導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇同步技術(shù)論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

網(wǎng)絡(luò)同步和時鐘產(chǎn)生是高速傳輸系統(tǒng)設(shè)計的重要方面。為了通過降低發(fā)射和接收錯誤來提高網(wǎng)絡(luò)效率，必須使系統(tǒng)的各個階段都要使用的時鐘的質(zhì)量保持特定的等級。網(wǎng)絡(luò)標準定義同步網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)及其在標準接口上的預(yù)期性能，以保證傳輸質(zhì)量和傳輸設(shè)備的無縫集成。有大量的同步問題，系統(tǒng)設(shè)計人員在建立系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)時必須十分清楚。本文論述了時鐘惡化的各種來源，如抖動和漂移。本文還討論了傳輸系統(tǒng)中時鐘惡化的原因和影響，并分析了標準要求，提出了各種實現(xiàn)技巧。

基本概念：抖動和漂移

抖動的一般定義可以是“一個事件對其理想出現(xiàn)的短暫偏離”。在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，抖動被定義為數(shù)字信號的重要時刻在時間上偏離其理想位置的短暫變動。重要時刻可以是一個周期為T1的位流的最佳采樣時刻。雖然希望各個位在T的整數(shù)倍位置出現(xiàn)，但實際上會有所不同。這種脈沖位置調(diào)制被認為是一種抖動。這也被稱為數(shù)字信號的相位噪聲。在下圖中，實際信號邊沿在理想信號邊沿附近作周期性移動，演示了周期性抖動的概念。

圖1.抖動示意

抖動，不同于相位噪聲，它以單位間隔(UI)為單位來表示。一個單位間隔相當于一個信號周期(T)，等于360度。假設(shè)事件為E，第n次出現(xiàn)表示為tE[n]。則瞬時抖動可以表示為：

一組包括N個抖動測量的峰到峰抖動值使用最小和最大瞬時抖動測量計算如下：

漂移是低頻抖動。兩者之間的典型劃分點為10Hz。抖動和漂移所導(dǎo)致的影響會顯現(xiàn)在傳輸系統(tǒng)的不同但特定的區(qū)域。

抖動類型

根據(jù)產(chǎn)生原因，抖動可分成兩種主要類型：隨機抖動和確定性抖動。隨機抖動，正如其名，是不可預(yù)測的，由隨機的噪聲影響如熱噪聲等引起。隨機抖動通常發(fā)生在數(shù)字信號的邊沿轉(zhuǎn)換期間，造成隨機的區(qū)間交叉。毫無疑問，隨機抖動具有高斯概率密度函數(shù)(PDF)，由其均值(μ)和均方根值(rms)(σ)決定。由于高斯函數(shù)的尾在均值的兩側(cè)無限延伸，瞬時抖動和峰到峰抖動可以是無限值。因此隨機抖動通常采用其均方根值來表示和測量。

圖2.以高斯概率密度函數(shù)表示的隨機抖動

對抖動余量來講，峰到峰抖動比均方根抖動更為有用，因此需要把隨機抖動的均方根值轉(zhuǎn)換成峰到峰值。為將均方根抖動轉(zhuǎn)換成峰到峰抖動，定義了隨機抖動高斯函數(shù)的任意極限(arbitrarylimit)。誤碼率(BER)是這種轉(zhuǎn)換中的一個有用參數(shù)，其假設(shè)高斯函數(shù)中的瞬時抖動一旦落在其強制極限之外即出現(xiàn)誤碼。通過下面兩個公式，就可以得到均方根抖動到峰到峰抖動的換算。3

由公式可得到下表，表中峰到峰抖動對應(yīng)不同的BER值。

確定性抖動是有界的，因此可以預(yù)測，且具有確定的幅度極限?？紤]集成電路(IC)系統(tǒng)，有大量的工藝、器件和系統(tǒng)級因素將會影響確定性抖動。占空比失真(DCD)和脈沖寬度失真(PWD)會造成數(shù)字信號的失真，使過零區(qū)間偏離理想位置，向上或向下移動。這些失真通常是由信號的上升沿和下降沿之間時序不同而造成。如果非平衡系統(tǒng)中存在地電位漂移、差分輸入之間存在電壓偏移、信號的上升和下降時間出現(xiàn)變化等，也可能造成這種失真。

圖3，總抖動的雙模表示

數(shù)據(jù)相關(guān)抖動(DDJ)和符號間干擾(ISI)致使信號具有不同的過零區(qū)間電平，導(dǎo)致每種唯一的位型出現(xiàn)不同的信號轉(zhuǎn)換。這也稱為模式相關(guān)抖動(PDJ)。信號路徑的低頻截止點和高頻帶寬將影響DDJ。當信號路徑的帶寬可與信號的帶寬進行比較時，位就會延伸到相鄰位時間內(nèi)，造成符號間干擾(ISI)。低頻截止點會使低頻器件的信號出現(xiàn)失真，而系統(tǒng)的高頻帶寬限制將使高頻器件性能下降。7

正弦抖動以正弦模式調(diào)制信號邊沿。這可能是由于供給整個系統(tǒng)的電源或者甚至系統(tǒng)中的其他振蕩造成。接地反彈和其他電源變動也可能造成正弦抖動。正弦抖動廣泛用于抖動環(huán)境的測試和仿真。不相關(guān)抖動可能由電源噪聲或串擾和其他電磁干擾造成。

考慮抖動對數(shù)字信號的影響時，需要將整個確定性抖動和隨機抖動考慮在內(nèi)。確定性抖動和隨機抖動的總計結(jié)果將產(chǎn)生另外一種概率分布4：雙模響應(yīng)，其中部表示確定性抖動，尾部為高斯響應(yīng)，表示隨機抖動分量。

抖動測量—TIE、MITE和TEDV

時間間隔誤差(TIE)是通過對實際時鐘間隔的測量和對理想?yún)⒖紩r鐘同一間隔的測量得到的。在給定時間t，以一個稱為觀測間隔的時間間隔產(chǎn)生時間T(t)的時鐘，其相對于時鐘Tref(t)的TIE可通過下面公式表示。（x(t)稱為誤差函數(shù)。）

TIE表示信號中的高頻相位噪聲，提供了實際時鐘的每個周期偏離理想情況的直接信息。TIE用于計算大量統(tǒng)計派生函數(shù)如MTIE、TDEV等。

最大時間間隔誤差(MTIE)定義為，在一個觀測時間(t=nt0)內(nèi)，一個給定時鐘信號相對于一個理想時鐘信號的最大峰到峰延遲變化，其中該長度的所有觀測時間均在測量周期(T)之內(nèi)。使用下面公式進行估計：

MTIE是針對時間的緩變或漂移而定義的。當需要分析時鐘的長期特性時，就需要對MTIE進行測量。MTIE值是對一個時鐘信號的長期穩(wěn)定性的一種衡量。

圖4.TIE的圖形表示

TDEV是另外一個統(tǒng)計參數(shù)，作為集成時間的函數(shù)對一個信號的預(yù)期時間變化的測量。DEV也能提供有關(guān)信號相位（時間）噪聲頻譜分量的信息。TIE圖中每個點的標準偏差是對一個觀測間隔計算的，該觀測間隔滑過整個測量時間。該值在整個上述測量時間內(nèi)進行平均以得到該特定間隔的TDEV值。增大觀測間隔，重復(fù)測量過程。TDEV是對短期穩(wěn)定性的一種衡量，在評估時鐘振蕩器性能時有用。TDEV屬于時間單位。

高速傳輸系統(tǒng)中抖動和漂移的原因

最常用的一種時鐘體系結(jié)構(gòu)是，在備板上運行一個低頻時鐘，在每個傳輸卡上產(chǎn)生同步的高頻時鐘。低頻時鐘在集成電路內(nèi)或通過分立PLL實現(xiàn)進行倍頻以產(chǎn)生高頻時鐘。通過典型的PLL倍頻，倍頻后時鐘上的相位噪聲增大為原來時鐘相位噪聲的20*log(N)次方，其中N為倍頻系數(shù)。此外，PLL參考時鐘輸入上的抖動將延長鎖定時間，且當輸入抖動過大時高速PLL甚至無法實現(xiàn)鎖定。在備板上采用一種更高速的差分時鐘將比采用低速單端時鐘具有更好的抖動性能。

由于VCO對輸入電壓變化較為敏感，因此電源噪聲是增大時鐘抖動的一個主要因素。輸出時鐘抖動幅度與電源噪聲幅度、VCO增益成正比，與噪聲頻率成反比。因?qū)Ь€電阻形成的電阻下降和因?qū)Ь€電感形成的電感噪聲而造成的電源或接地反彈，會對上述輸出時鐘抖動產(chǎn)生相似的影響。在系統(tǒng)板上對電源進行充分過濾，靠近集成電路電源引腳提供去耦電容，可以確保PLL獲得更高的抖動性能。

在系統(tǒng)板內(nèi)，時鐘和數(shù)據(jù)相互獨立，發(fā)射和接收端在啟動、保持和延遲時間方面的變化對高速率非常關(guān)鍵。因數(shù)據(jù)和時鐘路徑中存在不同有源元件而使數(shù)據(jù)和時鐘路徑之間出現(xiàn)傳播延遲差異，時鐘路徑之間的接線延遲差異，數(shù)據(jù)位之間的接線延遲差異，數(shù)據(jù)和時鐘路徑之間不同的負載情況，分組長度差異等等，均可能造成上述變化。在規(guī)劃系統(tǒng)抖動余量時，必須將不同信號路徑的變化考慮在內(nèi)。

當在一段距離上進行傳輸時，在發(fā)射機和接收機中的很多點上存在抖動累積。在發(fā)射機物理層實現(xiàn)中，DAC非線性或激光非線性等非線性特性會加重信號失真。在傳輸介質(zhì)和接收機中，除了外部亂真源（大多在銅導(dǎo)線中）之外，因不同頻率和調(diào)制效應(yīng)而導(dǎo)致的光纖失真、因接收機實現(xiàn)（主要與帶寬有關(guān)）和時鐘提取電路實現(xiàn)而導(dǎo)致的信號相關(guān)相位偏離，會加重信號流的抖動。

圖5.來自TIE圖的MTIE偏差

具體到SDH（同步數(shù)字系列）傳輸，有大量的系統(tǒng)級事件會導(dǎo)致抖動。在將PDH（準同步數(shù)字系列）支路映射為SDH幀并通過SDHNE（網(wǎng)絡(luò)組件）進行傳輸?shù)牡湫蛡鬏斚到y(tǒng)中，在PDH支路于SDH的終端多路分配器解映射之前，將在每個中間節(jié)點處出現(xiàn)VC（虛擬容器）的重新同步。有間隙的時鐘用于將各個支路映射到STM-N幀和從STM-N幀解映射，發(fā)出與開銷、固定填充和調(diào)整位相應(yīng)的脈沖，因而造成映射抖動。采用調(diào)整機會位補償PDF支路中頻率偏移的方法會造成等待時間抖動。還有指針調(diào)整機制，用于對來自初始NE的輸入VC與本地產(chǎn)生的輸出STM-N幀之間的相位波動進行補償。根據(jù)頻率偏離，VC在STM-N幀中前后移動。這將使VC提取點看到位流中的突然變化，導(dǎo)致稱為指針抖動的類型抖動。所有上述系統(tǒng)級抖動都將加重總的確定性抖動。

盡管所有上述因素都會加重從源到目的地之間信號傳播的抖動，標準要求仍然規(guī)定在傳輸點需具有比理論值更低的抖動數(shù)值。這樣，考慮到時鐘倍頻、電源變化、電-光-電轉(zhuǎn)換、發(fā)射和接收影響以及其他致使實際信號惡化的失真信號的影響，在源處驅(qū)動信號的時鐘將具有一個相對很低的抖動數(shù)值。

抖動對收發(fā)器的影響

理想情況下，數(shù)字信號是在兩個相鄰電平轉(zhuǎn)換點的中點進行采樣的。抖動之所以會造成誤碼，是由于相對于理想中點，它改變了信號的邊沿轉(zhuǎn)換點。誤碼可能由于信號流邊沿變化太晚（在時間上比理想中點晚0.5UI（單位間隔相當于信號的一個周期））或太早（在時間上比理想中點早0.5UI）所致。當時鐘采樣邊沿在信號流的任何一側(cè)錯過0.5UI時，將出現(xiàn)50%的誤碼概率，假設(shè)平均轉(zhuǎn)換密度為0.5。7如果分別知道確定性抖動和隨機抖動，可通過上述兩個數(shù)字和將峰到峰抖動值與均方根抖動值聯(lián)系在一起的表，來估計誤碼率。校準抖動，定義為數(shù)字信號的最佳采樣時刻與從其提取出來的采樣時鐘之間的短期變化，可以造成上述誤碼。對于商業(yè)應(yīng)用，源時鐘和源發(fā)射接口抖動規(guī)范將遠遠低于1UI。

發(fā)射接口抖動規(guī)范通常與接收端的輸入抖動容限相匹配。對于抖動測量回路濾波器截止頻率，尤其如此。例如，在SDH系統(tǒng)中，有兩種抖動測量帶寬，分別規(guī)定：一個用于寬帶測量濾波器（f1到f4），一個用于高頻帶測量濾波器（f3到f4）。數(shù)值f1指可在線路系統(tǒng)的PLL中使用的輸出時鐘信號的最窄時鐘截止頻率。低于此帶寬的頻率的抖動將通過系統(tǒng)，而較高頻率的抖動則被部分吸收。數(shù)值f3表示輸入時鐘捕獲電路的帶寬。高于此頻率的抖動將導(dǎo)致校準抖動。校準抖動造成光功率損失，需要額外光功率以防各種惡化。因此限制發(fā)射機端高頻帶頻譜的抖動十分重要。

漂移對收發(fā)器的影響

市場上銷售的大多數(shù)電信接收機都使用了一個緩沖器，以適應(yīng)線路信號中存在的隨機波動。下面框圖6詳細表示出這一概念?；謴?fù)時鐘將數(shù)據(jù)送入富有彈性的緩沖器，而系統(tǒng)時鐘則將數(shù)據(jù)送出到設(shè)備的核心部位。

在準同步傳輸系統(tǒng)中，發(fā)射機和接收機工作在相互獨立而又極為接近的頻率上，fL和Fs分別表示發(fā)射機和接收機的頻率。當兩者之間存在相位或頻率差異時，彈性存儲會將其消除，否則緩沖器將出現(xiàn)欠載或溢出（取決于差異的幅度和彈性緩沖器的大?。?，造成一次可控的幀滑動（基本速率傳輸）或一次位調(diào)整（高階異步多路復(fù)用器）。

在準同步應(yīng)用中，根據(jù)可接受的緩沖滑動對頻率變化和緩沖器深度進行了標準化。最初的網(wǎng)絡(luò)主要用于語音傳輸，在一定的頻率門限之下不會造成語音質(zhì)量下降。ITU-T規(guī)范規(guī)定該變化為+/-50ppm。但是隨著網(wǎng)絡(luò)開始傳送壓縮語音、傳真格式的數(shù)據(jù)、視頻以及其他種類的媒體應(yīng)用，對于差錯和重傳以及剛剛興起的同步網(wǎng)絡(luò)，滑動使效率嚴重下降。

在同步傳輸系統(tǒng)中，系統(tǒng)時鐘通常同步到用于接收更高時鐘等級信號的接口的恢復(fù)時鐘上。恢復(fù)時鐘和系統(tǒng)時鐘之間相位和頻率的瞬時和累積差異將被彈性緩沖器吸收，否則將導(dǎo)致彈性存儲器溢出/欠載（取決于緩沖器大小和變化的幅度），造成指針調(diào)整而延遲或提前幀傳輸、幀滑動或系統(tǒng)中某處出現(xiàn)位調(diào)整。

在同步系統(tǒng)中，所有網(wǎng)絡(luò)組件工作在同一平均頻率，可以通過指針機制消除幀惡化。這些指針機制將提前或延遲有效載荷在傳輸幀中的位置，從而調(diào)整接收和系統(tǒng)時鐘中存在的頻率和相位變化。SDH收發(fā)器中的緩沖器比PDH收發(fā)器中的要小，而且對于SDH系統(tǒng)中可能導(dǎo)致的指針移動等不規(guī)則性有限制。因此，與PDH系統(tǒng)相比，同步系統(tǒng)的要求更為嚴格。由于網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的歷史和不同網(wǎng)絡(luò)之間的互操作連接，在某些階段或其他階段，這些同步網(wǎng)絡(luò)會通過準同步網(wǎng)絡(luò)來連接。因此PDH網(wǎng)絡(luò)的時鐘體系結(jié)構(gòu)也要考慮在內(nèi)。

MTIE提供了時鐘相對于已知理想?yún)⒖紩r鐘的峰值時間變化。在同步傳輸和交換設(shè)備的彈性緩沖器的設(shè)計中將用到MTIE值。在彈性存儲中，緩沖器填充水平與輸入數(shù)字信號和本地系統(tǒng)時鐘之間的TIE成正比。確保時鐘符合有關(guān)MTIE的時鐘規(guī)范，將保證不會超過一定的緩沖器門限。因此，在緩沖器設(shè)計中，其大小取決于MTIE的規(guī)定極限。

圖6，典型傳輸系統(tǒng)的接收機接口

系統(tǒng)時鐘輸出相位擾動對收發(fā)器的影響

一個時鐘的輸出相位變化可以通過分析其MTIE信息獲得。漂移產(chǎn)生（在自由振蕩模式和同步模式中）主要指系統(tǒng)中所用時鐘振蕩器的長期穩(wěn)定性，在自由振蕩模式中系統(tǒng)的穩(wěn)定性僅受振蕩器的穩(wěn)定性影響。除了漂移產(chǎn)生之外，輸出時鐘相位還受到大量系統(tǒng)不規(guī)則特性的影響。

特別是對一個系統(tǒng)同步器而言，將參考源從一個不良或惡化參考時鐘轉(zhuǎn)換到一個正常參考時鐘可能會導(dǎo)致輸出相位擾動。傳輸用高速PLL中使用的傳統(tǒng)VCO（壓控振蕩器）在改變參考時鐘時采用了切換電容器組的方法。這種切換轉(zhuǎn)換會對輸出時鐘造成暫時的相位偏移。采用超低抖動時鐘倍頻器電路可以解決這個問題。

高性能網(wǎng)絡(luò)時鐘在系統(tǒng)的所有參考時鐘都失去時采用一種稱為“保持”的機制。這是通過記憶存儲技術(shù)產(chǎn)生系統(tǒng)最后一個已知良好參考時鐘來實現(xiàn)的。進入和退出保持模式可能會對輸出造成相位擾動。當處于保持模式中時，由于準確頻率的再生不夠精確，因此會繼續(xù)產(chǎn)生輸出相位誤差。集成電路技術(shù)的進步已使保持精度達到了0.01ppb。輸入?yún)⒖紩r鐘惡化和對系統(tǒng)的維護測試（不會導(dǎo)致參考時鐘切換）過少，也會造成輸出相位擾動。

系統(tǒng)輸出擾動是有限的，取決于系統(tǒng)在較低層次可以接受的輸入容限。例如，符合G.813選項1的時鐘，其相位擾動中所允許的相位斜率和最大相位誤差被限制為1μS，最大相位斜率為7.5ppm，兩個120ns相位誤差段，其余部分的相位斜率為0.05ppm。這些數(shù)字對應(yīng)于G.825標準規(guī)定的輸入抖動容限，該標準描述了在SDH網(wǎng)絡(luò)內(nèi)對抖動和漂移的控制。

篇2

USB（UniversalSerialBus）總線是INTEL、NEC、MICROSOFT、IBM等公司聯(lián)合提出的一種新的串行總線接口規(guī)范。為了適應(yīng)高速傳輸?shù)男枰?000年4月，這些公司在原1．1協(xié)議的基礎(chǔ)上制訂了USB2．0傳輸協(xié)議，已超過了目前IEEE1394接口400Mbps的傳輸速度，達到了480Mbps。USB總線使用簡單，支持即插即用PnP（PlugAndPlay），一臺主機可串連127個USB設(shè)備。設(shè)備與主機之間通過輕便、柔性好的USB線纜連接，最長可達5m，使設(shè)備具有移動性，可自由掛接在具有USB接口的運行在Windows98／NT平臺的PC機上。USB總線已被越來越多的標準外設(shè)和用戶自定義外設(shè)所使用，如鼠標、鍵盤、掃描儀、音箱等。

筆者結(jié)合設(shè)備檢測中數(shù)據(jù)采集的實際需要，設(shè)計了該高速同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)最多可四路同步采樣，單通道采樣速度可達620ksps，四通道同時采樣速度可達180ksps。USB接口控制芯片采用Cypress公司FX2系列中的CY7C68013，通過對其可編程接口控制邏輯的合理設(shè)計和芯片內(nèi)部FIFO的有效運用，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高速連續(xù)采樣和傳輸。

1基本原理

該采集系統(tǒng)總體框架分三部分：主機（能支持USB2．0協(xié)議的PC機）、內(nèi)部包含CPU及高速緩存的USB接口控制芯片（CY7C68013）和高速同步采樣芯片（MAX115），如圖1所示。其數(shù)據(jù)傳輸分兩部分：控制信號傳輸和采集數(shù)據(jù)傳輸。控制信號方向為由主機到外設(shè)，由外設(shè)CPU控制，數(shù)據(jù)量較?。徊杉降臄?shù)據(jù)由外設(shè)到主機，數(shù)據(jù)量較大。為了保證較高的傳輸速度，不經(jīng)過CPU。系統(tǒng)基本操作過程為：主機給外設(shè)一個采樣控制信號，F(xiàn)X2根據(jù)該信號向A／D轉(zhuǎn)換器送出相應(yīng)控制信號，即采樣模式控制字；之后由A／D轉(zhuǎn)換器自主控制轉(zhuǎn)換，并將各通道采樣數(shù)據(jù)存入其片內(nèi)緩存。一旦轉(zhuǎn)換完成，由A／D的完成位向FX2的可編程控制接口發(fā)讀采樣結(jié)果信號；然后由可編程接口的控制邏輯依次將各通道采樣結(jié)果從A／D的緩存讀入FX2的內(nèi)部FIFO。當FIFO容量達到指定程度后，自動將數(shù)據(jù)打包傳送給USB總線。期間所有操作不需要CPU的干預(yù)。采樣過程中接口控制邏輯依次取走批量數(shù)據(jù)，在打包傳送時A／D仍持續(xù)轉(zhuǎn)換，內(nèi)部FIFO也持續(xù)寫入轉(zhuǎn)換結(jié)果。只要內(nèi)部FIFO寫指針和讀指針位置相差達到指定的值就立即取走數(shù)據(jù)。從而保證了同步連續(xù)高速采集的可靠性。

2硬件部分

2．1芯片介紹

CY7C68013屬于Cypress公司的FX2系列產(chǎn)品，它提供了對USB2．0的完整解決方案。該芯片包括帶8KB片內(nèi)RAM的高速CPU、16位并行地址總線＋8位數(shù)據(jù)總線、I2C總線、4KBFIFO存儲器以及通用可編程接口（GPIF）、串行接口引擎（SIE）和USB2．0收發(fā)器。在代碼的編寫上，與8051系列單片機兼容，且速度是標準8051的3～5倍。

CY7C68013與外設(shè)有兩種接口方式：可編程接口GPIF和SlaveFIFOs。

可編程接口GPIF是主機方式，可以由軟件設(shè)置讀寫控制波形，靈活性很大，幾乎可以對任何8／16bit接口的控制器、存儲器和總線進行數(shù)據(jù)的主動讀寫，使用非常靈活。SlaveFIFOs方式是從機方式，外部控制器可象對普通FIFO一樣對FX2的多層緩沖FIFO進行讀寫。FX2的SlaveFIFOs工作方式可設(shè)為同步或異步；工作時鐘為內(nèi)部產(chǎn)生或外部輸入可選；其它控制信號也可靈活地設(shè)置為高有效或低有效。筆者在設(shè)計中采用主機方式。

MAX115是美信公司的高速多通道同步采樣芯片。含有兩組4路同步通道，共8個輸入端。采樣精度為12位，采樣模式由采樣控制字決定，可靈活地在兩組中的1～4個通道間選擇。采樣時，各通道轉(zhuǎn)換結(jié)果先存入其內(nèi)部相對應(yīng)的4個12bit存儲單元，各通道都轉(zhuǎn)換完后再一起取走。

2．2電路原理及設(shè)計

考慮CY7C68013與MAX115接口時，采樣模式不同，控制波形有所差別，筆者選擇主機方式即可編程控制接口（GPIF）。

GPIF是FX2端點FIFO的內(nèi)部控制器。在這種方式下，接口內(nèi)核可產(chǎn)生6個控制輸出端（CTL0～CTL5）和9根線的地址（GADR[8:0])輸出，同時可以接收6個外部輸入(RDY0～RDY5)和2個內(nèi)部輸入。FX2有4個波形描述符控制各個狀態(tài)。這些波形描述符可以動態(tài)地配置給任何一個端點FIFO。例如，一個波形描述符可以配置為寫FIFO，而另一個配置為讀FIFO。FX2的固件程序可以把這些描述符配置給四個FIFO中的任意一個，配置后，GPIF將依據(jù)波形描述符產(chǎn)生相應(yīng)的控制邏輯和握手信號給外界接口，滿足向FIFO讀寫數(shù)據(jù)的需要。GPIF的數(shù)據(jù)總線既可以是單字節(jié)寬（8位FD[7:0]）也可以是雙字節(jié)寬（16位FD[15:0]）。每個波形描述符包含了S0～S6七個有效狀態(tài)和一個空閑狀態(tài)。在每個有效狀態(tài)對應(yīng)的時間段里，經(jīng)過預(yù)先設(shè)置，GPIF可以做以下幾件事情：（1）驅(qū)動（使為高或低）或懸浮6個輸出控制端；（2）采樣或驅(qū)動FIFO的數(shù)據(jù)總線；（3）增加GPIF地址總線的值；（4）增加指向當前FIFO指針的值；（5）啟動GPFIWF(波形描述符)中斷。除此之外，在每個狀態(tài)，GPIF可以對以下幾個信號中任意兩個進行采樣，它們是：（1）RDYX輸入端；（2）FIFO狀態(tài)標志位；（3）內(nèi)部RDY標志位；（4）傳輸計數(shù)中止標志位。把其中兩個信號相與、相或或者相異或，根據(jù)結(jié)果跳轉(zhuǎn)到其它任意一個狀態(tài)或延遲1～256個IFCLK時鐘周期。當然也可以根據(jù)輸入端的信號進行跳轉(zhuǎn)或延遲。GPIF波形描述符通常用Cepress公司的GPIF工具(GPIFTOOL)進行配置。它是一個可運行于Windows平臺的應(yīng)用程序，與FX2的開發(fā)包一起。

在這種方式下，所有的讀寫及控制邏輯通過CY7C68013的GPIF以軟件編程的方式實現(xiàn)，且控制邏輯的變換方便靈活（只需要改變接口的一個配置寄存器的值）。電路連接如圖2所示。

本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)只用到了兩個輸出控制CTL0、CTL1和一個外部輸入RDY0，它們分別接MAX115的CONVST＃、WR＃和INT＃。數(shù)據(jù)總線用雙字節(jié)，其中FD0～FD11接MAX115的數(shù)據(jù)輸入端D0～D11，F(xiàn)D12和FD13接控制字輸入端的A2和A3，F(xiàn)D0和FD1復(fù)用做控制字輸入端的A0和A1。MAX115的采樣基準時鐘由FX2的輸出時鐘經(jīng)三分頻得到，為16MHz。對應(yīng)四種數(shù)據(jù)傳輸方式（八種不同的采樣模式），GPIF的控制及握手信號波形有所不同。四通道同步采樣的時序圖如圖3所示。

在第一個判決點，若采樣數(shù)據(jù)已準備就緒，MAX115傳給GPIF一個負脈沖信號RDY0；根據(jù)此信號，波形按順序轉(zhuǎn)入2、3、4、5狀態(tài)，使指向內(nèi)部FIFO的指針在每個時鐘上升沿加1，依次讀取四個數(shù)據(jù)，取完數(shù)據(jù)后利用CTL0的上升沿啟動下一次采樣。若在狀態(tài)1時沒有出現(xiàn)負脈沖，則直接跳轉(zhuǎn)到狀態(tài)6，之后重復(fù)執(zhí)行此波形描述符。

三通道同步采樣時，讀取數(shù)據(jù)的狀態(tài)只需要持續(xù)三次。其它采樣模式控制波形的設(shè)計依此類推。

2．3固件程序設(shè)計

固件程序是指運行在設(shè)備CPU中的程序。只有在該程序運行時，外設(shè)才能稱之為具有給定功能的外部設(shè)備。固件程序負責初始化各硬件單元，重新配置設(shè)備及A／D采樣控制。固件代碼的存儲位置有三種：第一種是存在主機中，設(shè)備加電后由驅(qū)動程序把固件下載到片內(nèi)RAM后執(zhí)行，即“重新枚舉”；第二種方法是把固件代碼固化到一片EEPROM中，外設(shè)加電后由FX2通過I2C總線下載到片內(nèi)RAM后自動執(zhí)行；最后一種方法是把程序固化到一片ROM中，使之充當外部程序存儲器，連在FX2三總線上。筆者選用第一種方式，這種方式便于系統(tǒng)的調(diào)試和升級。固件程序框圖如圖4所示。

3用戶程序和驅(qū)動程序

3．1驅(qū)動程序的編寫

該系統(tǒng)需要兩個驅(qū)動程序，即通用驅(qū)動和下載固件的驅(qū)動。通用驅(qū)動完成與外設(shè)和用戶程序的通信及控制；而下載固件的驅(qū)動則只負責在外設(shè)連接USB總線后把特定的固件程序下載到FX2的RAM中，使FX2的CPU重啟，模擬斷開與USB總線的連接，完成對外設(shè)的重新設(shè)置。主機根據(jù)新的設(shè)置安裝通用驅(qū)動程序，重新枚舉外設(shè)為一個新的USB設(shè)備。

通用驅(qū)動程序一般不需要重新編寫，用Cypress公司已經(jīng)編好的驅(qū)動ezusb．sys；而下載固件的驅(qū)動則必須定做，其詳細操作過程見參考文獻[2]。

3．2用戶程序的編寫

用戶程序是系統(tǒng)與用戶的接口，它通過通用驅(qū)動程序完成對外設(shè)的控制和通信。在編寫用戶程序時，首先要建立與外設(shè)的連接，然后才能實施數(shù)據(jù)的傳輸。啟動采樣后，為了保證不丟失數(shù)據(jù)，用戶程序應(yīng)該建立一個新的工作線程專門獲取外設(shè)傳來的數(shù)據(jù)。程序中主要用到兩個API函數(shù)：CreateFile（）和DeviceIoControl()。CreateFile（）取得設(shè)備句柄后，DeviceIoControl()根據(jù)該句柄完成數(shù)據(jù)傳輸。程序代碼簡要如下：

hDevice＝CreateFile(″＼＼＼＼．＼＼EZUSB－0″)

GENERIC＿READ｜GENERIC＿WRITE,

FILE＿SHARE＿WRITE,

NULL,

OPEN＿EXISTING,

FILE＿ATTRIBUTE＿NORMAL,

NULL);

If(hDevice＝＝INVALID＿HANDLE＿VALUE)

{

Application－＞MessageBoxA(“無法創(chuàng)建設(shè)備，請確認設(shè)備是否連上！”,NULL,IDOK);

}

else

{

DeviceIoControl(

hDevice,

IOCTL＿EZUSB＿BULK＿WRITE,

＆blkctl,

sizeof(BULK＿TRANSFER＿CONTROL),

＆inBuffer,／／定義的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)

sizeof(inBuffer),

＆nBytes,

NULL);

……

篇3

（2）支持分布式P2P方式實現(xiàn)全雙工呼叫與多媒體通信。終端節(jié)點間通過分布式通信完成原由中心節(jié)點提供的呼叫尋址功能，且仍可通過P2P網(wǎng)絡(luò)進行SIP信令全雙工并行呼叫，以及包括數(shù)據(jù)、語音、圖像在內(nèi)的多媒體通信。

（3）支持分布式通信大網(wǎng)下的多個小網(wǎng)劃分與通信。終端節(jié)點在分布式P2P網(wǎng)絡(luò)內(nèi)仍具有完備的SIP通信交互與控制能力，并支持分布式P2P通信大網(wǎng)中多個小網(wǎng)的定義與通信控制，實現(xiàn)既能全網(wǎng)呼叫也可限制在小網(wǎng)中呼叫。

（4）提供井下局部通信與應(yīng)急通信手段。通過各終端節(jié)點間自協(xié)商與處理，網(wǎng)絡(luò)中的呼叫尋址與信令流程可以完全不依賴于某個中心或特定節(jié)點進行交互，且終端節(jié)點數(shù)量不受限制，以便為井下局部通信、應(yīng)急救災(zāi)通信聯(lián)絡(luò)提供新技術(shù)手段。

2礦井分布式通信設(shè)計

2．1礦井分布式通信技術(shù)選型

目前分布式通信技術(shù)有集中式、全分布式、混合式和結(jié)構(gòu)化4種網(wǎng)絡(luò)模型：

（1）集中式P2P網(wǎng)絡(luò)需要1個中心目錄服務(wù)器負責記錄共享信息以及回答對這些信息的查詢，只要關(guān)閉目錄服務(wù)器，交換就停止，生命力十分脆弱。

（2）全分布式P2P網(wǎng)絡(luò)中不存在中央服務(wù)器，所有的服務(wù)及其相關(guān)信息完全散布于各P2P節(jié)點中，其最顯著的特點就是完全去中心化，采用了隨機圖的組織方式來形成一個松散的網(wǎng)絡(luò)。

（3）混合式P2P網(wǎng)絡(luò)由多個簇構(gòu)成，每個簇由1個超級節(jié)點所代表，不同簇之間通過分布式P2P網(wǎng)絡(luò)將超級節(jié)點連接起來，但超級節(jié)點本身的脆弱性可能導(dǎo)致其簇內(nèi)的節(jié)點處于孤立狀態(tài)。

（4）結(jié)構(gòu)化P2P網(wǎng)絡(luò)具有自組織和負載均衡等特點，通過采用DHT（DistributedHashTable，分布式哈希表）算法，網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點并不需要維護整個網(wǎng)絡(luò)的信息，只在節(jié)點中存儲其鄰近的后繼節(jié)點信息，輸入的信息將通過分布式哈希函數(shù)唯一地映射到某個節(jié)點上，然后通過一些特定的路由算法和該節(jié)點建立連接。目前基于DHT的結(jié)構(gòu)化P2P網(wǎng)絡(luò)有Chord，Pastry，CAN，Kademlia等模型。煤礦井下通信網(wǎng)絡(luò)是一個區(qū)域較大的局域網(wǎng)絡(luò)，可利用組播或廣播模式進行發(fā)現(xiàn)和尋址，從而充分發(fā)揮全分布式P2P網(wǎng)絡(luò)模型的優(yōu)勢而規(guī)避其在廣域網(wǎng)環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)直徑不可控的劣勢。SIP信令協(xié)議具有控制靈活、可擴展性強、支持分布式等特點，能將蜂窩系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域融合在一起，被定義為第三代移動通信系統(tǒng)用以提供IP多媒體服務(wù)的信令協(xié)議，是下一代網(wǎng)絡(luò)的核心協(xié)議之一。SIP協(xié)議的開放性及針對煤礦行業(yè)專網(wǎng)應(yīng)用的可擴展性已得到實際驗證［10］。本文基于SIP信令協(xié)議和全分布式P2P技術(shù)來設(shè)計適合煤礦井下應(yīng)用的分布式P2P通信業(yè)務(wù)功能。采用IP通信主流信令SIP協(xié)議與多媒體傳輸格式，可實現(xiàn)與現(xiàn)有礦用CDMA、WLAN、以太網(wǎng)及DSL、PDH等有線／無線傳輸方式的調(diào)度通信系統(tǒng)的無縫集成。終端節(jié)點的SIP通信協(xié)議針對終端節(jié)點間的全分布式P2P網(wǎng)絡(luò)模型做必要擴展與支持，使得出現(xiàn)突發(fā)事件導(dǎo)致集中式IP通信系統(tǒng)中心節(jié)點單點失效或IP通信網(wǎng)絡(luò)僅局部有效時，終端節(jié)點間可不依賴任何超級節(jié)點或特定節(jié)點實現(xiàn)井下全分布式P2P通信。

2．2礦井分布式通信流程設(shè)計

井下SIP終端節(jié)點發(fā)起呼叫時，在中心節(jié)點有效情況下，其呼叫信令流程應(yīng)保持與原集中式調(diào)度通信信令流程一致；在集中式調(diào)度通信失效情況下，能自動應(yīng)用全分布式P2P網(wǎng)絡(luò)模型發(fā)現(xiàn)并尋址被叫節(jié)點，尋址到被叫節(jié)點后，利用SIP信令流程向被叫節(jié)點發(fā)起端到端的多媒體呼叫與通信。終端節(jié)點間分布式呼叫和通信信令流程如圖1所示。各終端節(jié)點仍按SIPREGISTER信令流程周期性向通信服務(wù)中心節(jié)點S注冊，當用戶號碼為Alice的終端節(jié)點A撥號呼叫用戶號碼為Bob的終端節(jié)點B時，無論終端節(jié)點A是否向中心節(jié)點S注冊成功，終端節(jié)點A首先向中心節(jié)點S發(fā)起INVITE信令消息，若限定時間T1內(nèi)未收到中心節(jié)點S的任何回應(yīng)，終端節(jié)點A發(fā)起一個P2P請求（Request＿P2P），詢問Bob的節(jié)點地址信息。若終端節(jié)點B可達，并且終端節(jié)點A在限定時間T2內(nèi)收到終端節(jié)點B的P2P響應(yīng)（Response＿P2P）消息，則終端節(jié)點A將以響應(yīng)消息中告知的節(jié)點地址信息重新發(fā)起呼叫Bob的INVITE信令消息，后續(xù)呼叫流程即為標準的SIP協(xié)議端到端語音或音視頻多媒體通信過程。

3實現(xiàn)與驗證

3．1技術(shù)實現(xiàn)

筆者團隊開發(fā)的有線多媒體終端、無線多媒體終端以及無線語音終端、信息化礦燈已實現(xiàn)了基于SIP協(xié)議與標準語音編碼的呼叫通信功能。其中有線多媒體終端與無線多媒體終端基于ARMCortex－A8平臺，無線語音終端與信息化礦燈基于ARM9平臺。對該2種平臺的通信業(yè)務(wù)軟件進行二次開發(fā)，基本實現(xiàn)了分布式通信功能。

3．2測試驗證

針對礦井分布式通信技術(shù)的可行性及功能進行測試，調(diào)度通信服務(wù)器為SIP中心節(jié)點。環(huán)網(wǎng)接入器與通信基站、Mesh基站組成有線、無線IP分組傳輸交換網(wǎng)絡(luò)，支持IP單播、組播與廣播報文的高速傳輸與管理。有線多媒體終端、無線多媒體終端、信息化礦燈與無線語音終端為實現(xiàn)了分布式P2P通信技術(shù)的SIP終端節(jié)點。分類測試結(jié)果如下：

（1）中心節(jié)點服務(wù)在線、傳輸網(wǎng)絡(luò)連接正常情況下，終端節(jié)點間的呼叫與通信都經(jīng)過中心節(jié)點進行信令與媒體的，呼叫建立延時在1s內(nèi)，終端節(jié)點間通信正常，中心節(jié)點的各種調(diào)度功能正常。

（2）中心節(jié)點服務(wù)斷線或傳輸網(wǎng)絡(luò)局部有效情況下，網(wǎng)絡(luò)可達的終端節(jié)點間可建立呼叫并正常通信，多媒體終端之間可以音視頻通信。終端節(jié)點間的呼叫建立延時2～3s，原因是目前主叫節(jié)點始終先嘗試向中心節(jié)點呼叫，呼叫失敗后再發(fā)起分布式尋址及呼叫。

（3）中心節(jié)點服務(wù)斷線，配置終端節(jié)點以組播方式分布式尋址，配置不同組播組的終端節(jié)點之間即使網(wǎng)絡(luò)可達也不能建立呼叫，配置相同組播組且網(wǎng)絡(luò)可達的終端節(jié)點之間可以建立呼叫并通信。

（4）中心節(jié)點服務(wù)斷線，配置終端節(jié)點以廣播方式分布式尋址，網(wǎng)絡(luò)可達的終端節(jié)點之間可以建立呼叫并通信。

篇4

由于綜合布線系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)息息相關(guān)，在設(shè)計綜合布線系統(tǒng)的同時必須考慮到使用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，也就是布線設(shè)計要和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，盡量做到兩者技術(shù)性能上的統(tǒng)一，避免硬件資源冗余和浪費，才能充分發(fā)揮綜合布線系統(tǒng)的優(yōu)點。目前網(wǎng)絡(luò)上經(jīng)常使用的主要技術(shù)有以下三種：

1：FDDI/CDDI（光纖/銅線分布式數(shù)據(jù)接口）

2：ATM（異步傳輸模式）

3：FASTETHERNET（快速以太網(wǎng)）

下面分析一下這三種技術(shù)：

1：FDDI/CDDI（光纖/銅線分布式數(shù)據(jù)接口）

這是一種成熟的、非載波偵聽的、100M帶寬共享的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。采用了令牌傳遞服務(wù)策略，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間有主環(huán)和副環(huán)相聯(lián)，在網(wǎng)絡(luò)線路或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備出現(xiàn)故障時，有很強的自重構(gòu)能力。同時其站管理（SMT）功能十分強大，適合于作主干網(wǎng)絡(luò)。但其技術(shù)難度高、價格昂貴、擴展性較差，呈環(huán)行布線，與ATM不太兼容。

2：ATM（異步傳輸模式）

這是一種基于光纖傳輸系統(tǒng)、應(yīng)用了統(tǒng)計復(fù)用技術(shù)、采用了短信元交換技術(shù)的先進異步模式。它直接支持數(shù)據(jù)、視頻、音頻等多媒體傳輸。速率相當快（達成155M，622M），由于采用了異步模式，共效率相當高，比較適合于作主干網(wǎng)格。但它仍然是一項有爭議的技術(shù)，許多標準尚待完善，不同廠家產(chǎn)品之間的互操作及通用性有待于進一步改善。

3：FASTETHERNET（快速以太網(wǎng)）

現(xiàn)在的高速以太網(wǎng)技術(shù)一般包括兩種：100MVG-ANYLAN和100M-T。這里主要談是后者--快速交換式以太網(wǎng)。100MAG-ANYLAN雖然提供了多媒體功能，但它的兼容性差、價格高、復(fù)雜度高，這里不作考慮。100BASE-T是10BASE-T的改良變種，它在原來的基礎(chǔ)上采用將網(wǎng)格分割為若干網(wǎng)段，分割沖突域，并采有了緩沖交換，使網(wǎng)格上傳輸速率和傳輸效率大大提高。

快速以太網(wǎng)具有實用（兼容了原以太網(wǎng)，軟件、硬件豐富），先進（速度快--100MBPS），升級方便（向ATM或更快的網(wǎng)格轉(zhuǎn)換方便），擴展性好（通過互連設(shè)備，交換機，路由器容易擴展），開放性好（軟硬件協(xié)議開放），價格便宜（相比于ATM、FDDI），支持的廠家多（得到Intel、Sun、3com、Bay、Accton等大公司的支持）等特點。對于多媒體網(wǎng)格應(yīng)用，快速以太網(wǎng)也能很好的滿足要求。

雖然以太網(wǎng)的網(wǎng)格設(shè)備之間的有效距離較短（100米），適合于部門級的小局域網(wǎng)，但可采用心光纖電轉(zhuǎn)換器和光纖來延長傳輸距離。

快速以太網(wǎng)具有極好的擴充性，使用交換式集線器和普通集線器，用戶數(shù)的擴展對網(wǎng)格沒有影響（正在使用時可以擴展），方便將來子網(wǎng)接入。

基于以上分析，結(jié)合綜合布線系統(tǒng)和網(wǎng)格技術(shù)的要點，這里向讀者提供三種綜合布線方案。

一：采用全雙絞線結(jié)構(gòu)布線方案（快速以太網(wǎng)技術(shù)）

這種方案是整個布線系統(tǒng)（垂直子系統(tǒng)、水平子系統(tǒng)、工作區(qū)子系統(tǒng)、設(shè)備間子系統(tǒng)、配線間子系統(tǒng)）全部采用五類雙絞線，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是采用快速以太網(wǎng)技術(shù)（見設(shè)計示圖一）。

優(yōu)點是：布線造價便宜、網(wǎng)格設(shè)備便宜、管理方便，快速以太網(wǎng)技術(shù)相當成熟，它的交換是在第二層進行，無需人工干預(yù)。

缺點是：如果樓層較高，這就有可能導(dǎo)致某些住處點的接線長度超過100米，眾所周知，根據(jù)布線原則，雙絞線一般不允許超過100米，這樣會造成信號衰減以至畸變。

其次由于所有的接線都從中心機房通過垂直子系統(tǒng)向其他樓層輻射，對豎井要求較高。

再其次是全雙絞線結(jié)構(gòu)難于升級為ATM技術(shù)或千兆位以太網(wǎng)技術(shù)，ATM技術(shù)和千兆位以太網(wǎng)技術(shù)需要使用單模/多模光纖來連接構(gòu)成主干。

方案一支持的硬件設(shè)備見下表：

設(shè)備名稱規(guī)格

SwitchHUB24*10M

2*100M

12*10M

2*100M

HUB16*10M

二、采用以光纖構(gòu)成垂直主干、雙絞線為邊緣的布線方案（ATM技術(shù)）

這種方案的垂直子系統(tǒng)采用光纖結(jié)構(gòu)，其他子系統(tǒng)采用五類雙絞線布線，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是ATM技術(shù)（見設(shè)計視圖二）。

優(yōu)點是：首先布線造價較便宜（與方案一相比，只略高一點）。

其次垂直子系統(tǒng)大大簡化，只需從中心機房向其他樓層輻射光纖，每個樓層分配一條光纖（最好加備份線），在每樓層中再采用五類雙絞線布線，布線的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度大大下降，而且100米長度限制的問題不復(fù)存在，因為光纖不受短距離限制（單模15公里，多模1.5-2公里）。

再其次是一步到位，直接使用先進的ATM交換技術(shù)，會使網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度大大提高。

缺點：主要是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和主機設(shè)備相當昂貴。由于采用了ATM先進的交換技術(shù)，必須配置相應(yīng)的ATM交換機、ATM仿真橋、ATM適配器，這些設(shè)備是極為昂貴的。而且ATM交換機需要專人管理，基于現(xiàn)在的技術(shù)，ATM的交換功能尚不能達到完全自動，而要根據(jù)人們的設(shè)置參數(shù)進行工作，管理上受一定的限制。

方案二支持的硬件設(shè)備見下表：

設(shè)備名稱規(guī)格

CB70008*100MSC

SS100012*10M

2*100M

HUB16*10M

綜合方案一和方案二的優(yōu)缺點，這里提出第三方案。

三：采用以光纖構(gòu)成垂直主干、雙絞線為邊緣的布線方案（快速以太網(wǎng)技術(shù)）

即采用方案一的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和方案二的布線方式。在垂直子系統(tǒng)采用光纖，其他子系統(tǒng)用五類雙絞線構(gòu)成。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使用快速交換式以太網(wǎng)（見設(shè)計圖示三）。

優(yōu)點：布線造價便宜；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備造價合理；主機設(shè)備也無需特殊配置；易于升級。而且以太網(wǎng)交換技術(shù)無須人工干預(yù)。實行全自動交換，管理方便。而且當需要升級到ATM或千兆位以太網(wǎng)技術(shù)時，只需要更換網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，無須更換布線設(shè)備，真正達到"一次布線，終身受用"的目標。但是系統(tǒng)需要升級時，還須更換部分網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

方案三支持的硬件設(shè)備見下表：

設(shè)備名稱規(guī)格

CB35002*6*100FX

2*6*10/100TX

SwitchHUB12*10M

篇5

模式變遷

根據(jù)測試方法,測試結(jié)構(gòu)被劃分為兩種類型：線形分布式結(jié)構(gòu)遠程分布式結(jié)構(gòu)在線形分布式結(jié)構(gòu)體系中,所有的測試工具和測試儀器——服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫管理器、數(shù)據(jù)統(tǒng)計進程控制硬件和軟件等——都順次連接在一個局域網(wǎng)上。遠程分布式結(jié)構(gòu)則假設(shè)儀器和控制機之間的地理距離在同一端,有關(guān)它們的進程控制則在另一端進行。這種方式包括遠程監(jiān)測和遠程控制。

計算機通訊技術(shù)的發(fā)展使建立這種測試體系成為可能。目前,局域網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,遠程儀器I/O標準也接收了TCP/IP協(xié)議,數(shù)據(jù)庫服務(wù)器已經(jīng)可以升級為遠程數(shù)據(jù)服務(wù)器。這些都使各種類型的通訊成為可能。不管在一座樓內(nèi)還是地球的兩端,測試工程師們現(xiàn)在都可以利用它們來協(xié)調(diào)生產(chǎn)進程。已經(jīng)有一些標準協(xié)議和產(chǎn)品如超文本傳輸協(xié)議(http)等提供了基本構(gòu)架。很多開發(fā)環(huán)境也允許開發(fā)無縫的分布式應(yīng)用程序。然而,雖然像MicrosoftVisualBasic這類開發(fā)環(huán)境提供了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的開發(fā)功能,但它們?nèi)狈y試方面所需的一些特殊要求.惠普公司開發(fā)的可視化工程環(huán)境(簡稱HPVEE)和美國國家儀器公司開發(fā)的LabView等一些圖形化的編程環(huán)境可用來解決這個問題。利用這些工具,測試工程師在構(gòu)筑測試解決方案時只需知道域名或IP地址。再通過Netware或其它的互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器連接遠程端點,簡化用于兩地通訊所需的軟件設(shè)計工作量。

圖形化編程

傳統(tǒng)的程序設(shè)計語言需要知道關(guān)鍵字并遵循復(fù)雜的語法規(guī)則才能產(chǎn)生出成百上千行代碼——這些代碼很容易出現(xiàn)語法問題以及邏輯錯誤。相比之下,圖形編程工具有效地利用了當今圖形用戶接口的點擊特性。編寫程序只包含以下的一些簡單步驟：用鼠標選擇儀器函數(shù)作為對象描述測試步驟和對象之間的關(guān)系建立初始條件運行結(jié)束后,環(huán)境會自動以圖形方式顯示測量結(jié)果。而用傳統(tǒng)的編程方法實現(xiàn)一些特定的工作如創(chuàng)建圖形顯示方式、支持鼠標和鍵盤控制、選擇輸入輸出顯示特性、增加程序的保密性等,可能需要幾天的時間。

這種更加直觀的方法可以降低80%以上的編程時間,更重要的是測試工程師認為圖形技術(shù)更加方便有趣,從而鼓勵他們在更多的場合應(yīng)用這些工具。另外,此軟件還支持眾多廠家生產(chǎn)的儀器驅(qū)動器,包括遵循VXI即插即用標準的所有儀器模塊。它還用直接I/O方式控制如下類型的儀器:GPIBRS-232VXI基于局域網(wǎng)GPIO利用HPVEE、PC和工作站還可直接控制VXI的背板總線。

對用戶的透明度

遠程分布式結(jié)構(gòu)體系之所以得到廣泛認可的原因應(yīng)歸功于它大大降低了用戶和他訪問的信息以及信息本身之間存在的臣離所引起的問題。簡單地說,不管測試儀器在同一個房間.在其它建筑物內(nèi),在另一個州或在地球的另一端.軟件的操作方式都是一樣的。

假設(shè)分布在全球各地的地面監(jiān)測站需要控制位于一個衛(wèi)星上的儀器。操作者必須知道衛(wèi)星運動的方式以及需要實時監(jiān)測的功能。因此,每個操作者必須知道監(jiān)測鏈上前一位操作者所做的工作。

惠普公司通過利用VXI技術(shù)設(shè)計了一種靈活的解決方案，它使操作者之間、操作者和衛(wèi)星之間密切配合,代替了以往那種操作權(quán)轉(zhuǎn)移方式。這種技術(shù)還可以應(yīng)用在一些危險環(huán)境中進行的測量過程，比如煉鋼廠或其它充滿高溫或腐蝕性空氣的環(huán)境,不適合工作人員在同一所房間內(nèi)監(jiān)測和控制儀器。另外一個應(yīng)用是從一個大的測試單元檢查測試參數(shù).比如一架天線或飛機的翅膀.這些都需要在不同地點設(shè)置多個VXI機箱來執(zhí)行所需的測試，而網(wǎng)絡(luò)技術(shù)則允許在一個中心控制點來處理所有儀器。還有一個就是儀器共享問題。假設(shè)一個工作組中有若干個科學家.他們都需要用到位于指定地點的一個價格昂貴的儀器集。VXI技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合使得他們可以在各自的實驗室使用這些儀器。

我們可以想象這樣一個過程:生產(chǎn)者將生產(chǎn)線上所有的測試點連接到指定服務(wù)器上,這臺服務(wù)器上有一個Oracle數(shù)據(jù)庫和所有結(jié)點需要的測試程序。這樣,生產(chǎn)線上的操作者在掃描粘貼在傳送帶設(shè)備單元上的條形碼并傳送給服務(wù)器后,由它來選擇合適的測試方案并通知相應(yīng)的測試設(shè)備,并決定所要測量的部件和參數(shù)。操作者只需將設(shè)備單元安裝到固定的機架上，按下按鈕即可，測試結(jié)果會自動返回給服務(wù)器。

遠程診斷

測試工程師可以利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來排除遠在12000英里以外的設(shè)備故障，從而提高設(shè)備的利用率，并降低維修費用。例如,我們在服務(wù)器上設(shè)置了設(shè)備診斷、校準和自檢專家?guī)?為位于吉隆坡的測試點分配一個IP地址,這樣,遠在美國圣大菲的測試工程師就可以通過測試點提供的信息來運行設(shè)備的診斷和校準程序，當然,所有這些都需要通過專用軟件才能進行。

在不遠的將來，服務(wù)器將支持在一個測試點上運行多種傳輸協(xié)議。通過膝上型電腦,測試人員可以瀏覽各個測試點信息，并在相應(yīng)測試設(shè)備上運行診斷系統(tǒng)。“熱鏈接”(超級鏈接)技術(shù)允許訪問駐留在第三方系統(tǒng)上的校正系統(tǒng),測試點可直接下載而不需測試人員身臨其境。展儀器功能

假設(shè)我們擁有一個Web頁,一個擁有自己的http服務(wù)器和html頁的儀器,將儀器的IP地址通過“熱鏈接”技術(shù)同Web頁連接起來。用鼠標點擊熱點“校準”就可以訪問到校準Web頁,它包含儀器的標準規(guī)范和校準程序。如果需要尋求儀器生產(chǎn)廠家的支持,第三方的超級鏈接可直接連接到提供此項服務(wù)的主頁上。它可以自動將我們使用的軟件或硬件升級到最新版本。

如果儀器在其內(nèi)部有一個http服務(wù)器和Web頁,那么就很容易得到廠家的技術(shù)支持,用戶的操作也相應(yīng)被簡化。儀器的Web頁應(yīng)包含其基本的使用說明文檔，同時為了幫助那些身體殘疾的客戶,這種在線幫助系統(tǒng)甚至還可以使用視頻或音頻校準功能。當然，它還應(yīng)支持硬拷貝和打印功能。在這種結(jié)構(gòu)中,儀器就不需要連接到GPIB總線或VXI機架上,而只需象協(xié)調(diào)其動作的PC一樣，連接到局域網(wǎng)上即可。

創(chuàng)建一個解決方案

回過頭我們再看一下上面提到的有關(guān)衛(wèi)星的那個例子?；萜展咀畛醯慕鉀Q方案是利用疊架式儀器。它采用一個支持VXI組織TCP/INST協(xié)議的局域網(wǎng)/GPIB總線轉(zhuǎn)換器,即HPE2050來實現(xiàn)以上測試過程，這種系統(tǒng)通過HPE2050連接到局城網(wǎng)上，然后用GPIB母線和儀器連成一體。再把分布在世界各地的、駐留有測試儀器控制程序的測試點工作站組建一個測試廣域網(wǎng),實現(xiàn)遠程分布式測試。

基于VXI的解決方案是把HPE2050轉(zhuǎn)換器連接到0槽控制器上,或把內(nèi)嵌式控制器配置為一個支持TCP/INST協(xié)議的服務(wù)器,這樣控制器通過端口就可以和局域網(wǎng)連接起來。TCP/INST協(xié)議是HP實驗室的研究員在標準RPC機制的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的一種局域網(wǎng)傳輸協(xié)議。隨后,VXI組織將其接納并作為分布式VISA的基礎(chǔ)。采用此協(xié)議的HPVISA可通過HPE2050訪問儀器或運行在服務(wù)器上并具有VXI、串口、GPIO接口的控制器,而所有這些只需知道HPE2050或控制器所屬的域名或IP地址。

需要解決的問題

雖然組建分布式測試體系的可能性已經(jīng)存在,特別是一些計算機技術(shù)的出現(xiàn)為其注入了新的活力,然而它還達不到我們理想中的完美程度。這主要是因為互聯(lián)網(wǎng)上數(shù)據(jù)的傳輸率低且不受控制,其結(jié)果是從遠地通過不同路徑在電話線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包不會按照正確的順序到達指定地點。這個瓶頸通常來自一些特殊的局域網(wǎng),尤其是小公司組建的局域網(wǎng)。另外,在數(shù)據(jù)包橫跨美國大陸時,一些不可靠的傳輸協(xié)議會導(dǎo)致70%左右的內(nèi)容丟失,其結(jié)果使數(shù)據(jù)的傳輸變得更加緩慢。另外,工業(yè)標準變動過快也是一個不容忽視的問題。

這些因素都影響到了分布式測試程序的正常運行。因為在一個分布式解決方案中包含計算機間的通訊進程,所以應(yīng)用程序內(nèi)存駐留數(shù)據(jù)在網(wǎng)上傳輸和在另一個計算機進程的內(nèi)存中等待所需要的時間都會影響到測試結(jié)果。傳輸率不僅和機器本身的速度有關(guān),也和局域網(wǎng)上所運行的協(xié)議有關(guān)。例如,理論上，以太網(wǎng)的傳輸速率可達到10Mbps,但如果考慮到以上這些因素,實際上它只能達到1Mbps甚至更低,遠遠低于一些數(shù)據(jù)采集方案的要求。

在一些數(shù)傳速率要求不高的場合,可以考慮采用無錢解決方案,使遠程地點不再需要傳統(tǒng)的電話線才能通訊,從而降低費用。它只需要以下這些設(shè)備，如一臺PC、所需的儀器系統(tǒng)、移動電話調(diào)制解調(diào)器和太陽能電池板就可以組建一個完整的、自包容的且價格低廉的監(jiān)測站，使分布式測量得到廣泛應(yīng)用。

智能化體系

目前的分布式系統(tǒng)——包括遠程主機和遠程進程仍然采用一種主從式結(jié)構(gòu),它極大地限制了軟件對另一端的控制能力。對于測試過程和測試參數(shù)的監(jiān)測,必須在智能化前端機進行的系統(tǒng),這種結(jié)構(gòu)由于互聯(lián)網(wǎng)的低數(shù)傳速率和不可控制等因素的存在，使其無法得到應(yīng)用。

篇6

本人抽樣調(diào)查了某校部分學生今年的高考成績?nèi)缦卤?從上表可知數(shù)學成績?nèi)似椒帜猩鷥?yōu)于女生,但總體成績基本上是平衡的。由此可見,男、女生在平均智商方面顯然無顯著差異,但在智能品質(zhì)和類型上則存在著一定的差異。那么該怎樣正確對待性別差異而使女生學好數(shù)學?

二、男、女生在智力因素上的差異

在感知覺方面,女性的感受性較高,觸覺、嗅覺較敏感,聽覺能力較強。男性則視覺能力較強。由于具有較強的視覺空間能力,男生的空間表象能力優(yōu)于女生。在記憶力方面,女生一般偏重于機械記憶和形象記憶。男生則傾向于理解記憶和抽象記憶。在注意力方面,女生的注意力多定向于人。男生的注意力多定向于物,并且喜歡探究物體內(nèi)部構(gòu)造的奧秘。在思維品質(zhì)上,女生由于有較強的形象記憶和機械記憶。而偏向于形象思維類型,主要依靠表象間的類比和聯(lián)想,富于想象力,但思維的靈活性不夠,理解力較差。男生偏向于抽象思維類型,主要依靠概念進行判斷和推理,有較強演繹、歸納能力,思維的靈活性較好,理解力較強。在思維方式上,女生傾向于模仿,處理問題時注意部分和細節(jié),但對全局與各部分之間的關(guān)系把握較差。男生獨立思考較多,分析綜合能力較優(yōu),處理問題時較為重視全局與各部分之間的聯(lián)系,但對細節(jié)注意不夠。

由于在智能品質(zhì)和類型上男、女生之間存在著上述差異,而數(shù)學學習則需要較強的抽象思維能力,空間想象能力及思維的靈活性和理解力,這些智力品質(zhì)正是女生較薄弱的方面,這是造成男、女生數(shù)學成績分化的重要原因。

三、男、女生在非智力因素上的差異

在興趣方面,在興趣的傾向性上男生明顯愛好科學,喜歡各種科學書報,積極參加課外科技活動。女生則多半對小說、電影、音樂、舞蹈感興趣。在性格特征方面,女生在守紀律、勤奮、認真、細致、踏實等性格特征方面優(yōu)于男生;而在堅持性、頑強性、自制力、情緒穩(wěn)定性、自信心、獨立性等性格方面不如男生,而后面的幾項性格特征恰恰是在解決難度較大的數(shù)學問題時極其重要的。所以隨著年級的升高,學習難度加大,男、女生數(shù)學學習成績的差距在擴大。

四、因材施教,提高女生的數(shù)學學習效果

性別差別是客觀存在的。女生在數(shù)學學習中往往處于落后的地位。如何根據(jù)女生的心理特點,發(fā)揮女生的優(yōu)勢,提高女生的數(shù)學學習成績,本人從教學實踐中體會到應(yīng)從以下幾方面入手:

1、幫助女生提高自信心,發(fā)揮非智力因素的作用

在教學中要有意識地介紹杰出女性的事跡,為學生樹立榜樣,讓學生堅信女性在各方面的才華都不亞于男性。同時要幫助她們學會正確的歸因。學會正確地分析和評價自己,樹立自信心。另一方面采用正確的學習方法,重視理解,分析推理。另外在平時的教學中幫助培養(yǎng)她們的獨立性、自主性及堅強的意志、毅力等在創(chuàng)造性活動中起主導(dǎo)作用的非智力因素的品質(zhì)。

2、加強對女生抽象思維能力的培養(yǎng)

由于女生抽象思維能力發(fā)展水平相對較低,在理解數(shù)學概念時易發(fā)生困難。教學中要注意充分發(fā)揮形象思維的優(yōu)勢,使抽象的概念形象化,促使從形象思維到抽象思維的提升。從而讓理解更加深刻。如函數(shù)的奇偶性,就可以先從直觀形象的函數(shù)圖像入手,通過“如何用數(shù)學語言描述這種對稱性?”讓學生在概念的歸納過程中加強對女生抽象思維能力的培養(yǎng)。

3、創(chuàng)造積極輕松、平等的課堂氣氛,鼓勵積極思考、質(zhì)疑問難。

現(xiàn)代心理學認為,學生只有在民主平等的教育氣氛中,才能迸發(fā)出想象力、創(chuàng)造力的火花?？梢?創(chuàng)造良好的課堂心理氣氛有賴于教師對待學生的公正和平等。教師要尊重、關(guān)心每個學生,讓每個學生都能獲得同樣的地位和機會。尤其要注意多給那些自卑感強有后進女生嶄露頭角的機會,以增強她們學習的自信心。如果每個學生經(jīng)常感到教師對她的關(guān)心、尊重,便會迸出蘊藏在自身巨大的學習力量,便會在和諧的氣氛中學習知識、發(fā)展能力,形成健全的人格。

篇7

1 FPGA的簡介

當前使用硬件的描述語言完成電路設(shè)計，都可以通過簡單的匯總和合理的布局，然后快速燒錄到FPGA器件上進行基本的測試，這也是當代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計進行檢驗的主流技術(shù)。這些可編程器件可以用來實現(xiàn)基本邏輯門的電路，也可以實現(xiàn)一些更復(fù)雜的組合功能例如數(shù)學的方程式、解碼器等等。大多數(shù)的FPGA器件里，包含著一些記憶性元件，如觸發(fā)器，或者一些其它的更為完整、性能更為優(yōu)越的記憶塊。

設(shè)計師可以根據(jù)自己的需要按照可編輯的鏈接將FPGA器件內(nèi)部的邏輯模塊連接在一起，仿佛一整個電路的實驗板被裝在一個電子芯片內(nèi)，這些出廠后的FPGA器件的連接方式以及邏輯塊的使用都可以根據(jù)設(shè)計者不同的設(shè)計而進行改變，從而能完成不同的邏輯功能。

當你在進行的電子設(shè)計使用到FPGA器件時，你不得不需要努力地解決好電源管理、器件配置、IP集成、完整信號輸出等硬件系統(tǒng)的設(shè)計問題。在進行硬件設(shè)計時，你需要注意以下幾個問題：

1.1合理分配I/O信號

無論是哪種情況，在進行I/O信號分配時，都必須牢記以下共同的步驟：

1）用表格列出所有需要分配的I/O信號，并按照他們的重要性依次進行排列，比如電壓、端接方法、I/O標準、相關(guān)時鐘等；

2）檢查校驗?zāi)K之間的兼容性；

3）利用以上的表格和兼容準則，先把受限制最大的信號分配到引腳上，最后分配那些受限最小的信號。因為受限制大的信號往往只能分配到特定的引腳上；

4）將剩余的信號分配到較為合適的地方。

1.2注意靜態(tài)功耗的降低

雖然靜態(tài)電流所帶來的功耗和動態(tài)功耗相比可以忽略不計，但對一些供電設(shè)備卻十分重要。引發(fā)靜態(tài)電流因素眾多，比如沒有完全接通或關(guān)斷的I/O 端口、三態(tài)電的驅(qū)動器的下拉或上拉電阻，除此之外，保持編程信息也會需要一定靜態(tài)功率。

2 FPGA應(yīng)用技術(shù)的設(shè)計原則

從上文中對FPGA內(nèi)部的硬件結(jié)構(gòu)分析可看出，F(xiàn)PGA器件的時序邏輯非常豐富，不同于其他的可編程器件。因而對于FPGA來說，應(yīng)該有一整套能夠有效利用其內(nèi)部豐富的時序邏輯功能的技術(shù)，而不同于其他一般的可編程器件的設(shè)計技術(shù)。由于其獨特的優(yōu)越性，F(xiàn)PGA被越來越多的設(shè)計人員所使用，其設(shè)計技術(shù)被許多的設(shè)計者所掌握。在FPGA的實際應(yīng)用中，使用最合理的設(shè)計方法，能很大程度的改善FPGA在應(yīng)用中出現(xiàn)的漏洞和問題，進而全面提高設(shè)計性能。

2.1使用層次化的設(shè)計技術(shù)

使用層次化的設(shè)計的系統(tǒng)一般分成若干頂層模塊，而每一個頂層的模塊下又有若干個小模塊，并以此類推。層次化的設(shè)計模塊，可以是描述原理圖的結(jié)構(gòu)圖，也可以是經(jīng)過邏輯語言所描述、表現(xiàn)的實體。

使用層次化的設(shè)計對于系統(tǒng)的模塊劃分非常的重要，模塊劃分的不合理，將會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的設(shè)計不合理，從而使系統(tǒng)的性能下降，這樣層次化的系統(tǒng)甚至要比沒有經(jīng)過層次化設(shè)計的系統(tǒng)效果更差。

使用層次化設(shè)計的主要優(yōu)點有以下兩個方面：增強設(shè)計可讀性，增加設(shè)計重復(fù)使用的可能性。

2.2使用同步系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)

所有時序電路具有同一個性質(zhì)――如果要使所設(shè)計的電路正常工作，必須嚴格的執(zhí)行事先定義好的邏輯順序。如果不按照此順序執(zhí)行，將會把錯誤數(shù)據(jù)寫進存儲單元，從而導(dǎo)致錯誤的操作。同步系統(tǒng)的設(shè)計方法，也就是使用全分布周期性的同步信號使系統(tǒng)中所有的存儲單元進行同時更新，這是執(zhí)行這一時序有效進行的普遍的設(shè)計方法。電路的設(shè)計功能是通過產(chǎn)生時鐘信號并按照時序嚴格執(zhí)行來實現(xiàn)的。

對于靜態(tài)的同步設(shè)計，必須滿足下面的兩個條件：

1.每一個邊緣敏感的部件其時鐘的輸入應(yīng)該是一次輸入時鐘的某一個函數(shù)；并仍和一次時鐘輸入的時鐘信號。

2.所有的存儲單元都應(yīng)該是具有邊緣敏感特性，在該系統(tǒng)中不存在電平敏感的存儲單元。

我們對于FPGA器件的同步設(shè)計的理解就是全部狀態(tài)的改變都是由主時鐘所觸發(fā)，同一個系統(tǒng)不同的功能模塊可以是部分異步的，但是模塊與模塊之間必須是同步的。正如CPU的設(shè)計一樣，所有的電路都和系統(tǒng)的主時鐘是同步的。相比于異步設(shè)計，同步設(shè)計具有很多的優(yōu)點，但進行同步設(shè)計時仍然需要考慮很多方面的因素。例如，在選取時鐘時，需要考慮以下幾點：首先，由于大部分的器件都是由時鐘的上跳沿觸發(fā)，這要求時鐘信號的延差要很?。黄浯?，時鐘信號的頻率通常很高；第三，時鐘信號一般是負載較重的信號，因此合理地進行負載分配是很重要的。除此之外，在進行FPGA器件的應(yīng)用時，還要考慮模塊的復(fù)位電路、時序同步電路等實際問題。

參考文獻

[1] 周莉莉，周淑閣，井娥林. FPGA課程教學方法的探討與研究[期刊論文]. 實驗室科學，2013（3）.

[2] 夏陛龍，陳津平，胡春光. 基于FPGA的實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計[期刊論文]. 計算機工程，2013（11）.

[3] 鄭爭兵. 雙時鐘FIFO在多通道高速傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用[期刊論文]. 核電子學與探測技術(shù)，2013（5）.

[4] 李列文，桂衛(wèi)華. 面向FPGA的低泄漏功耗SRAM單元設(shè)計方法研究[期刊論文]. 高技術(shù)通訊，2012（12）.

[5] 鄭文榮，孫朝江，劉少偉. 復(fù)雜系統(tǒng)的多FPGA可重構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)[期刊論文]. 電子測量技術(shù)，2012（9）.

[6] 胡圣領(lǐng). 基于FPGA的多項式運算器設(shè)計[期刊論文]. 現(xiàn)代電子技術(shù)，2012（1）.

[7] 孫立波，雷加. 基于SRAM型FPGA測試技術(shù)的研究[期刊論文]. 國外電子測量技術(shù)，2011（5）.

篇8

(2)對學生的知識面,掌握知識的深度,運用理論結(jié)合實際去處理問題的能力,實驗?zāi)芰?外語水平,計算機運用水平,書面及口頭表達能力進行考核.

2.要求

(1)要求一定要有結(jié)合實際的某項具體項目的設(shè)計或?qū)δ尘唧w課題進行有獨立見解的論證,并要求技術(shù)含量較高.

(2)設(shè)計或論文應(yīng)該在教學計劃所規(guī)定的時限內(nèi)完成.

(3)書面材料:框架及字數(shù)應(yīng)符合規(guī)定

3.成績評定

(1)一般采用優(yōu)秀,良好,及格和不及格四級計分的方法.

(2)評閱人和答辯委員會成員對學生的畢業(yè)設(shè)計或畢業(yè)論文的成績給予評定.

4.評分標準

優(yōu)秀:按期圓滿完成任務(wù)書中規(guī)定的項目;能熟練地綜合運用所學理論和專業(yè)知識; 有結(jié)合實際的某項具體項目的設(shè)計或?qū)δ尘唧w課題進行有獨立見解的論證,并有較高技術(shù)含量.

立論正確,計算,分析,實驗正確,嚴謹,結(jié)論合理,獨立工作能力較強,科學作風嚴謹;畢業(yè)設(shè)計(論文)有一些獨到之處,水平較高.

文字材料條理清楚,通順,論述充分,符合技術(shù)用語要求,符號統(tǒng)一,編號齊全,書寫工整.圖紙完備,整潔,正確.

答辯時,思路清晰,論點正確,回答問題基本概念清楚,對主要問題回答正確,深入.

(2)良好:按期圓滿完成任務(wù)書中規(guī)定的項目;能較好地運用所學理論和專業(yè)知識; 有一定的結(jié)合實際的某項具體項目的設(shè)計或?qū)δ尘唧w課題進行有獨立見解的論證,并有一定的技術(shù)含量.立論正確,計算,分析,實驗正確,結(jié)論合理;有一定的獨立工作能為,科學作風好;設(shè)計〈論文〉有一定的水平.

文字材料條理清楚,通順,論述正確,符合技術(shù)用語要求,書寫工整.設(shè)計圖紙完備,整潔,正確.

答辯時,思路清晰,論點基本正確,能正確地回答主要問題.

(3)及格:在指導(dǎo)教師的具體幫助下,能按期完成任務(wù),獨立工作能力較差且有一些小的疏忽和遺漏;能結(jié)合實際的某項具體項目的設(shè)計或?qū)δ尘唧w課題進行有獨立見解的論證,但技術(shù)含量不高.在運用理論和專業(yè)知識中,沒有大的原則性錯誤;論點,論據(jù)基本成立,計算,分析,實驗基本正確.畢業(yè)設(shè)計(論文)基本符合要求.

文字材料通順,但敘述不夠恰當和清晰;詞句,符號方面的問題較少i圖紙質(zhì)量不高,工作不夠認真,個別錯誤明顯.

答辯時,主要問題能答出,或經(jīng)啟發(fā)后能答出,回答問題較膚淺.

(5)不及格:任務(wù)書規(guī)定的項目未按期完成;或基本概念和基本技能未掌握.沒有本人結(jié)合實際的具體設(shè)計內(nèi)容或獨立見解的論證,只是一些文件,資料內(nèi)容的摘抄.畢業(yè)設(shè)計(論文)未達到最低要求.

文字材料不通順,書寫潦草,質(zhì)量很差.圖紙不全,或有原則性錯誤.

答辯時,對畢業(yè)設(shè)計(論文)的主要內(nèi)容闡述不清,基本概念糊涂,對主要問題回答有錯誤,或回答不出.

對畢業(yè)設(shè)計(論文)質(zhì)量要求

----論文內(nèi)容符合任務(wù)書要求

1.對管理類論文要求:

·對畢業(yè)論文的要求是一定要有結(jié)合實際的本人獨立論證的內(nèi)容.

·要求論點明確,立論正確,論證準確,結(jié)論確切

·論證內(nèi)容要求有調(diào)查研究,有統(tǒng)計數(shù)據(jù),對統(tǒng)計數(shù)據(jù)要有分析,歸納,總結(jié),

·根據(jù)總結(jié)得出結(jié)論.

·最后有例證說明

管理類論文畢業(yè)論文行文的邏輯要領(lǐng)

增強畢業(yè)論文行文的邏輯力量,達到概念明確,論證充分,條理分明,思路暢通,是寫好畢業(yè)論文的關(guān)鍵.提高畢業(yè)論文行文的邏輯性,需把握以下幾點:

(1)要思路暢通

寫畢業(yè)論文時,思維必須具有清晰性,連貫性,周密性,條理性和規(guī)律性,才能構(gòu)建起嚴謹,和諧的邏輯結(jié)構(gòu).

(2)要層次清晰,有條有理寫畢業(yè)論文,先說什么,后說什么,一層一層如何銜接,這一點和論文行文的邏輯性很有關(guān)系.

(3)要論證充分,以理服人,寫畢業(yè)論文,最常用的方法是歸納論證,即用對事實的科學分析和敘述來證明觀點,或用基本的史實,科學的調(diào)查,精確的數(shù)字來證明觀點.

(4)畢業(yè)論文行文要注意思維和論述首尾一貫,明白確切.

(5)文字書寫規(guī)范,語言準確,簡潔.

2.對工程設(shè)計性論文要求:

·有設(shè)計地域的自然狀況說明和介紹

·有原有通信網(wǎng)概況介紹及運行參數(shù)的說明

·有設(shè)計需求,業(yè)務(wù)預(yù)測

·有具體的設(shè)計方案

·有相應(yīng)性能及參數(shù)設(shè)計和計算

·有完整的設(shè)計圖紙

例如: A市本地SDH傳輸網(wǎng)設(shè)計方案

一,A市概況簡介

二, A市電信局SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀(或PDH傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀)

1, A市本地網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),交換局數(shù)量及位置,傳輸設(shè)備類型及容量

2, 存在的問題及擴大SDH網(wǎng)的必要性(或建設(shè)SDH網(wǎng)的必要性)----需求及業(yè)務(wù)預(yù)測

三, A市電信局SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

1, 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計

2,設(shè)備簡介

3, 局間中繼電路的計算與分配

4, 局間中繼距離的計算

四, SDH網(wǎng)絡(luò)保護方式

1, SDH網(wǎng)絡(luò)保護的基本原理

2, A市電信局SDH網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)保護方式的選擇及具體設(shè)計

五, SDH網(wǎng)同步

1, 同步網(wǎng)概念與結(jié)構(gòu)

2, 定時信號的傳送方式

3, A市電信局SDH網(wǎng)絡(luò)同步方式具體設(shè)計

六, 方案論證,評估

3.計算機類型題目論文要求:

管理信息系統(tǒng)

·需求分析(含設(shè)計目標)

·總體方案設(shè)計(總體功能框圖,軟件平臺的選擇,運行模式等)

·數(shù)據(jù)庫設(shè)計(需求分析,概念庫設(shè)計,邏輯庫設(shè)計,物理庫設(shè)計,E-R圖,數(shù)據(jù)流圖,數(shù)據(jù)字典,數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及關(guān)系),

·模塊軟件設(shè)計(各模塊的設(shè)計流程),

·系統(tǒng)運行與調(diào)試.

·附主要程序清單(與學生設(shè)計相關(guān)的部分,目的是檢測是否是學生自己作的).

校園網(wǎng),企業(yè)網(wǎng)等局域網(wǎng)設(shè)計

·功能需求

·對通信量的分析

·網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓撲設(shè)計

·設(shè)備選型,配置

·軟件配置

·子網(wǎng)及VLAN的劃分

·IP地址規(guī)劃

·接入Internet

·網(wǎng)絡(luò)安全

例如:××人事勞資管理信息系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計

1,開發(fā)人事勞資管理信息系統(tǒng)的設(shè)想

(1)人事勞資管理信息系統(tǒng)簡介

(2)人事勞資管理信息系統(tǒng)的用戶需求

2,人事勞資管理信息系統(tǒng)的分析設(shè)計

(1)系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

(2)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

—數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計

—數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計

(3)系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境簡介

3,人事勞資管理信息系統(tǒng)的具體實現(xiàn)

(1)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)

(2)應(yīng)用程序?qū)ο蟮膭?chuàng)建

(3)應(yīng)用程序的主窗口

(4)菜單結(jié)構(gòu)

(5)數(shù)據(jù)窗口對象的創(chuàng)建

(6)登錄程序設(shè)計

(7)輸入程序設(shè)計

(8)查詢程序設(shè)計

(9)報表程序設(shè)計

4,總結(jié)

設(shè)計報告格式與書寫要求

·設(shè)計報告應(yīng)按統(tǒng)一格式裝訂成冊,其順序為:封面,任務(wù)書,指導(dǎo)教師評語,內(nèi)容摘要(200～400字),目錄,報告正文,圖紙,測試數(shù)據(jù)及計算機程序清單.

·報告構(gòu)思,書寫要求是:邏輯性強,條理清楚;語言通順簡練,文字打印清楚;插圖清晰準確;文字字數(shù)要求1萬字以上例如:(1) A市本地SDH傳輸網(wǎng)設(shè)計方案

一,A市概況簡介

二, A市電信局SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀(或PDH傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀)

1, A市本地網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),交換局數(shù)量及位置,傳輸設(shè)備類型及容量

2, 存在的問題及擴大SDH網(wǎng)的必要性(或建設(shè)SDH網(wǎng)的必要性)----需求及業(yè)務(wù)預(yù)測

三, A市電信局SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

1, 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計

2,設(shè)備簡介

3, 局間中繼電路的計算與分配

4, 局間中繼距離的計算

四, SDH網(wǎng)絡(luò)保護方式

1, SDH網(wǎng)絡(luò)保護的基本原理

2, A市電信局SDH網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)保護方式的選擇及具體設(shè)計

五, SDH網(wǎng)同步

1, 同步網(wǎng)概念與結(jié)構(gòu)

2, 定時信號的傳送方式

3, A市電信局SDH網(wǎng)絡(luò)同步方式具體設(shè)計

六, 方案論證,評估

(2 ) A 地區(qū)GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方案

一,A 地區(qū)GSM數(shù)字蜂窩移動通信現(xiàn)狀

1,A地區(qū)概況;人口,地形,發(fā)展情況

2,系統(tǒng)現(xiàn)狀;現(xiàn)有基站,話務(wù)狀況

3,現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)運行中存在的問題及分析

①接通率數(shù)據(jù)采集與分析

②掉話率數(shù)據(jù)采集與分析

③擁塞率數(shù)據(jù)采集與分析

4,話務(wù)預(yù)測分析計算

二,A 地區(qū)GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方案

1,優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓撲圖設(shè)計

2,硬件配置及參數(shù)的優(yōu)化

3,基站勘測設(shè)計及安裝

4,交換局容量及基站數(shù)量

5,傳輸線路的設(shè)計

三,網(wǎng)絡(luò)性能及分析對比

1,優(yōu)化前網(wǎng)絡(luò)運行情況

2,數(shù)據(jù)采集與分析

3,撥打測試

四,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案評價

(3 ) A 市無線市話系統(tǒng)無線側(cè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計

一,無線市話網(wǎng)絡(luò)概述

1,A 市通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展情況

2,IPAS網(wǎng)絡(luò)特點

二,A 市本地電活網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

1,現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

2,傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

三,無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計方案

1,A 市自然概況介紹

2,總體話務(wù)預(yù)測計算

3,IPAS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計及說明

4,覆蓋區(qū)域劃分,基站數(shù)量預(yù)測計算

(l〉每個覆蓋區(qū)話務(wù)預(yù)測計算

(2)基站容量頻道設(shè)計

5,基站選址,計算覆蓋區(qū)域內(nèi)信號覆蓋情況

6,尋呼區(qū)的劃分

(1〉各個網(wǎng)關(guān)尋呼區(qū)的劃分

(2〉各個基站控制器尋呼區(qū)的劃分

7,網(wǎng)關(guān)及CSC的規(guī)劃

(1)網(wǎng)關(guān)到CSC側(cè) 2M 鏈路設(shè)計

(2)CSC到CS線路設(shè)計

四,基站同步規(guī)劃

(4 )A 市 GSM無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

一,GSM網(wǎng)絡(luò)概述

二,A市GSM網(wǎng)絡(luò)情況介紹

2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

2.2 網(wǎng)元配置

2.3 現(xiàn)網(wǎng)突出問題表現(xiàn)

三,GSM網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作分類及流程

3. 1 GSM網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作分類

3.2 交換網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化流程

3.3 無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化流程

3.3.1 無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化流程

3.3.2 無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化流程的實際應(yīng)用

四,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的相關(guān)技術(shù)指標

4.1接通率

4.2掉話率

4.3話務(wù)量

4.4長途來話接通率

4.5擁塞率

4.6 其它

五,無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計及調(diào)整

5.1 網(wǎng)絡(luò)運行質(zhì)量數(shù)據(jù)收集

篇9

永磁同步電動機的定子繞組與一般交流電動機的定子繞組相同， 轉(zhuǎn)子采用永久磁鐵， 因此轉(zhuǎn)子磁鏈（磁通）是恒定的， 電動機方程（電壓方程、磁鏈方程和轉(zhuǎn)矩方程）相對于異步電動機來說都較為簡單， 在控制過程中， 磁鏈的觀測模型也不需要進行計算。永磁同步電動機按定子繞組感應(yīng)電勢波形的情況來分類時， 一般可分為：正弦波永磁同步電機（Permanent Magnet Synchronous Motor， PMSM）和梯形波永磁同步電機（Brushless DC Motor， BLDC）。介于前者在現(xiàn)實中應(yīng)用更為廣泛， 本論文主要應(yīng)用的也是正弦波永磁同步電機。永磁同步電動機具有很多優(yōu)點， 這些優(yōu)點也在實際應(yīng)用中得到了很好的發(fā)揮， 例如：根據(jù)它諧波少、轉(zhuǎn)矩精度高的特點， 常用于伺服系統(tǒng)和高性能的調(diào)試系統(tǒng)；永磁同步電機有轉(zhuǎn)軸上無滑環(huán)和電刷的特點， 這也解決了其它電機因電刷而帶來的使用壽命問題。與此同時， 永磁同步電動機還具有體積小、功率密度高、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量低、運行效率高、調(diào)速范圍寬等諸多優(yōu)點。值得注意的是， PMSM是一種強耦合、非線性時變的多變量系統(tǒng)， 這也為其控制工作帶來了一定難度， 而加強對其基本構(gòu)造和工作原理的理解能有助于克服這一問題。

空間矢量控制技術(shù)優(yōu)點眾多， 近幾年發(fā)展非常迅速， 尤其在永磁同步電機中的使用， 更是再次凸顯了它的好處。本論文通過對空間矢量控制技術(shù)和永磁同步電機的學習及分析， 在熟練掌握相關(guān)數(shù)學模型的建立和Matlab/Simulink的使用后， 將建立兩種不同坐標系變換的數(shù)學模型和基于SVPWM控制技術(shù)的永磁同步電動機系統(tǒng)模型， 并在Matlab/Simulink環(huán)境中進行仿真。最終與理論分析相比較， 驗證仿真結(jié)果的正確性。

1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)對永磁同步電機SVPWM控制系統(tǒng)的理解及前期研究， 可得到永磁同步電機空間矢量脈寬調(diào)制控制系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖1所示。

圖1 永磁同步電機SVPWM控制系統(tǒng)設(shè)計框圖

本控制系統(tǒng)采用的是雙閉環(huán)控制， 即速度環(huán)和電流環(huán)， 由圖1可看到， 其主要構(gòu)成為：

三個PI控制器（PIController）、兩相旋轉(zhuǎn)（dq）和兩相靜止坐標系（？琢？茁）坐標變換的變換器（dq/？琢？茁Coordinate Converter）、三相靜止（abc）和兩相旋轉(zhuǎn)坐標系變換的變換器（abc/dq Coordinate Converter）、逆變器（Inverter）、空間電壓矢量調(diào)制器（Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM）。

系統(tǒng)運行過程：給電機輸入一模擬三相定子電流ia、ib、ic，當傳感器檢測到這一電流時， 該三相電流通過abc/dq坐標變換器被變換為實際定子的直軸電id和交軸電iq。

參考定子交軸電流i*q通過比對實際轉(zhuǎn)速和參考轉(zhuǎn)速， 再經(jīng)PI控制器處理后獲得。將參考定子直軸電流i*d設(shè)為0， 把上述id、i*d、iq、i*q四個變量比較過后交由PI控制器處理， 從而分別產(chǎn)生定子直軸、交軸電壓Vd和Vq。將得到的電壓量通過dq/？琢？茁坐標轉(zhuǎn)換器處理后輸入空間電壓矢量調(diào)制器， 從而產(chǎn)生一系列觸發(fā)脈沖， 以控制逆變器， 驅(qū)動其產(chǎn)生三相電壓， 最終驅(qū)動永磁同步電機。

2 控制系統(tǒng)仿真分析

永磁同步電機空間矢量脈寬調(diào)制控制系統(tǒng)仿真模型如圖2所示， 模型仿真環(huán)境為Matlab/Simlink。

圖2 基于SVPWM的PMSM控制系統(tǒng)仿真建?？驁D

如圖所示， 系統(tǒng)主要仿真模塊為：

坐標轉(zhuǎn)換模塊、速度控制器模塊、電流控制器模塊、矢量控制模塊、空間電壓矢量控制模塊、電壓逆變器模塊、永磁同步電機模塊。

系統(tǒng)部分參數(shù)為：總仿真時間為0.3S；系統(tǒng)零時段負載起動轉(zhuǎn)矩TL=5N?m。

（1）速度環(huán)閉環(huán)時， 系統(tǒng)定子三相相電流、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、矢量切換時間、矢量所處扇區(qū)響應(yīng)情況。

圖3 轉(zhuǎn)速閉環(huán)時SVPWM控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)放大圖

圖4 轉(zhuǎn)速閉環(huán)時電機三相定子電流、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、矢量切換時間

和矢量所處扇區(qū)響應(yīng)圖

由圖4仿真波形， 可以得到結(jié)論如下：

a. 系統(tǒng)在0s～0.05s之間轉(zhuǎn)速響應(yīng)以斜率20000上升，延遲時間Td=0.025s、上升時間Tr=0.046s、調(diào)節(jié)時間Ts=0.05s， 無超調(diào)量， 系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)快。系統(tǒng)起動時， 帶動負載速度快， 轉(zhuǎn)速在0.05s內(nèi)穩(wěn)定在設(shè)定值n=1000r/min。

b. 系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)運行時，0.05s后都進入穩(wěn)態(tài)階段， 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出誤差已趨近零， 反應(yīng)出該模擬系統(tǒng)控制精度較高， 穩(wěn)態(tài)特性良好， 波形與理論分析結(jié)果相符， 靜態(tài)性能穩(wěn)定。

c.系統(tǒng)起動時，定子起動轉(zhuǎn)矩6.7N?m，系統(tǒng)穩(wěn)定運行后，定子轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定在設(shè)定值5N?m。轉(zhuǎn)矩脈動控制在0.2N?m內(nèi)，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

（2）速度環(huán)開環(huán)時，在系統(tǒng)空載情況下給定幅值為±5A的方波參考交軸電流i*q信號時，系統(tǒng)交軸電流、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。

由圖5仿真波形， 可得出結(jié)論如下：

在參考交軸電流±5A切換時， 轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時間為0.00035s， 轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)快速。波形符合理論分析， 具有較好的動態(tài)特性。

3 結(jié)束語

本論文通過對矢量坐標變換、逆變器、空間電壓矢量脈寬調(diào)制等技術(shù)的原理分析及建模仿真， 主要設(shè)計了一個基于空間電壓矢量脈寬調(diào)制技術(shù)的永磁同步電機控制系統(tǒng)， 并在Matlab/Simulink對其進行仿真模擬。系統(tǒng)設(shè)計步驟為：系統(tǒng)構(gòu)架、模塊設(shè)計、系統(tǒng)設(shè)計和系統(tǒng)仿真結(jié)果分析。在這次完成論文的過程中， 我對所學的電力電子技術(shù)、自動控制原理、電機與拖動以及控制系統(tǒng)的MATLAB仿真與設(shè)計等知識有了更深層次的理解， 并在學習過程中積累了許多寶貴經(jīng)驗。從仿真結(jié)果的數(shù)據(jù)和波形來看， 系統(tǒng)的設(shè)計完全符合前期設(shè)計要求， 驗證了理論的正確性。

參考文獻

[1]李靜，程小華.永磁同步電機的發(fā)展趨勢[J].防爆電機.2009， 44（05）：17-19.

[2]譚蒂娃.永磁同步電機的發(fā)展[J].伺服控制.2010， 22（11）：20-22.

[3]唐介.電機與拖動[M].高等教育出版社.2007：32-34.

[4]張佳.變頻器的相關(guān)研究[J].電氣電子教學報.2009， （05）：11-15.

篇10

ESG標準定義了一整套數(shù)據(jù)模型,用以描述在DVB-H廣播網(wǎng)絡(luò)中,透過CDP所能夠傳送的各種應(yīng)用服務(wù)以及傳輸?shù)募毠?jié)。終端上的ESG處理程序負責輔助用戶瀏覽收到ESG數(shù)據(jù)和選取在DVB-H廣播網(wǎng)絡(luò)上所傳送的服務(wù)。

CDP標準定義了在DVB-H廣播網(wǎng)絡(luò)和移動通信網(wǎng)絡(luò)上,以IP數(shù)據(jù)包傳送音視頻媒體流以及數(shù)據(jù)文件所需的通信協(xié)議集,包括FLUTE(FiledeLiv2eryoverUnidirectionalTransport,單向文件傳輸協(xié)議)、RTP(Real-timeTransportProtocol,實時傳輸協(xié)議)和HTTP(HyperTextTransferProtocol,超文本傳輸協(xié)議)。SPP標準則是實現(xiàn)收費服務(wù)的基礎(chǔ),定義了保護前述的音視頻媒體流廣播服務(wù)及數(shù)據(jù)文件廣播服務(wù)所需的CA(ConditionalAccess,條件接取)與DRM(DigitalRightManagement,數(shù)字版權(quán)管理)技術(shù)。而正在制訂中的NotificationFramework標準則被用來作為交互應(yīng)用服務(wù)的基礎(chǔ)框架,應(yīng)用服務(wù)的數(shù)據(jù)內(nèi)容都能以通知消息的形式傳輸,并通過通知應(yīng)用服務(wù)(NotificationService)的方式提供給終端應(yīng)用程序使用。在這個通知業(yè)務(wù)框架中,通知消息被用來作為向終端或者用戶提供即將到達的或不可預(yù)知的服務(wù)事件或者信息。一條通知消息可能觸發(fā)一系列隨之而本論文由整理提供來的交互應(yīng)用操作[3]。

在DVB-IPDC的框架下,現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中IP層之上的各種多媒體應(yīng)用服務(wù),都可以彈性地跨平臺應(yīng)用。從服務(wù)的角度來看,以提供數(shù)字媒體內(nèi)容為主的流媒體服務(wù),無疑是目前的主流業(yè)務(wù)。通知應(yīng)用服務(wù)則可以作為媒體服務(wù)的附屬增值業(yè)務(wù)或者獨立的應(yīng)用服務(wù)業(yè)務(wù),提供增強型的多媒體交互應(yīng)用。

而ESG服務(wù)則提供了訪問由上述兩種基本服務(wù)組合的各種不同應(yīng)用服務(wù)的用戶界面和訪問指南,是與用戶交互的接口。DVB-IPDC標準體系結(jié)構(gòu)下文將主要探討一個基于該框架的,實現(xiàn)上述服務(wù)應(yīng)用處理的移動多媒體終端原型系統(tǒng)的設(shè)計與具體實現(xiàn)方案。

2系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

2.1本論文由整理提供總體架構(gòu)服務(wù)端采用實驗室開發(fā)的DVB-IPDC多媒體綜合服務(wù)系統(tǒng)提供各種應(yīng)用服務(wù),本終端的設(shè)計目標是在DVB-本論文由整理提供IPDC的框架內(nèi),能夠接收服務(wù)端用各種協(xié)議會話傳輸過來的數(shù)據(jù)信息,實現(xiàn)流媒體服務(wù)應(yīng)用、ESG服務(wù)應(yīng)用、通知服務(wù)應(yīng)用的處理及用戶配置與注冊等管理功能。整個系統(tǒng)以Java作為基礎(chǔ)平臺進行開發(fā),根據(jù)功能需求,采用分層設(shè)計的方案,如圖2所示。1)傳輸層:向上層應(yīng)用提供指定會話協(xié)議的通信功能。

其中RTP模塊主要負責接收音視頻流媒體以及具有時間同步、服務(wù)相關(guān)性要求的通知應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)。FLUTE模塊用來接收絕大部分通過DVB-H網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)耐ㄖ獞?yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)。HTTP模塊則提供了一個雙向通道,使終端可以完成服務(wù)注冊或者向服務(wù)端請求個性的通知應(yīng)用服務(wù)信息,提供了點對點的交互功能。2)功能層:在傳輸層提供通信服務(wù)的基礎(chǔ)上,該層負責相關(guān)應(yīng)用服務(wù)的數(shù)據(jù)處理以及終端系統(tǒng)的管理。會話管理模塊負責其他功能模塊調(diào)用下層協(xié)議通信模塊創(chuàng)建服務(wù)接收會話。媒體處理模塊負責提供音視頻流媒體的解碼以及同步處理。ESG處理模塊主要負責ESG分片的維護、聚合以及解析,實現(xiàn)DVB-IPDC標準定義的ESG數(shù)據(jù)模型處理。

通知消息管理模塊負責終端接收到的通知消息的解析、過濾、生命周期管理以及服務(wù)應(yīng)用投遞。訂閱管理模塊負責終端的服務(wù)申請與注冊功能。

配置管理模塊負責處理用戶對終端的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置管理。存儲管理模塊負責終端的用戶參數(shù)、ESG應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)以及通知應(yīng)用服務(wù)的相關(guān)信息本論文由整理提供數(shù)據(jù)的存儲。應(yīng)用管理模塊則向各種應(yīng)用服務(wù)提供了一個公共的應(yīng)用框架,用戶通過獲取或者訂閱啟動使用的應(yīng)用服務(wù)都集成于該框架之內(nèi),通過公用的接口調(diào)用其他模塊的功能,使得終端能夠動態(tài)加載各種應(yīng)用服務(wù),而具體的應(yīng)用服務(wù)的功能邏輯實現(xiàn)與平臺無關(guān)。3)應(yīng)用層:媒體播放器負責播放經(jīng)解碼和同步處理后的音視頻媒體流。

ESG瀏覽器能夠顯示終端得到的ESG數(shù)據(jù)信息并支持與用戶交互。用戶配置使得用戶能夠設(shè)置終端的用戶應(yīng)用參數(shù)。通知應(yīng)用界面容器是用來裝載各種通知應(yīng)用的用戶界面接口,提供終端用戶與通知應(yīng)用服務(wù)的交互。終端架構(gòu)2.2ESG數(shù)據(jù)的處理與顯示。

ESG用XMLSchema來定義其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)[4]。分片(Fragment)是ESG內(nèi)容的最小組成單位。根據(jù)分片攜帶信息數(shù)據(jù)的屬性的不同,可以分為3大類共7種類型的分片:①服務(wù)信息相關(guān)分片:Service、Sched2uleEvent、Content,提供有關(guān)服務(wù)類型、時間安排、服務(wù)內(nèi)容等應(yīng)用服務(wù)的業(yè)務(wù)信息;②訂閱購買信息相關(guān)分片:ServiceBundle、Purchase、PurchaseChannel,提供有關(guān)購買組合、價格等相關(guān)信息;③獲得信息分片:Ac2quisition,提供應(yīng)用服務(wù)的訪問途徑和參數(shù),對于用戶不可見,但卻是終端訪問業(yè)務(wù)應(yīng)用的入口。通過分片機制,終端可以獨立地接收和更新不同分片,而不管其發(fā)送順序,并且可以在接收部分的分片后就根據(jù)各分片之間的關(guān)系進行聚合(Aggregate),通過ESG瀏覽器展現(xiàn)內(nèi)容給用戶,不需要等待全部分片到達。

目前以XMLDOM樹形式來組織本論文由整理提供管理ESG分片信息。符合ESG數(shù)據(jù)模型定義的分片到達終端后,通過遍歷該DOM樹,可以作為新節(jié)點加入或者更新相應(yīng)位置的節(jié)點信息,同時檢查是否有失效的分片信息,進行刪減維護。ESG顯示處理采用MVC模式[5],后臺DOM樹數(shù)據(jù)對象發(fā)生的變化,可以實時地反映到ESG瀏覽器。

2)流媒體服務(wù)與特定通知應(yīng)用服務(wù)的關(guān)聯(lián)與信息同步問題?；贒VB-IPDC框架的多媒體服務(wù)相對于傳統(tǒng)多媒體服務(wù)的最大優(yōu)勢就在于支持用戶實時交互。流媒體服務(wù)不再是單純的數(shù)字媒體收視,而是可以與通知應(yīng)用服務(wù)進行綁定,提供交互應(yīng)用,并且通知消息與流媒體服務(wù)的媒體內(nèi)容可以進行緊密的時間同步[6]。

前者通過在應(yīng)用服務(wù)ESG數(shù)據(jù)的Service分片描述中指出了服務(wù)關(guān)聯(lián)。而對于通知消息與媒體內(nèi)容的時間同步,可基于RTP/RTCP傳輸協(xié)議進行。RTP/RTCP協(xié)議中的同步采用時間戳方法,不同媒體之間依靠RTCP報文中包含的參考時鐘信息和相關(guān)的RTP時間戳信息來進行同步[7,8]。

終端系統(tǒng)在RTP協(xié)議會話上接收到音視頻媒體流和通知消息數(shù)據(jù)流后,依據(jù)同步的各方共享的遠端參考時鐘,建立一個虛擬的時間軸來決定媒體的下一幀表現(xiàn)時間和通知消息的應(yīng)用時間。需要指出的是,通知消息并不像媒體數(shù)據(jù)那樣具有持續(xù)時間(Duration)的概念[9],目前采取的處理方法是,用每條消息的首包中的RTP時間戳來對齊參考時間軸,在完整地接收到一條通知消息后,用得到的應(yīng)用時間值設(shè)置一個計時器綁定該通知消息,然后提交給通知消息管理本論文由整理提供模塊,由計時器來觸發(fā)后續(xù)的應(yīng)用處理動作。

3)通知消息管理。在終端的通知應(yīng)用中,雖然通知消息的處理是由承載的數(shù)據(jù)內(nèi)容和通知應(yīng)用程序決定,但終端系統(tǒng)處于動態(tài)變化的移動環(huán)境下,行為并不具有可預(yù)測性,尤其是在通知消息丟失后,可能會導(dǎo)致終端異常。為此DVB組織提出了一種管理通知消息在特定狀態(tài)下的潛在應(yīng)用動作的生命周期參考模型[3]本論文由整理提供

。

根據(jù)消息本身的時間特性和數(shù)據(jù)內(nèi)容的接收情況,通知消息可能處于3種穩(wěn)定狀態(tài)和1種過渡狀態(tài)中的某一狀態(tài)中,狀態(tài)之間的變遷具有確定的處理動作。具體如圖3所示:通知消息的默認初始狀態(tài)為Absent,這同時也是通知消息從系統(tǒng)中刪除后的最終狀態(tài)。該狀態(tài)下無計時器與通知消息關(guān)聯(lián),從該狀態(tài)向其他狀態(tài)變遷意味著加載該通知消息。Loaded狀態(tài)表示該通知消息已經(jīng)下載完畢,但是沒有后續(xù)的被啟動媒體播放器,通知應(yīng)用程序啟動自己的應(yīng)用界面)。

然后該應(yīng)用服務(wù)程序通過會話管理模塊調(diào)用底層協(xié)議通信模塊,根據(jù)應(yīng)用服務(wù)的訪問信息創(chuàng)建對應(yīng)的服務(wù)會話接收應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)。如果是流媒體服務(wù),則將媒體數(shù)據(jù)信息交由媒體處理模塊處理后在媒體播放器展現(xiàn);如果是特定的通知應(yīng)用,則經(jīng)通知本論文由整理提供消息處理后分發(fā)給該通知應(yīng)用程序使用。如果該通知應(yīng)用存在交互動作,用戶能夠通過HTTP模塊同服務(wù)端進行交互操作(如圖6所示)。圖6ESG交互與應(yīng)用服務(wù)啟動3結(jié)束語隨著DVB-IPDC的推廣,基于該框架的移動多媒體業(yè)務(wù)應(yīng)用必將得到廣泛發(fā)展。筆者在DVB-IPDC技術(shù)框架的基礎(chǔ)上,提出了一個移動多媒體終端的設(shè)計與實現(xiàn)方案,并對實現(xiàn)過程中的關(guān)鍵問題和相關(guān)技術(shù)方法作了一定探討,目前已經(jīng)初步完成了一個基于上述方案的原型系統(tǒng)。下一步的工作是在該原型系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,進一步優(yōu)化業(yè)務(wù)流程處理,進行平臺移植測試。

參考文獻:

[1]高鵬,李薰春,謝錦輝.移動多媒體廣播技術(shù)發(fā)展綜述[J].廣播與電視技術(shù),2006(3):63-65.

[2]KornfeldM,MayG1DVB-HandIPDatacast:BroadcasttoHandheldDevices[J].IEEETransactionsonBroadcasting,2007,53(1):161-170.

[3]DVBCBMS.IPDatacastoverDVB-H:NotificationFrame2work[S].ETSITS102832,2008.

[4]楊晨,王慧,唐曉晟,等.移動多媒體廣播中電子業(yè)務(wù)指南的生成與解析[J].電視技術(shù),2007(31):37-39.

[5]任中方,張華,閆明松,等.MVC模式研究的綜述[J].計算機應(yīng)用研究,2004(10):1-5.

[6]蔡倩,谷建華,倪紅波,等.基于數(shù)字電視中間件的媒體播放器研究與實現(xiàn)[J].計算機應(yīng)用,2007(3):737-739.

[7]崔莉,王敏,吉逸.流媒體同步機制研究[J].計算機應(yīng)用研究,2005(1):73-75.