的串口工作狀態(tài)，是通過串口命令改寫模塊ARM7芯片中寄存器的值來控制的。通過對串口發(fā)送結構體數(shù)據(jù)完成MAC寄存器的值修改操作。設計結構體如下：structpc＿reg＿req｛INT16Uaccess＿flg；INT16Ureg＿addr；INT32Ureg＿data；｝；結構體共8個字節(jié)，3個成員變量。其中，ac－cess＿flg是MAC寄存器讀寫標志位，0x0000為讀操作，0x0001為寫操作；reg＿addr是MAC寄存器地址，不同的地址代表著不同的讀寫器功能；reg＿data對應MAC寄存器地址的值，不同的值，對應讀寫器相應功能中不同的狀態(tài)。完成了UHFRFID讀寫器核心模塊的通訊端口初始化與結構體初始化之后，必須對模塊進行天線配置，才能使模塊進入四天線工作模式。
2天線參數(shù)配置
使用UHFRFID讀寫器核心模塊天線，必須對所有天線的參數(shù)進行配置，天線參數(shù)數(shù)據(jù)結構如下：在天線參數(shù)結構中，定義了物理天線號、天線功率和延遲時間等天線工作必須參數(shù)。在使用天先前必須對天線的參數(shù)逐個進行賦值，然后才能進行天線工作模式配置。
3配置天線工作模式
UHFRFID讀寫器核心模塊采用了Impinj公司R2000芯片配套固件，設備上電初始化后默認雙天線工作，設置四天線工作模式，必須通過修改OEM寄存器值使能4個天線端口。地址為0x00000087的OEM寄存器控制天線使能。寄存器值如表1所示。由表1可知，使能四天線，必須將OEM寄存器地址為0x00000087的區(qū)域值設置為0x00000000。
4四天線輪詢訪問標簽
天線輪詢訪問標簽軟件流程如圖3所示。使能四天線之后，可在任一時刻選用任一天線進行標簽訪問，在某一個天線對標簽進行訪問期間，必須關閉其他天線的使能。天線在工作期間，會自動搜索匹配使能的天線。如果多個天線同時使能，則讀寫器核心模塊始終會使用最小號天線進行標簽訪問。采用四天線輪詢訪問標簽，必須根據(jù)訪問標簽的數(shù)量設置天線輪換時間。如果標簽較多，天線輪換頻率過快，則標簽讀取率低；如果標簽較少，天線輪換頻率低，則會造成時間的浪費。依據(jù)每個天線訪問的最大標簽數(shù)量，選取天線輪換時間。
5測試與應用
UHFRFID讀寫器核心模塊射頻前端工作在925MHz，使用頻譜測試儀對軟件配置結果與硬件設計進行測試，測試結果如圖4所示，橫軸為輸出頻率，縱軸為射頻前端輸出功率。由圖4可以看出，UHFRFID讀寫器核心模塊工作在925MHz時，輸出功率為31．6dBm。使用UHFRFID讀寫器核心模塊對2個標簽進行輪詢訪問，實際訪問率達到100％。經(jīng)過測試與現(xiàn)場應用，四天線UHFRFID讀寫器模塊核心軟件能有效地控制讀寫器核心模塊對標簽進行準確訪問。
6結束語
四天線UHFRFID讀寫器模塊核心軟件能夠有效控制四天線UHFRFID讀寫器模塊，有效讀取遠、近距離標簽數(shù)據(jù)，讀寫范圍廣，標簽讀取率高。較以往雙天線讀寫器模塊而言，四天線讀寫器軟件更智能，并且能夠控制使用多個天線進行標簽訪問，增加了讀寫器覆蓋范圍，標簽讀取率也有顯著提高。四天線UHFRFID讀寫器必將成為RFID讀寫器核心模塊設計趨勢，四天線讀寫器核心模塊控制軟件將會有非常廣闊的應用前景。
作者：陶怡 張亞軍 胡建晨 單位：西安航天自動化股份有限公司
1硬件設計
1.1DSP芯片
本文所選用的DSP芯片為TMS320C6713，其時鐘頻率高達300MHz，是浮點運算能力最強的一款32位高速浮點型DSP芯片。HPI-16是HPI接口的升級增強版，是該芯片的主機口，最重要的特征是DSP的整個片內(nèi)空間可以被主機訪問。HPI接口與主機的數(shù)據(jù)通信主要通過HPI控制器（HPIC）、地址寄存器（HPIA）、數(shù)據(jù)寄存器（HPID）和HPI內(nèi)存塊來實現(xiàn)。
1.2USB芯片
本文所采用的USB芯片是CYPRESS公司的EZ-USBFX2系列芯片CY7C68013，特點是主機上就存儲這其芯片固件，這樣容易使代碼直接通過網(wǎng)絡升級。它的休眠模式比較特殊，具有低功耗的效果，減少資源的損耗，有利于更好的保護器件，避免長時間通電遭到損壞。2.3硬件電路連接本設計采用CY7C68013-128PVC與TMS320C6713的HPI模塊接口相連接，工作模式設置為GPIF模式。
2軟件設計
2.1USB固件程序設計
固件程序的開發(fā)環(huán)境選擇KEILC51。固件函數(shù)庫提供了許多函數(shù)，該函數(shù)都與USB協(xié)議相關，可以在不熟悉USB協(xié)議的情況下，利用固件框架進行所需功能的程序編寫。寄存器初始化、電源管理、重枚舉等功能已經(jīng)設計完整，可以直接使用。整個執(zhí)行過程是一個相對簡單的循環(huán)過程。第一步，優(yōu)先初始化內(nèi)部變量；然后，調(diào)用TD_Init()函數(shù)進行寄存器的初始化工作；TD_Init()函數(shù)執(zhí)行結束之后，使USB接口處于位配置狀態(tài)，并開中斷，檢測端口0是否接受到一個SETUP包，否則端口0執(zhí)行延時重枚舉操作。初始化函數(shù)TD_Tint()函數(shù)負責完成初始化芯片的寄存器，設置適當?shù)膮?shù)，通常在固件運行時開始調(diào)用。
該函數(shù)首先CPUCS寄存器進行初始化操作，設置48MHZ的時鐘頻率；然后分別配置端點2作為IN輸入bulk狀態(tài)、端點6使其工作于OUT傳輸狀態(tài)，而端點4、8暫時沒有使用，所以設置為無效狀態(tài)；之后調(diào)用GpifIint()函數(shù)，以初始化GPIF的相關寄存器，進入工作模式。調(diào)度函數(shù)TD_Poll()函數(shù)在固件代碼中循環(huán)執(zhí)行，以負責完成用戶指定的功能。該函數(shù)首先判斷檢測傳輸是否完成、CY7C68013的GPIF的接口是否處于空閑、端點2緩沖區(qū)是否為空閑狀態(tài)，當這些條件均成立時，將馬上啟動GPIF寫傳輸。另外，在USB高速傳輸狀態(tài)時，GPIF能夠一次讀取4096字節(jié)的數(shù)據(jù)，適合處理龐大的數(shù)據(jù)；而在USB全速傳輸時，GPIF一次只能讀取64字節(jié)數(shù)據(jù)，處理速度比較慢，適宜處理數(shù)據(jù)量比較小的情況。TD_Suspend()函數(shù)，從固件框架中可以看出，該函數(shù)只有在USB處于空閑狀態(tài)是，才執(zhí)行。在例程當中，只有簡單的一句returnTRUE代碼，開發(fā)者可以根據(jù)實際需要，添加相應的代碼以完成相關的功能，還可以配置設備的工作狀態(tài)，一般設置為低功耗狀態(tài)，以減少對電源的消耗，其最終結果返回真值，反饋給用戶。TD_Resume()函數(shù)，當執(zhí)行完TD_Suspend()函數(shù)之后，若返回的是真值，程序會進入掛起狀態(tài)，然后開始執(zhí)行TD_Resume()函數(shù)，該函數(shù)也只有returnTRUE一句代碼，當外部需要執(zhí)行喚醒中斷或者USB總線需要執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮?，就會對處理器進行重新啟動，開始下一個循環(huán)。
2.2應用程序設計
使用LabWindows/CVI支持的VISA的庫函數(shù)和堪比VC++的控制件庫能夠輕松設計出美觀且符合用戶要求的應用程序界面。用LabWindows/CVI設計的應用程序界面，。按鈕是界面設計中常用到的控件，該應用程序主要由打開設備、復位和程序下載三部分組成。
3總結
本文設計了USB接口與DSP系統(tǒng)的結合使用，設計出一套基于USB接口的DSP程序下載軟件，提供了一種新的數(shù)據(jù)傳輸解決方案。總體上，整個軟件基本能完成打開設備、復位和代碼下載的功能。
作者：藍雷波 畢藝飛 莫錦河 單位：中國海洋大學信息科學與工程學院
1線測試設備硬件結構
該測試系統(tǒng)采用一臺工控機作為測試控制主機，工控機具有網(wǎng)絡端口、GPIB板卡、RS485串口卡以及繼電器板卡。按照測試工作流程，依次與GPIB測量儀器、網(wǎng)絡示波器、串口測試設備等進行通信，分時控制這些設備進行數(shù)據(jù)采集和測試，然后從這些不同總線設備獲得測試數(shù)據(jù)后進行數(shù)據(jù)處理和分析達到測試目的，其硬件主要結構如圖1所示。
2線測試設備軟件結構
軟件采用C/C++語言編程，軟件總體結構。軟件主要功能包括：設備自檢、設備參數(shù)設置、自動測試控制、波形顯示及數(shù)據(jù)處理、參數(shù)回放及打印等功能。設備自檢部分主要完成繼電器板卡及通道自檢、GPIB板卡端口及設備通信自檢、與網(wǎng)絡示波器通信自檢以及串口端口自檢等功能；設備參數(shù)配置主要完成測試記錄（測試設備編號、測試項目、操作人、測試時間等項目）填寫、按照不同試驗項目選擇不同的測試項目、預先設定測試項目閾值用于作合格判據(jù)；自動測試控制程序部分采用了多線程設計技術，將測試流程里的測試項目作為串行處理測試節(jié)點，按照測試流程分時完成各測試節(jié)點的通信測試；波形顯示及數(shù)據(jù)處理部分將讀回的示波器波形進行顯示，將讀回的數(shù)據(jù)進行處理獲得最大值、最小值和均值，將每次測試記錄填寫到由CBCGP?GridCtrl派生的Grid控件表格，最后輸出數(shù)據(jù)到報表中；參數(shù)回放部分與Grid控件聯(lián)系緊密，參數(shù)回讀后數(shù)據(jù)顯示在Grid控件表格，通過點選Grid控件中的每次測試記錄，將對應的每次測試存儲記錄包括波形和數(shù)據(jù)進行回放，并能通過報表進行參數(shù)打印。
3線測試設備關鍵編程技術
3.1讀GPIB設備編程技術
通過GPIB總線接口設備可以對快速測量信號或高壓信號進行測試，這里采用數(shù)字萬用表3410A通過GPIB總線接口設備完成測量任務，測試系統(tǒng)軟件首先申明GPIB端口地址等屬性，打開相應端口地址后，通過自檢GPIB?IEEE488.2通信接口查詢找到對應的GPIB設備。在自動測試流程線程，當程序運行到GPIB參數(shù)讀取測試節(jié)點時，測試系統(tǒng)軟件將測試數(shù)據(jù)從GPIB測試設備讀回，通過Windows窗口消息機制返回到窗口界面顯示測量數(shù)值。
3.2讀網(wǎng)絡示波器編程技術
通過示波器設備可以直接對測量信號進行精細化測量，可以達到納秒級的測量精度，測試設備采用泰克DPO4054B示波器進行測量。軟件設計時在頭文件中包括了Visa.h頭文件，在庫鏈接中鏈接了Visa32.lib庫文件，同時結合AgilentIOlibary接口庫軟件，運用Visa編程技術，查找到TCP網(wǎng)絡示波器后打開示波器進行通信。軟件啟動后通過自檢網(wǎng)絡查詢找到對應的示波器設備，在自動測試流程線程，當程序運行到示波器參數(shù)讀取測試節(jié)點時，測試系統(tǒng)軟件將測試數(shù)據(jù)從示波器讀回，隨后運用一定的算法處理數(shù)據(jù)，可以獲得示波器無法直接測量的數(shù)據(jù)值。
3.3RS485
總線串口編程技術軟件串口編程技術比較成熟，通常設計方法為應用程序開啟即打開所有串口，在應用程序退出時關閉所有串口，不推薦在應用程序內(nèi)不停打開或關閉串口，這樣存在與硬件兼容性的風險，也不容易排除故障。本應用程序在設備自檢打開端口后，在自動測試流程線程，當程序運行到串口設備參數(shù)讀取測試節(jié)點時，通過讀/寫串口端口完成數(shù)據(jù)讀/寫。
3.4界面設計編程技術采用
BCGControlBar界面庫設計軟件總體界面，軟件顯示采用OutLook模式，左側一列顯示主窗口操作按鈕，按鈕操作允許對設備進行自檢；在測試界面和報表顯示界面進行切換；進行參數(shù)設置及參數(shù)回讀操作。軟件居中采用ProEssentials繪圖軟件控件設計波形曲線窗口，既可用于測量時顯示波形曲線，又可在參數(shù)回讀時顯示波形曲線。軟件右側采用基于CBCGPGridCtrl類派生基類生成的參數(shù)報表，可以用于顯示每次實驗數(shù)據(jù)。每做完一次試驗則在報表顯示一列數(shù)據(jù)，記錄一次試驗波形數(shù)據(jù)，方便使用者在一個時間段觀察試驗記錄。
4軟件可靠性設計
測試系統(tǒng)軟件設計中采用了一定的可靠性設計方法保證測試設備的軟件健壯性，首先在軟件啟動的自檢階段確保與所有端口設備連接正常并通信正常，確保后續(xù)自動測試流程前軟硬件通信正確無誤；軟件采用Windows消息機制，避免線程內(nèi)對Windows窗體進行操作；對返回的波形數(shù)據(jù)軟件采用一定點數(shù)的平滑濾波處理技術，防止讀回的數(shù)據(jù)異常影響軟件邊界。
5結論
經(jīng)過實驗驗證，該測試系統(tǒng)軟件可以很好地完成連續(xù)性試驗任務，能很好的適用于實時性要求不高但需要連續(xù)測試記錄的試驗場合。證明采用多線程分時控制技術可以很好地將多種總線接口測量設備結合在一起測量不同類型的信號，從而達到一個測試系統(tǒng)完成多種測量任務的目的。
作者：林立杰 耿濤 單位：中國工程物理研究院
1計算機系統(tǒng)工程方法的內(nèi)容
1.1系統(tǒng)工程方法的概述
系統(tǒng)工程方法作為現(xiàn)代科學決策方法，主要將相關問題及情況分門別類，確定邊界，側重各門類之間內(nèi)在聯(lián)系，確保處理方法的完整性，采用全面和運動的觀點、方法分析主要問題及整個過程。其具有綜合性、科學性、實踐性等特點。利用系統(tǒng)工程理論指導軟件開發(fā)和維護，主要使用工程化概念、原理、技術及方法開展軟件開發(fā)、維護的工作。當前，軟件開發(fā)方式主要存在三種方式：自頂向下的結構化方法；基本要素為對象、類、繼承等的面向對象方法；簡單的形式化方法。采用系統(tǒng)工程方法是用系統(tǒng)的原理、方法研究系統(tǒng)的對象，立足整體系統(tǒng)，制作出科學的工作計劃及流程，有效地完成任務。
1.2系統(tǒng)工程方法的基本內(nèi)容
系統(tǒng)工程方法依從系統(tǒng)全局觀點，從系統(tǒng)與要素、系統(tǒng)與環(huán)境之間相互聯(lián)系、相互作用出發(fā)研究相關對象，實現(xiàn)最佳處理問題的目標。其基本內(nèi)容有：全面調(diào)查研究有關資料和數(shù)據(jù)，提取有效信息，系統(tǒng)了解相關問題信息，進一步確定完成任務所需條件；提出相關方案，展開定性和定量的理論分析，進而進行實驗研究，客觀評價系統(tǒng)技術性能、經(jīng)濟指標，注重社會效果，為最終方案在理論和實踐上做鋪墊；經(jīng)由系統(tǒng)分析與綜合，比較和鑒別出最優(yōu)系統(tǒng)設計方案進行實施；依據(jù)系統(tǒng)設計方案，制定有效計劃，將開發(fā)研究出的系統(tǒng)投入使用，并對系統(tǒng)的性能、工作狀態(tài)及社會反應作出相關評價和檢驗。
2系統(tǒng)工程方法在計算機軟件設計中的應用
2.1提出任務
計算機軟件開發(fā)交辦單位針對軟件開發(fā)系統(tǒng)向開發(fā)人員提出要求，布置相關開發(fā)軟件任務。在提出任務階段，交辦單位下達任務書，并與開發(fā)人員簽訂合同，同時，對項目有直接管理權限。開發(fā)人員需對任務書認真研究、分析其內(nèi)容。
2.2論證和批準
開發(fā)人員對需開發(fā)的軟件系統(tǒng)進行可行性研究，從而提出有效方案，后由專家學者做評審工作，并通過主管部門的批準，再進行系統(tǒng)的開發(fā)工作。這是軟件系統(tǒng)開發(fā)的首要前提，需開發(fā)人員經(jīng)過精心搜索有用信息做儲備資源，調(diào)查市場行情，綜合考慮經(jīng)濟可行性、技術可行性以及法律可行性等問題。
2.3需求分析
可通過網(wǎng)上調(diào)查問卷的形式，了解用戶在軟件系統(tǒng)方面的期望，從而對開發(fā)軟件系統(tǒng)的功能、性能、運作速度、設計限制等進行總體分析，制作出嚴謹?shù)囊?guī)格說明書，以支持后續(xù)軟件的開發(fā)進程。
2.4概要設計與詳細設計
軟件的概要設計與詳細設計是軟件開發(fā)的重中之重。軟件概要設計依據(jù)上述準備工作，建立起目標系統(tǒng)軟件的整體架構及總體結構與模塊間的互相聯(lián)系，設計完整的數(shù)據(jù)結構，從而定義各接口和控制接口。同時需要對相關部分進行審核。而軟件的詳細設計則是對概要設試，以便用戶使用手冊的編寫及完善。
2.5成果鑒定與推廣應用
最后，開發(fā)人員需將開發(fā)設計出的系統(tǒng)軟件，在用戶實際使用環(huán)境中試安裝，并在責任時間里運行，在通過正式鑒定后交付用戶，并提供指導用戶使用與在用維護服務。同時，在用戶使用階段，開發(fā)人員需關注軟件運行進程，并對軟件系統(tǒng)進行維護。
3結束語
綜上所述，系統(tǒng)工程方法在計算機軟件設計方面應用較廣，同時起著重要作用。結合系統(tǒng)工程方法的特點，在計算機軟件設計階段可規(guī)范其流程，促使計算機軟件設計進程加快，同時提高開發(fā)人員的工作效率，為軟件系統(tǒng)研發(fā)速度的提高打下基礎。
作者：王應邦 孔春麗 單位：保山中醫(yī)藥高等?？茖W校
1監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件功能
水廠監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件主要包括數(shù)據(jù)采集顯示、保存、報表查詢和參數(shù)異常報警等功能[2]，確保值班人員通過組態(tài)監(jiān)控界面實現(xiàn)對水廠各個環(huán)節(jié)的監(jiān)控。水廠監(jiān)控系統(tǒng)功能框圖如圖2所示。1）數(shù)據(jù)采集顯示功能。水廠監(jiān)控系統(tǒng)通過與PLC的通信，在監(jiān)控界面上實時顯示數(shù)據(jù)，使工作人員了解生產(chǎn)環(huán)節(jié)的情況。2）數(shù)據(jù)保存和報表查詢功能。管道壓力、電機電流、水池水位及供水流量等重要數(shù)據(jù)實時保存在數(shù)據(jù)庫中。報表上顯示中心水廠向各分水廠供水流量、管道壓力、水池水位及時間等。工作人員能夠查詢實時或歷史數(shù)據(jù)，為自來水廠的合理生產(chǎn)提供參考。3）參數(shù)異常報警功能。水廠生產(chǎn)過程中出現(xiàn)某一環(huán)節(jié)參數(shù)異常時，監(jiān)控系統(tǒng)能夠及時報警，提醒工作人員處理，提高生產(chǎn)的安全性。
2軟件設計
2.1系統(tǒng)登錄界面
登錄界面添加水廠地理位置圖像，界面顯示整個供水管線的分布。界面左上部分設置“系統(tǒng)菜單”按鈕，單擊選擇下拉項中的“登錄”，輸入密碼進入水廠監(jiān)控系統(tǒng)。登錄界面上設置的矩形框分別代表水源地基站、中心水廠及3個分水廠。單擊矩形框進入對應監(jiān)控界面，如要進入中心水廠監(jiān)控界面，單擊畫面中的“中心水廠”矩形框跳轉到中心水廠監(jiān)控界面。矩形框中的藍色部分高度表示各水池水位情況。
2.2水源地監(jiān)控
水源地7口機井負責將地下深層水抽取輸送至水源地清水池，泵房內(nèi)3臺30kW的變頻泵（1臺備用泵）從清水池內(nèi)抽水加壓后輸送到19km處的中心水廠。主控室值班人員遠程監(jiān)控水源地基站運行狀態(tài)，負責7口機井的開啟/停止、變頻泵頻率的設定，維持清水池水位處于安全區(qū)間。清水池水位的安全區(qū)間為1.5m～3.5m，當水位值高于3.5m或者低于1.5m時，值班員停止或啟動部分機井，以減少或增加進入水池的流量；同時通過改變變頻泵的頻率來增加或減小出池流量，維持清水池水位值恢復至安全區(qū)間。夏季用水高峰期7口機井24h常開，用水淡季只需開啟部分機井。冬季水源地清水池和泵房不需要工作，打開旁路電動閥，關閉主線電動閥，源水從機井抽取通過旁支管道直接送至中心水廠。水源地監(jiān)控界面上方設置“去井群”按鈕，單擊進入井群監(jiān)控界面，如圖3所示。界面上顯示7口機井泵組電流、電壓，水井水位及管道壓力等參數(shù)。監(jiān)控人員通過對每口機井的“開啟”、“關閉”按鈕遠程控制機井的啟停。使用STEP7MicroWIN編程軟件編寫PLC程序。圖4為1號井PLC與STC-201數(shù)據(jù)采集程序中的部分梯形圖，完成讀取從站保持寄存器的數(shù)據(jù)功能。建議每一個讀寫功能（即MBUS_MSG）都用上一個MBUS_MSG指令的Done完成位來激活，以保證所有讀寫請求必須使用脈沖觸發(fā)。RW位讀寫操作，0表示讀，1表示寫。注意：開關量輸出和保持寄存器支持讀和寫功能；開關量輸入和模擬量輸入只支持讀功能。Count通訊的數(shù)據(jù)個數(shù)，Modbus主站可讀/寫的最大數(shù)據(jù)量為120個字（是指每一個MBUS_MSG指令）。DazaPra為數(shù)據(jù)指針，如果是讀指令，讀回的數(shù)據(jù)放到這個數(shù)據(jù)區(qū)中；如果是寫指令，要寫出的數(shù)據(jù)放到這個數(shù)據(jù)區(qū)中。
2.3中心水廠監(jiān)控
源水進入中心水廠處理后經(jīng)管道進入2個1000m3的清水池，泵房中的3臺變頻泵（其中2號變頻泵為備用工作泵）負責將清水池中的水加壓供給3個分水廠。主控室值班人員主要負責監(jiān)控2個清水池水位，變頻泵的啟停狀態(tài)、工作電流和分水廠管道流量計的數(shù)值等。清水池4m深，監(jiān)控系統(tǒng)在水位高于3.5m或低于1.5m時報警，值班人員接到報警提示后，手動改變中心水廠變頻泵頻率，增大或減小自來水出廠流量。同時改變水源地變頻泵頻率，改變進廠源水流量，使中心水廠清水池水位恢復到安全區(qū)間范圍。監(jiān)控界面上顯示當前清水池液位值、泵組電流、電壓值等參數(shù)，并在“歷史曲線”中實時顯示數(shù)據(jù)動態(tài)曲線[5]。
2.4分水廠監(jiān)控
自來水從中心水廠出廠分流供給3個分水廠，如圖5所示。每個分水廠設置有2個1000m3的清水池。值班人員遠程監(jiān)控各分水廠水池水位，通過控制中心水廠出水量和分水廠電磁閥的啟停狀態(tài)，控制水池水位處于安全區(qū)間。
3結語
本文根據(jù)組態(tài)軟件KingView開發(fā)周期短、系統(tǒng)配置靈活及可靠易操作等優(yōu)點，開發(fā)了莫索灣水廠自動監(jiān)控系統(tǒng)上位機軟件。監(jiān)控界面簡潔，清晰。運行結果表明，有效地降低了工作人員勞動強度，提高了水廠供水的可靠性和經(jīng)濟效益。
作者：馬強 李江全 李彬 單位：石河子大學
1架構設計
該軟件采用程序與協(xié)議無關的設計思想，將整個軟件分割成界面、界面數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)中間處理模塊、通信接口幾部分（如圖2），減少程序對協(xié)議依賴性和相關性。界面程序部分主要完成界面的繪制和圖形顯示。界面數(shù)據(jù)接口為需要實時更新和變化的數(shù)據(jù)變量和數(shù)據(jù)結構，并與界面上的各種控件相關聯(lián)，從而實現(xiàn)界面的動態(tài)變化和顯示。數(shù)據(jù)處理模塊負責完成與各種通信接口的數(shù)據(jù)交換和處理。通信接口傳送的數(shù)據(jù)為從各種通信方式（MVB、Lonworks、RS485、CAN等）傳遞過來的原始數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)的傳遞方式與內(nèi)容和協(xié)議保持一致。上述分層的設計思想，使顯示器應用程序與傳輸協(xié)議相分離，不會因為協(xié)議的變動而牽涉到界面顯示部分程序的修改，從而軟件架構更加清晰，也方便后期的維護，增強了軟件的可重用性和可移植性。
2軟件功能模塊
DDU作為司乘人員與機車的人機接口，應全面實時為司乘人員提供必要的信息和更多的幫助來指導司機操作；同時也提供必須的測試診斷信息，有利于司乘人員對機車進行必要的測試診斷，所以在軟件設計時，目錄結構必須清晰明了，界面設計更加人性化，更加直觀。下面從功能模塊、界面設計、重要功能模塊幾個方面介紹該軟件。
2.1功能模塊
該軟件的功能模塊主要包括主要數(shù)據(jù)、維護與診斷、機車設置等（功能模塊結構如圖3）。主要數(shù)據(jù)包括機車的一些實時的運行狀態(tài)信息，如網(wǎng)絡模塊工作狀態(tài)、輔助系統(tǒng)狀態(tài)、主電路狀態(tài)、手動切除信息、列車狀態(tài)信息、牽引系統(tǒng)信息、WTD狀態(tài)數(shù)據(jù)等；維護診斷模塊主要包括輪徑設置與校正、實時監(jiān)測數(shù)據(jù)（I/O狀態(tài)數(shù)據(jù)）、版本信息、系統(tǒng)時間、故障信息、故障處理信息等；機車設置主要包括機車長度設置、低恒速設置、車頂隔離開關設置、2/3功率設置、內(nèi)燃機控制設置、車次設置等。
2.2界面設計
界面是直觀展示機車信息的平臺，友好清晰、更加人性化的界面顯示方式將對司乘人員提供更多的指導和幫助。界面以黑色為主要背景，本著直觀、形象、醒目的原則進行設計，采用圖標、數(shù)字、控件、圖形相結合的顯示方式。譬如，在DDUA的主界面上顯示相關內(nèi)容：①利用大小為52×58像素的不同顏色的圖標醒目直觀地提示機車所處區(qū)域的信息（交流區(qū)、直流區(qū)、分相區(qū)）、空轉、撒砂、停放制動、故障等級等信息；②通過柱狀圖動態(tài)顯示當前編組機車的牽引制動力之和與弓網(wǎng)電壓、電流以及本機車的各個電機所發(fā)揮的實際牽引/制動力；③通過儀表控件和加速度控件顯示機車的當前速度和加速度，并且在低恒速工況下，儀表盤的刻度會隨之改變，并同時顯示當前低恒速下機車的實際速度和設定速度，使之更加人性化；④在界面底部，實時顯示編組機車所發(fā)生的最新故障，并用不同底色標識不同等級的故障，嚴重故障用紅色，中等故障用白色，一般故障用白色，在有鑰匙信號的條件下，司機也可通過按“ACK“鍵進行故障的確認。DDUA主界面示意圖如圖4。在DDUB主界面中，利用控件顯示編組中各個機車的當前狀況，包括受電弓狀態(tài)、鑰匙信息、當前工況（2/3功率、正常模式、低恒速度）、機車編號、當前發(fā)生故障項目縮寫等，同時可以通過選擇查看具體某臺機車所發(fā)生的某條故障信息。故障信息顯示在界圖2軟件架構設計面底部的故障信息顯示欄，通過控件顯示，可以清晰地了解當前編組各臺機車的運行狀態(tài)。DDUB主界面示意圖如圖5。
2.3重要功能
與國內(nèi)的其他機車顯示器軟件相比，該軟件增加較多新功能，如編組節(jié)點反向、手動切除、手動覆蓋、內(nèi)燃機車控制、主控制校正等。下面重點介紹編組節(jié)點反向、內(nèi)燃機車控制和顯示器數(shù)據(jù)同步功能。編組節(jié)點反向功能。節(jié)點反向處理邏輯如圖6。即在重聯(lián)編組中，當主控機車為實際編組中最后一臺機車時，則需要將整個編組的所有與重聯(lián)相關的信息進行反向顯示（主要包括機車重聯(lián)編組的狀態(tài)信息，如故障信息、運行條件信息等），并且當主控車節(jié)點變化時（包括編組數(shù)量變化與主控車位置變化），首先對先前獲取的數(shù)據(jù)緩沖進行清零操作，再根據(jù)當前處理后的節(jié)點信息獲取數(shù)據(jù)。內(nèi)燃機車控制功能。該技術為國內(nèi)首次應用。通過與內(nèi)燃機車最鄰近的電力機車完成對內(nèi)燃機車的控制。首先在顯示器上完成內(nèi)燃機車設置，根據(jù)當前的實際情況設置內(nèi)燃機車類型和數(shù)量，內(nèi)燃機車設置界面如圖7，在內(nèi)燃機車設置有效后，根據(jù)當前的機車運行工況和各個內(nèi)燃機車牽引制動特征曲線完成對內(nèi)燃機車的牽引制動力的計算，并在主界面顯示內(nèi)燃機車相關信息，內(nèi)電重聯(lián)主界面如圖8所示。顯示器數(shù)據(jù)同步功能。南非機車為單司機室結構，2個DDU設備位于司機控制臺正中間（分別命名為DDUA、DDUB），由于2個顯示器在網(wǎng)絡中所處地位等同，任一顯示器都可進行數(shù)據(jù)設置，而當2個顯示器數(shù)據(jù)不一致時，網(wǎng)絡則無法判斷從哪個顯示器獲取數(shù)據(jù)，此時則需要將2個顯示器發(fā)送的數(shù)據(jù)進行同步，保證2個顯示器對網(wǎng)絡系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)保持一致。同時由于在其中一個顯示器中操作而引起顯示器界面發(fā)生變化，則需要通知另一顯示器，使得另一顯示器顯示界面發(fā)生同樣的改變，此時需要對另一顯示器發(fā)送同步顯示數(shù)據(jù)。例如故障確認，當在DDUA顯示器中進行確認，故障顯示發(fā)生改變后，則需通知DDUB顯示器該故障的顯示也發(fā)生改變。顯示器數(shù)據(jù)同步數(shù)據(jù)通信流程如圖9所示。
3結語
目前南非雙流制電力機車有40多臺完成無故障考核，已經(jīng)被南非業(yè)主簽收并投入商業(yè)運行，截至2014圖9數(shù)據(jù)同步流程圖年12月已累計運行約61萬km。顯示器應用軟件已在現(xiàn)場完成了各項功能性測試，通過2期共半年的客戶驗證測試與調(diào)試，運行狀況良好；該軟件架構設計與國內(nèi)機車相比有明顯改進，同時目錄結構層次更加清晰，具有友好美觀的人機交互界面，受到客戶的一致好評。
作者：饒?zhí)熨F 李宇鋒 譚軍祥 李銳 單位：株洲南車時代電氣股份有限公司
（1）控制要求
系統(tǒng)上電后，風門處于關閉狀態(tài)，系統(tǒng)周期檢測傳感器信號，人車運動過程中會觸發(fā)微波傳感器輸出信號，系統(tǒng)則根據(jù)傳感器信號執(zhí)行開關風門和風門互鎖。人車接近風門時，兩側風門的微波傳感器檢測到有效運動速度信號，首先進行信號競爭，根據(jù)競爭結果開啟某一風門。2個風門入口信號4選1采取競爭方法進行選擇，即微波移動傳感器輸出信號A1、A4、B1、B4處于競爭狀態(tài)，一個檢測周期內(nèi)，只有一個信號有效。2個風門各2個方向。
（2）控制策略
控制系統(tǒng)風門互鎖的控制要求并不復雜，關鍵是有效判斷風門區(qū)域人員車輛的狀態(tài)，并根據(jù)狀態(tài)進行開閉風門。人員在巷道內(nèi)行進過程是隨意的，系統(tǒng)需要根據(jù)人員在微波傳感器檢測區(qū)域內(nèi)的最終狀態(tài)，對人員行進完成狀態(tài)估計。如圖3所示，根據(jù)人員的位置和傳感器有效信號可以把人員行進的狀態(tài)和風門控制策略分成9種，如表1所示。風門控制策略是控制系統(tǒng)的核心，策略制定的優(yōu)劣直接影響著風門控制的可靠性。表1中根據(jù)人員行進的最終位置分為不同的狀態(tài)估計，結合定時器對人員狀態(tài)進行狀態(tài)估計和制定控制策略。
（3）實現(xiàn)方法
有限狀態(tài)機（FSM）理論是本風門自動控制系統(tǒng)狀態(tài)轉換和控制策略的理論基礎。FSM包含有限的狀態(tài)，但在任一給定時刻必須而且只能處于其中的一個狀態(tài)，系統(tǒng)的狀態(tài)變化受事件的驅動，事件是系統(tǒng)的活動或外部輸入信號，它受當前狀態(tài)約束。因此，研究有限狀態(tài)機的關鍵就是在其狀態(tài)空間中找到狀態(tài)轉換的軌跡，這要求在每個狀態(tài)下全面分析驅動狀態(tài)轉換的事件（包括系統(tǒng)的活動和輸入信號）和轉換的目的地（即轉換后的狀態(tài)）。每個狀態(tài)都有其特定的輸出（系統(tǒng)的各項功能和性能指標），即系統(tǒng)狀態(tài)轉換伴隨著系統(tǒng)的性能指標隨時間的變化。風門自動控制系統(tǒng)的動態(tài)特性就是通過狀態(tài)轉換表現(xiàn)出來，巷道風門檢測區(qū)域內(nèi)人員行進過程中的每個有效位置都相當于一個狀態(tài)，在任何時刻風門只能處于一個工況狀態(tài)，工況間的轉換受傳感器信號即事件的驅動。當傳感器信號滿足進入某一工況的條件時，風門立即進入該工況下運行，一旦外部事件不受該工況下條件的約束時，風門立即離開該工況尋找另一個工況。每個風門區(qū)域可以作為一個對象，該對象有微波傳感器和定時器屬性，屬性取值為開或關。2個操作開門和關門。根據(jù)人車通行過程和風門對象屬性值的不同組合，可以把工作流程劃分為5個狀態(tài):初始態(tài)，狀態(tài)1，狀態(tài)2，狀態(tài)3，狀態(tài)4。用統(tǒng)一建模語言中的狀態(tài)機視圖表達，如圖4所示。圖4風門狀態(tài)轉移示意圖該視圖中對不同區(qū)域設置不同傳感器配合定時器對人車運動狀態(tài)進行分類。從初始狀態(tài)開始，當人車運動速度滿足最低傳感器1閾值接近區(qū)域入口時，風門開啟，進入狀態(tài)1，此時開啟定時器1；若在定時時間到后區(qū)域檢測不到信號則判斷為人車退出風門區(qū)域，返回初始狀態(tài)；若傳感器2信號有效則進入狀態(tài)2，同時開啟定時器2，此時判斷人車進入風門，人車的行走不會影響狀態(tài)的改變，直到傳感器3信號有效。狀態(tài)2和狀態(tài)3的人員已經(jīng)進入風門，系統(tǒng)處于等待人車通過風門區(qū)域。傳感器4有效時進入狀態(tài)4，此時人車前端已經(jīng)通過風門，系統(tǒng)等待其他部分通過風門區(qū)域。此時如果傳感器沒有信號則進行短暫延時后關閉風門。下一步就是根據(jù)狀態(tài)機視圖為PLC編寫梯形圖程序了。程序中使用了置位指令SET和復位指令RSET進行狀態(tài)的切換，有些型號的PLC沒有提供置位和復位指令，但都有實現(xiàn)置位和復位指令功能的變通方法，可以根據(jù)常開常閉寄存器切換，因此利用該狀態(tài)機視圖編程序具有很好的通用性。
（4）結語
風門自動控制系統(tǒng)采用了最小PLC系統(tǒng)，利用微波傳感器信號對人車進行區(qū)域狀態(tài)的信號檢測，借助于FSM的分析與設計理論，對人車行進狀態(tài)進行狀態(tài)估計和分類，用狀態(tài)機視圖描述風門控制系統(tǒng)的靜態(tài)結構和動態(tài)行為，既提高了風門控制系統(tǒng)的自動化水平，也改善了風門控制系統(tǒng)的可靠性。
作者：武超 趙穎 劉瑞國 單位：山東科技大學 山東省泰安市泰安二中
1車速的采集
車速傳感器可以發(fā)出一定占空比的方波信號，設計采用單片機的脈沖模塊來捕捉可以用來測量信號的周期。車速采集的程序流程如圖2所示。步進電機的轉動不但代表汽車的行駛速度，還代表節(jié)氣門的開度，每轉動一定角度就相當于節(jié)氣門的開度。因此，當輸入的實際車速A等于目標車速B時，步進電機將不轉動；當輸入的實際車速A大于目標車速B時，步進電機會反轉，減小節(jié)氣門開度，從而使實際車速降低至目標車速；當輸入的實際車速A小于目標車速B時，步進電機會正轉，加大節(jié)氣門開度，使實際車速升高至目標車速，汽車進入定速巡航控制。
2軟件可靠性措施
為了提高軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，采取以下措施：（1）封鎖。實際系統(tǒng)中最強的干擾來自自身，如被控的負載電機的通斷、狀態(tài)的變化等，在設計軟件時應適當采取措施避開這些干擾。如：當系統(tǒng)要斷開或接通大功率負載時應暫停數(shù)據(jù)采集，等到干擾過去后再繼續(xù)進行；在適當?shù)牡胤椒怄i一些中斷源；幾個通道互相封鎖。這些都是避免或減少干擾的有效方法。（2）程序的失控保護措施。在控制系統(tǒng)中，一般情況下干擾都不會造成計算機系統(tǒng)硬件損壞，但會對軟件的運行環(huán)境造成不良影響。表現(xiàn)在：數(shù)據(jù)碼和指令碼的一些位受到干擾而出現(xiàn)跳變，使程序出現(xiàn)錯誤，最典型的是程序計數(shù)器發(fā)生跳變，可能把數(shù)據(jù)當作指令碼。這種程序盲目執(zhí)行的結果，一方面造成RAM存儲器的數(shù)據(jù)破壞，另一方面可能會進入死循環(huán)，使整個系統(tǒng)失效。因此，應采取有效措施避免程序失控。
3Proteus仿真驗證
3．1定速巡航控制系統(tǒng)總體仿真電路設計
設計中定速巡航控制系統(tǒng)的主要參數(shù)是車速值及節(jié)氣門開度，因為進行實物測試有設備要求，外圍設備比較復雜，而且測試結果不夠直觀，所以設計最終結果通過Proteus仿真來實現(xiàn)。仿真電路如圖3所示。Proteus軟件的元件庫中擁有AT89C52單片機、ULN2003驅動芯片、步進電機等元件，可滿足設計研究仿真需要。Proteus軟件中的車速采集信號可通過改變脈沖而改變車速，電動機的轉速可直觀地顯示出來，還可體現(xiàn)節(jié)氣門開度的大小。
3．2試驗結果與分析
在Proteus仿真平臺上分別對4種情況進行仿真，即實際車速A等于目標車速B、實際車速A大于目標車速B、實際車速A小于目標車速B及實際車速大于120km／h、小于40km／h，仿真結果分別如圖4～7所示。從圖4～7可看出：當輸入的實際車速A等于目標車速B時，步進電機不轉動；當實際車速A大于目標車速B時，步進電動機反轉，節(jié)氣門開度減小；當實際車速A小于目標車速B時，步進電動機正轉，節(jié)氣門開度加大；當實際車速A超過120km／h、低于40km／h（即脈沖頻率低于100Hz、高于999Hz）時，巡航控制系統(tǒng)會自動退出，步進電機不轉動。表明所設計的軟件能實現(xiàn)簡單的巡航控制系統(tǒng)指令，滿足預定要求。
4結語
該文使用AT89C52單片機作為微處理器，通過車速傳感器采集實際車速信號，與預先設定的速度進行對比，運用PID控制方法，調(diào)節(jié)節(jié)氣門的開度，從而達到設定的車速，使汽車可以恒速行駛；并對所設計的定速巡航控制系統(tǒng)的硬件電路及軟件進行了仿真試驗，以保證系統(tǒng)設計的可行性與穩(wěn)定性。
作者：黃寶山 包凡彪 單位：北京理工大學