时辰：2023-03-22 17:45:14
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弁言
在IBM公司推出PC机时，并行端口已是PC机的一局部。并口设想之初，是为能取代速度较慢的串行端口驱动那时的高机能点阵式打印机。并口能够或许或许或许或许同时传输8位数据，而串口只能一名一名地传输，传输速度慢。跟动手艺的前进和对传输速度请求的前进，最初的规范并行端口即SPP情势的并行端口的速度已不能知足请求。1994年3月，IEEE1284委员会颁发了IEEE1284规范.IEEE1284规范供给的在主机和外设之间的并口传输速度，绝对最初的并行端口快了50～100倍。IEEE1284规范界说了5种数据传输情势，别离是兼容情势、半字节情势、字节情势、EPP情势和ECP情势。此中EPP情势、ECP情势为双向传输情势。EPP情势比ECP情势更简练、矫捷、靠得住，在财产界获得了更多的实际操纵。本文先容的一种基于uPSD323X的EPP增强并口的设想焦点是，操纵uPSD323X内部的CPLD实现EPP接口。
1EPP接口和谈先容
EPP(EnhancedParallelPort,增强并行端口)和谈最初是由Intel、Xirocm、Zenith三家公司连系提出的，于1994年在IEEE1284规范中。EPP和谈有两个规范：EPP1.7和EPP1.9。EPP接口节制旌旗灯号由硬件主动产物，全数数据传输能够或许或许或许或许在一个ISAI/O周期实现，通讯速度能到达500KB/s～2MB/s。
EPP引脚界说如表1所列。
表1EPP接口引脚界说
对应并口引脚EPP旌旗灯号标的方针申明
1nWrit输入唆使主机是向外设写（低电平）仍是从外设读（高电平）
2～9Data0～7输入/输入双向数据总线
10Interrupt输入降落沿向主机请求间断
11nWait输入低电平表现外设筹办好传输数据，高电平表现数据传输实现
12Spare输入空余线
13Spare输入空余线
14nDStrb输入数据选通旌旗灯号，低电平有用
15Spare输入空余线
16Ninit输入初始化旌旗灯号，低电平有用
17nAStrb输入地点数据选通旌旗灯号，低电平有用
18～25GroundGND地线
1.1EPP接口时序
EPP和谈界说了4种并口周期：数据写周期、数据读周期、地点写周期和地点读周期。数据周期用于计较机与外设间传递数据；地点周期用于传递地点、通道、号令、节制和状况等赞助信息。图1是EPP数据写的时序图。图1中，nIOW旌旗灯号实际上在遏制EPP数据写时并不会发生，只不过是表现一切的操纵都发生在一个I/O周期内。在t1时辰，计较机检测nWait旌旗灯号，若是nWait为低，标明外设已筹办好，能够或许或许或许或许启动一个EPP周期了。在t2时辰，计较机把nWrite旌旗灯号置为低，标明是写周期，同时驱动数据线。在t3时辰，计较机把nDataStrobe旌旗灯号置为低电平，标明是数据周期。当外设在检测到nDataStrobe为低后读取数据并做呼应的数据处置，且在t4时辰把nWait置为高，标明已读取数据，计较机能够或许或许或许或许竣事该EPP周期。在t5和t6时辰，计较机把nDataStrobe和nWrite置为高。如许，一个完整的EPP数据写周期就实现了。若是就图1中的nDataStrobe旌旗灯号换为nAddStrobe旌旗灯号，便是EPP地点写周期。
图2是EPP地点读周期。与EPP写周期近似，差别的是nWtrite旌旗灯号置为高，标明是读周期，并且数据线由外设驱动。
从EPP读、写周期能够或许或许或许或许看出，EPP情势的数据传输进程是一个旌旗灯号互锁的进程。以EPP写周期为例子，当检测到nWait为低后，nDataStrobe节制旌旗灯号就会变低，nWait状况旌旗灯号会因为nDataStrobe节制旌旗灯号的变低为而高。当计较机检测到
nWait状况旌旗灯号变高后，nDataStrobe节制旌旗灯号就会变高，一个完整的EPP写周期竣事。因此，EPP数据的传输以接口最慢的装备来遏制，能够或许或许或许或许是主机，也能够或许或许或许或许是外设。
1.2EPP增强并口的界说
EPP增强并口情势操纵与规范并口（SPP，StandardParalledPort）情势不异的基地点，界说了8个I/O地点。基地点+0是SPP数据口，基地点+1是SPP状况口，基地点+2是SPP节制口。这3个口实际上便是SPP情势下的数据、状况和节制口，保障了EPP情势和SPP情势的软硬件兼容性。
基地点+3是EPP地点口。这个I/O口中写数据将发生一个连锁的EPP地点写周期，从这个I/O口中读数据将发生一个连锁的EPP地点读周期。在差别的EPP操纵体系中，EPP地点口能够或许或许或许或许按照实际须要设想为装备挑选、通道挑选、节制寄放器、状况信息等。给EPP操纵体系供给了极大的矫捷性。
基地点+4是EPP数据口。向这个I/O口中写数据将发生一个连锁的EPP数据写周期，从这个I/O口读数据将发生一个连锁的EPP数据写周期。基地点+5～+7与基地点+4一路供给对EPP数据口的双字操纵才能。EPP许可主机在此个时钟周期内写1个32位双字，EPP电路再把32位双字拆为个字节顺次从EPP数据口中送进来。也能够或许或许或许或许用其长处6位字体例遏制数据传递。
因为EPP经由进程硬件主动握手，对EPP地点口和EPP数据口的读写操纵都主动发生节制旌旗灯号而无需软件天生。
2uPSD323X及其开辟环境PSDsoftEXPRESS
ST公司的uPSD323X是带8032内核的Flash可编程体系器件，将于8032MCU、地点锁存器、Flash、SRAM、PLD等集成在一个芯片内。其首要特色以下：具备在线编程才能和超强的失密功效；2片Flash保管器，1片是128K或256K的主Flash存储器，别的一片是32K的从Flash存储器；片内8K的SDRAM；可编程的地点解码电路（DPLD），使存储器地点能够或许或许或许或许映照到8032寻址规模内的任何空间；带有16位宏单位的3000门可编程逻辑电路（CPLD），能够或许或许或许或许实现EPP接口等及一些不太庞杂的接口和节制功效；2个异步串口、I2C接口、USB接口、5通道脉冲宽度调理器、50个I/O引脚等。因为uPSD323X接纳的是8032内核，因此能够或许或许或许或许完整获得KeilC51编程器的PSDsoftEXPRESS是ST公司针对PSD系列产物（包罗uPSD）开辟的基于Windows平台的一套软件开辟环境。颠末不时进级，今朝最新版是PSDsoftEXPRESS7.9。它供给很是轻易的点击设想窗口环境用户不须要本身编程，也不须要领会HDL说话，只需点击鼠标便可实现对地点锁存器、Flash、可编程逻辑电路等外设的一切设置装备摆设和写入。它撑持一切PSD器件的开辟，操纵PSDsoftEXPRESS东西对uPSD323X系列器件的可编程逻辑电路的操纵简略、直观。PSDsoftEXPRESS东西能够或许或许或许或许在ST网站（/psd）收费下载。
3用uPSD323X实现EPP接口设想
3.1硬件接口
EPP增强并口的速度最高可到达500KB/s～2MB/s,这对外设的接口设想供给了一个很高的请求，若是外设呼应太慢，体系的全体机能将大大降落。用户可编程逻辑器件，体系的全体机能将大大降落。用户可编程逻辑器件，如FPGA（FieldProgrammableGatesArray,现场可编程门阵列）和CPLD（ComplexProgrammableLogicDevice,庞杂可编程逻辑器件），能够或许或许或许或许实现EPP增强并口的接口设想，这类实现打算能够或许或许或许或许到达并口中的速度极限，并且失密性好。ST公司的uPSD323X内部集成了可编程逻辑电路（CPLD），因此操纵uPSD323X能够或许或许或许或许很好地实现EPP增强并口的接口设想。
EPP接口（EPP1.7）外设硬件接口道理如图3所示。在本设想中，uPSD323X经由进程间断的体例领受PC机并口的数据，并且当外设筹办好数据上传到PC机时，PC机接纳的也是间断体例领受外设的数据。
在上述硬件电路的基于上实现EPP并口通讯还需做两局部的使命：一局部使命是在PSDsoftEXPRESS东西中实现对CPLD的数据的锁存；别的一局部使命是在KEILC51环境下编写间断办事法式，实现EPP数据的读取和发送。
图3
3．2对CPLD的编程及其实现数据锁存的进程
在PSDsoftEXPRESS东西中，将PA端口（EPPD0～EPPD7）设置装备摆设成带偶然钟回升沿触发的寄放器典范（PTclockedregister）的输入宏，PB0（nWait）设置装备摆设成回升沿触发的D典范寄放器（D-typeregister）的输入宏，PB3（nWrite）、PB4(nDstrb)、PB2(nAstrb)设置装备摆设成CPLD逻辑输入（logicinput）口。NDstrb旌旗灯号和nAstrb旌旗灯号各自取反再相与后的值作为输入宏单位和输入宏单位的时钟。上述对PA、PB端口的设置装备摆设用方程式表现以下：
PORTAEQUATIONS：
=======================
！EPPD7_LD_0=nAstrb&nDstrb;
EPPD0.LD=EPPD3_LD_0.FB;
!EPPD3_LD_0=nAstrb&nDstrb;
EPPD1.LD=EPPD3_LD_0.FB;
!nWait_C_0=nAstrb&nDstrb;
EPPD2.LD=EPPD3_LD_0.FB;
EPPD3.LD=EPPD3_LD_0.FB;
EPPD4.LD=FPPD7_LD_0.FB;
EPPD5.LD=EPPD7_LD_0.FB;
EPPD6.LD=EPPD7_LD_0.FB;
EPPD7.LD=EPPD7_LD_0.FB;
PORTBEQUATIONS:
=======================
nWait.D:=1;
nWait.PR=0;
nWait.C=nWait_C_0.FB;
nWait.OE=1;
nDstrb.LE=1;
nAstrb.LE=1;
EPP数据的锁存进程以下：以计较机向外设传输数据（即EPP数据写周期）为例子，计较机起首检测nWait旌旗灯号，若是nWait为低计较机把nWrite旌旗灯号置为低，标明是写周期，同时将数据放到数据总线上，尔后置低nDstrb旌旗灯号。此时，nDstrb旌旗灯号会显现一个回升沿，此回升沿会将PA端口的数据锁存到输入宏；同时，此回升沿使nWait旌旗灯号变高，表现外设正忙阻计较机发数年。当计较机检测到nWait旌旗灯号为高后就会将数据握手旌旗灯号nDstrb变高，EPP数据写周期竣事。上述EPP数据的锁存和nWait握手旌旗灯号的发生都由硬件发生，因此数据传输速度快。全数数据传输进程能够或许或许或许或许在一个I/O周期内实现，锁存到输入宏的数据的读取和nWait旌旗灯号的断根则在内部间断0办事法式软件实现。
3．3间断办事法式的功效描写及流程
由硬件道理图能够或许或许或许或许看出，EPP并口的nDstrb和nAstrb旌旗灯号线别离连到uPSD323X的内部间断定和内部间断1引脚。当发生EPP数据读写时，nDstrb旌旗灯号就会发生一个降落沿，引发外间断定间断。当发生EPP地点读写时，nAstrb旌旗灯号就会发生一个降落沿，引发外间断1间断。内部间断0和内部间断1的间断办事法式的功效是不异的，只不过前者领受或发送的是数据尔后者是地点、号令等。以内部间断0的间断办事法式为例，详细先容数据正向传输（计较机向外设发送数据）和反向传输（外设向计较机传递数据）时辰断办事法式的功效。内部间断0间断办事法式流程如图4所示。
（1）数据正向传输
当发生EPP数据写周期时，即数据正向传输时，计较机起首检测nWait旌旗灯号。若是nWait为低，表现外设已筹办好领受数据。计较机把nWrite旌旗灯号置为低，标明是写周期，同时将数据放到数据总线上，尔后置低nDstrb。NDstrb旌旗灯号就会发生一个降落沿，此降落沿一方面将PA端口的数据锁存到输入宏并使nWait旌旗灯号变高，表现外设正忙别的一方面引发内部间断0间断，在内部间断0的间断办事法式中读取输入宏锁存的数据，尔后将nWait旌旗灯号清零告知计较机此刻外设已筹办好能够或许或许或许或许再次领受数据了。
（2）数据反向传输
电机接口首要便是电机一体化产物中机械装配与节制微机之间的接口，其是基于电机一体化而发生的。电机接口按照信息传输标的方针的差别，能够或许或许或许或许分为信息收罗接口、输入接口[1]。在电机一体化产物中，传感器是一种较为常常操纵的装备，在输入旌旗灯号的时辰，通俗接纳摹拟量体例遏制检测，时辰把握发电机转速，并且检测差动变压器地位。可是，在输入节制量的时辰，存在一个比拟出格的情势，便是数字体系。电机接口手艺首要便是研讨电机体系各项组成手艺与子体系毗连标题题方针综合手艺，其首要包罗电子手艺、信息手艺、机械手艺等，共同组成了一个综合体系，在实际操纵中，实现了信息的交互与融会，在电机体系设想中阐扬了相称首要的感化。电机接口首要是由硬件与软件共同组成，在电机体系运转中，与环境及操纵者之间成立一种有用毗连，在物理通道中睁开信息与能量的输入、转换及传输。在信息转换的进程中，须要遏制有用的交互与调剂，实现电机一体化手艺的调和与综合，保障各体系的有用运转，充实阐扬体系功效，实现预期的使命方针。
（二）分类
今朝，电机接口首要包罗以下几种：智能接口、能源接口、电机接口、人机接口[2]。智能接口操纵较为庞杂，差别手艺情势发生的信息情势也差别，并且在操纵进程中，能够或许或许或许或许按照差别请求睁开呼应的转变。在各类信息转换与传输的进程中，智能接口能够或许或许或许或许确保差别手艺与子体系的无机连系，组成一个完全体系。能源接口能够或许或许或许或许有用毗连能源源与电机体系，此后赐与电机体系呼应的驱动能源。在电机体系中，能源典范有良多种，首要包罗直流电、互换电、液压等，在体系中操纵差别能源典范的时辰，须要选用差别的接口情势，确保体系能够或许或许或许或许通俗运转。电机接口的感化便是实现各类驱动体系的有用毗连，并且将驱动旌旗灯号转变成履行旌旗灯号，在转变的进程中知足传感器运转请求。人机接口是电机体系与操纵者之间存在的接口，经由进程这一接口，能够或许或许或许或许在操纵者面前显现体系运转状况，并且有用监控体系运转，实现人道化操纵方针。
二、电机一体化成长及其成长趋向
（一）电机接口手艺对电机一体化成长的影响
最近几年来，跟着社会经济的疾速成长，人们糊口程度的不时前进，对一些事物的请求也在较着前进。经济的疾速成长离不开迷信手艺程度的前进，传统机械手艺已没法知足古代人们日趋增添的手艺须要，须要对其遏制改良与完善。从而在此情势下，电机一体化手艺应运而生，其首要包罗电子手艺、信息手艺、机械手艺等，充实知足了古代社会成长的手艺请求。在电机一体化手艺初始成长中，只是将电子手艺与机械手艺遏制融会，接口很是简略、便利[3]。可是，跟着迷信手艺的不时成长与前进，电机一体化手艺程度也在不时晋升。今朝，电机一体化手艺不再是简略的电机一体化产物，逐步组成了一个庞杂的体系，其体系内部接口也日趋庞杂。现阶段，电机一体化手艺研讨愈来愈深切、成熟，可是，简略的手艺研讨已没法知足体系的运转须要，须要充实正视其庞杂性研讨。针对电机一体化手艺而言，其庞杂性较强，若是只是纯真研讨体系设想及其集成实际，底子没法充实实现体系的感化，为此，须要加深对电机接口手艺的研讨，在设想方面，增强对有关实际的融会，确保电机一体化体系的周全实行。在电机一体化手艺成长进程中，愈来愈向智能化、体系化、微型化、收集化标的方针成长，其体系内部接口请求愈来愈高，不只需确保接口手艺与体系手艺的有用融会，还要确保信息传输的顺畅。
（二）电机一体化成长进程及趋向
数据收罗体系中，经由进程微机COM端口的RS-232串行通讯及经由进程微机并行端口的并行通讯具备开辟操纵便利的特色，前者可与使命于11.0592MHz晶振下的8052单片机在波特率115200时，实现10ksps(samplespersecond)的持续数据收罗和传输而不丧失数据，若要到达更高速度的数据收罗，能够或许或许或许或许经由进程并行口通讯体例实现。此后微机都可经由进程设置装备摆设CMOS，将基地点为378H的并行口设置为EPP情势以撑持经由进程数据口双向传输通讯，并由芯片硬件主动发生握手旌旗灯号，实现高速传输的方针。
为充实实现EPP情势的高速特征，外设该当及时呼应EPP的握手旌旗灯号，当数据收罗体系使命于非及时多使命的WIN98操纵体系环境下，为实现数据高速、均匀性采样，还须要在外设设置装备摆设须要的数据缓冲存储器。若是数据收罗速度低于EPP情势数据读入均匀速度，就能够或许或许或许或许够实现数据的联贯有用性。有材料[1]申明在EPP情势，可实现500kBytes/s以上的传输速度，这标明经由进程EPP情势，能够或许或许或许或许实现500ksps的数据收罗体系。经由进程对EPP情势的深切测验考试阐发，发明要实现500ksps，外设硬件及微机软件法式均要接纳一些战略：硬件上必须设置装备摆设FIFO数据缓冲存储器，才能调和数据收罗严酷的时辰间隔请求与数据传输给微机的非及时、非均匀性之间的抵触；软件法式方面该当接纳双字读的体例，不然EPP情势下仅能实现250kBytes/s数据读取可行性。
1EPP情势读取速度的测验考试阐发
图1为测验考试EPP情势读取速度的电路，测验考试法式为
Delphi连系内嵌汇编说话，触及EPP读取的关头代码以下：
FUNCTIONREADDATA:BYTE;
VAR
STARTTIME,STOPTIME,DELAY:INT64;
NUMBER:LONGWORD;
QUERYPERFORMANCECOUNTER(STARTTIME);
FORNUMBER:=0TO999999DO
BEGIN
ASM
MOVDX,$37C
INAL,DX
MOVRESULT,AL
END;
END;
QUERYPERFORMANCECOUNTER(STOPTIME);
DELAY:=STOPTTIME-STARTTIME;
END;
此为轮回1000000次读取EPP数据口法式，轮回仅为便操纵计时及示波器察看而设，并在履行前后别离读取体系计数值，DELAY值除以1.2后为履行破费的时辰（单位为微秒），履行前先经由进程对地点379H的D0位写入高，使该位为低（正视：对该位写入低凡是不能到达使该位变为低的方针，只需接纳写入高才能使该位变为低），以断根EPP超时位，当A、B点均为低时，可实现最快的EPP握手，若A为高、B为低时，因为EPP周期起头时知足WAIT为低的请求，EPP主动在DATASTB处输入低，但因WAIT不显现表现应对的高状况，EPP在延时10μs后，将DATASTB规复为高以竣事该次EPP拜候进程，并置超时位。稍后因WAIT为低再次起头一次EPP拜候进程，若是B为高，则WAIT为高，不能知足EPP的起头前提，故DATASTB对峙为高，EPP在延时10μs后竣事该次EPP拜候进程，并置超时位。在发生超时环境下，数据依然可精确读入
(这一特征与笔者所查材料[1]有收支)，此论断可经由进程对照轮回前后时辰差来及实际读入数据值证明。
正视法式轮回中并未履行断根EPP超时位的指令，按照笔者测验考试，即便已发生EPP拜候超时，也不影响下一次的EPP读周期（包罗对37BH的地点读及对37CH的数据读），但超时对EPP写周期有影响，在断根超时位之前，EPP写周期有用（因本文不触及EPP写周期的内容，此处不再睁开切磋）。在图2所表现波形中，当有精确握手的EPP读周期履行时辰约为1.5μs，此时辰是字节情势下一次有用EPP拜候所需最短时辰，在这段时辰内，“INAL，DX”这一条指令占有了约90%以上的拜候时辰，考证此点仅需姑且屏障“INAL，DX”指令，并比拟所破费的时辰差别便可。1.5μs相称于靠近700kBytes/s的数据读速度。若因此“INEAX，DX”替换“INAL，DX”指令，能够或许或许或许或许充实操纵EPP情势下硬件将4个8位数主动归并为1个32位数的特征，在一次I/O拜候中由硬件主动发生4个DATASTB负脉冲从而实现4个字节的输入。因为一次字节情势的I/O拜候所费时约莫间须要1.5μs，削减这类指令的履行次数有益于实现更高速的EPP拜候进程，经测验考试发明以4字节体例拜候的EPP进程能够或许或许或许或许在3.2μs内读取一次，即均匀每字节需0.8μs，相称于1.2MBytes/s，此测验考试成果是基于外设能够或许或许或许或许持续不时的保送数据抱负前提，实际上要实现有用的数据传输，可获得的速度要低于该值。
2WIN98下高速EPP接口的组成
在WIN98环境下，因为非及时多使命的特征，运转于RING3的操纵法式频仍作体系打断，这决议了靠软件没法实现持续均匀的数据采样，只需在硬件上设置装备摆设数据缓冲存储器并及时传入微机以避免数据缓冲存储器溢出。只需保障必然深度的数据缓冲存储器，且知足数据传输均匀速度大于数据采样速度，就能够或许或许或许或许将所收罗的数据传入微机的大容量内存，以备处置。在硬件组成方面，为以较低价钱获得大容量的FIFO数据缓冲存储器，接纳CPLD器件连系512KB的SRAM体例，实现，由CPLD器件实现读写节制的FIFO特征及EPP情势的应对握手旌旗灯号。接口布局及CPLD内部功效模块见图3所示，数据在CPLD节制下，以2μs的安稳速度存入SRAM环状持续增量地点，因为EPP情势读取速度与数据采样的安稳速度是异步的，节制逻辑为保障2μs的安稳采样速度，当采样时辰点到达时，不管此后是不是处于EPP应对处置时代，优先履行数据采样，因为处置是在体系时钟脉冲驱动下的硬件行动，仅存在安稳的传输延时，故两次采样间隔是严酷保障的。
EPP情势的读取均匀速度必须高于数据采样速度，一旦FIFO数据读空必须让微机精确处置，由前述测验考试可知，每次字节体例I/O履行时辰约为1.5μs，若是经由进程在EPP的状况口（379H）的保留位输入代表FIFO读空的旌旗灯号，则每完整读取均要履行两次I/O指令：EPP数据读及EPP状况读，最少需3μs实现读取一个字节，这也是凡是体例能到达的最快有用读取速度。当接纳双字读读及EPP状况读的体例时，需4.8μs实现4个数据字节读取，但此体例须要处置的一个标题题目：因为双字体例EPP数据读由硬件主动发生4个EPP数据读周期，当其履行终了，履行EPP状况读发明FIFO已空，微机软件没法辨别在从第几个EPP数据读周期起头FIFO为空，从而影响对数据行列的精确排序，故CPLD逻辑该当在FIFO行列另有最少4个未读数据时必须收回读空旌旗灯号，微机法式该当在每次EPP起头前履行读取状况口的指令，以决议是不是能够或许或许或许或许起头EPP数据读周期，从上阐发能够或许或许或许或许看出为实现有用的EPP数据读取，均匀每字节最少须要1.2μs，便可
以获得最快约800kBytes/s的数据传输速度。因500ksps的数据收罗设想速度仅略低于800kBytes/s的数据传输速度，斟酌WIN98使命环境，设置装备摆设大容量的FIFO很是须要，接纳大容量SRAM与CPLD器件组成FIFO，具备本钱较低的长处，经由进程操纵VHDL的行动描写，经CPLD器件开辟软件的编译、综合、仿真、适配、下载，实现所须要的节制逻辑。按照设想，当数据锁存输入的下一个时钟脉冲（即83ns后）,WAIT将输入为高电平，EPP在此时读取数据口旌旗灯号，若是不接纳内部缓冲驱动器，数据回升进程将耗时80ns,对EPP数据领受靠得住性有不容轻忽的影响，为减小电缆电容的影响，数据输入操纵了74ALS574芯片作缓冲，其高电平输入才能达15mA,是ispLSI1032高电平输入才能的3.5倍，在电缆电容有100pF时，23ns可到达3.5V的逻辑高电平，保障数据领受靠得住性。
1USB和谈和芯片挑选
懂得好USB和谈是USB体系开辟的第一步。USB和谈版本包罗1.0、1.1和2.0，USBOTG是对2.0版本和谈的补充。固然USB和谈内容单一且庞杂，可是，对USB开辟影响较大的却只是多数局部，以下对和谈版本1.1[1]中这些局部遏制先容。
1.1USB和谈
通俗，每一个USB装备由一个或多个设置装备摆设（Configuration）节制其行动。操纵多设置装备摆设缘由是对操纵体系的撑持；一个设置装备摆设由接口（Interface）组成；接口则是由管道（Pipe）组成；管道与USB装备的端点（Endpoint）对应，一个端点能够或许或许或许或许设置装备摆设为输入输入两个管道。在固件编程中，USB装备、设置装备摆设、接口和管道都用描写符报告其属性。
图1为USB多条理通讯模子。端点0默许设置装备摆设为节制管道，用来实现所划定的装备请求(USB和谈第九章)。别的端点可设置装备摆设为数据管道。对开辟而言，首要的大数据传输都是经由进程数据管道实现的[2]。
USB传输典范包罗批量传输、等时传输、间断传输和节制传输，每种传输典范的传输速度、靠得住性和操纵规模都差别[3]。节制传输靠得住性是最高的，但速度最慢；等时传输速度快，知足及时性，但靠得住性低。在详细操纵中，端点传输典范可按照传输速度和靠得住性挑选。
在USB通讯和谈中，主机获得绝对主动权力，装备只能是“听号令行事”，经由进程必然的号令格局（装备请求）实现通讯。USB装备请求包罗规范请求、厂商请求和装备类请求。装备的列举是规范请求号令实现的；厂商请求是用户界说的请求；装备类请求是特定的USB装备类收回的请求，比方海量贮存类、打印机类和HID（人机接口）类。固件编程中装备请求必须遵守必然的格局，包罗请求典范、装备请求、值、索引和长度。
1．2USB接口芯片挑选
USB接口芯片的典范有：
（1）按传输速度的凹凸：低速（1．5Mbps）和全速(12Mbps)可选USB1．1接口芯片，比方Philips公司的PDIUSBD12和Cypress公司的EZ－USB2100系列；高速（480Mbps）可选USB2．0接口芯片，比方Philips公司的ISP1581和Cypress公司的CY7C68013。
（2）是不是带MCU（微节制器）：通俗Philips公司的都不带MCU，Cypress公司大多都带，比方AN2131。
（3）是不是带主控器功效：不须要主机到场，主从装备间可遏制数据传输，芯片有Philips公司的ISP1301和Cypress公司的SL811HS等。
另有特地用处USB芯片，比方闪存公用芯片IC1114。工程顶用户可按照本身的须要挑选一款性价比高的芯片。别的可用开辟资本也是要斟酌的首要方面，比方开辟板和芯片厂商供给的网上资本，可大大降落开辟的难度。
2基于USB接口的数据收罗体系的设想
2.1体系简介
该体系能够或许或许或许或许实现16路温度数据主动收罗，体系的组成框图如图2所示。首要包罗8个组成局部：中间处置器选用AT89C52芯片，实现各局部节制功效和USB传输和谈；及时时钟记实此后丈量温度的时辰；温度传感器和接口电路首要实现温度收罗，并读入MCU处置；复位电路实现对MCU的上电复位和电源电压监视；看门狗电路用来监视MCU是不是使命；存储电路首要存储收罗到的温度数据和收罗的及时时辰；电源电路首要为各局部供给请求的电源；外设与主机间的通讯电路接纳USB接口。
2.2接口芯片挑选
接口电路接纳Philips公司的PDIUSBD12[4]（以下简称为D12）芯片。首要因为D12芯片信息、开辟资本丰硕，具备较高的性价比。
D12芯片的首要特色包罗：
·适合USB1．1版本规范；
·可与任何内部微节制器／微处置器实现高速并行接口(2MB／s)；
·接纳GoodLink手艺的毗连唆使器，在通讯时使LED闪灼；
·主端点的双缓冲设置装备摆设增添了数据吞吐量并轻松实现及时数据传输；
·在批量和等时情势下都可实现1MB／s的数据传输率；
·完整自治的间接内存存取DMA操纵。
2．3接口硬件设想
由D12接口组成的通讯电路道理如图3所示。对D12的各引脚申明见参考文献[4]。多路地点／数据总线ALE接单片机的ALE脚，如许操纵MOVX指令能够或许或许或许或许与D12接口，对D12操纵就象对RAM操纵一样，此时疏忽A0（号令口和数据口地点线）的输入。因为不操纵DMA传输体例，以是不用到DMACK＿N、EOT＿N和DMREQ＿NDMA引脚。INT＿N是USB间断请求脚，收回USB间断请求；GL＿N是GoodLink唆使灯，在调试进程中很是有用，在通讯时会不停闪灼。若是一向亮或一向暗，表现USB接口有标题题目，若是D12挂起，则LED封闭。CLKOUT是D12的时钟输入，能够或许或许或许或许经由进程固件编程转变其频次，在调试固件时，可作为参考。
2．4接口法式设想
USB接口法式设想是USB开辟的焦点。USB接口法式设想包罗三局部：单片机法式开辟、USB装备驱动法式开辟、主机操纵法式开辟。三者彼此共同，才能实现靠得住、疾速的数据传输。
2．4．1单片机法式设想
单片机法式（又称固件）接纳模块化法式设想，首要模块包罗：数据收罗模块、数据处置、监控模块和数据通讯模块。模块化设想的长处是靠得住性高、可读性好、进级简略。
通讯模块固件布局如图4所示。主轮回和间断办事法式之间的数据互换可经由进程事务标记和数据缓冲实现。图3中USB间断引脚INT＿N收回间断请求，间断办事法式按照间断请求典范操纵，设置事务和添补数据缓冲区再传输给主轮回；规范装备请求法式是对规范请求遏制处置；用户能够或许或许或许或许按照实际须要编写厂商请求，比方收回启动或遏制数据收罗号令。
图3USB接口毗连表现图
2．4．2驱动法式设想
驱动开辟东西备DDK和第三方开辟东西。此中DDK开辟难度最大，第三方开辟东西备DriverStudio和Windriver等。DriverStudio难度适中，而Windriver则属于操纵层驱动开辟，难度小，但效力低，并存在标题题目。
DDK驱动法式开辟使命包罗：开辟环境设置（VC编译环境）[5]、驱动法式设想[6]、装配文件（INF文件）设想。
驱动法式设想接纳WDM（WindowsDriveMode）。WDM装备驱动法式供给了一个参考框架，大大降落了由DDK誊写驱动法式带来的难度。
D12驱动操纵的例程包罗：DriverEntry、AddDevice、DispatchPnp、DispatchRead、DispatchWrite和DispatchDeviceControl例程，以下是D12的WDM驱动法式函数：
DriverObject－＞MajorFunction[IRP＿MJ＿CREATE]＝D12＿Create;
DriverObject－＞MajorFunction[IRP＿MJ＿CLOSE]＝D12＿Close;
DriverObject－＞DriverUnload＝D12＿Unload;
DriverObject－＞MajorFunction[IRP＿MJ＿DEVICE＿CONTROL;
＝D12＿ProcessIOCTL;
DriverObject－＞MajorFunction[IRP＿MJ＿WRITE]＝D12＿Write;
DriverObject－＞MajorFunction[IRP＿MJ＿READ]＝D12＿Read;
DriverObject－＞MajorFunction[IRP＿MJ＿SYSTEM＿CONTROL;
DriverObject－＞MajorFunction[IRP＿MJ＿PNP]＝D12＿Dispatch;
DriverObject－＞MajorFunction[IRP＿MJ＿POWER]＝D12＿Process－PowerIrp;
DriverObject－＞DriverExtension－＞AddDevice＝D12＿PnPAddDevice;
驱动法式与操纵法式和硬件之间通讯都是IRP（I／O请求包）实现的。IRP＿MJ＿PNP首要是实现USB即插即用，比方装备的增添、删除和资本的分派；IRP＿MJ＿POWER实现电源办理，比方装备的挂起和叫醒；IRP＿MJ＿CREATE(成立)、IRP＿MJ＿CLOSE(封闭)、IRP＿MJ＿
DEVICE＿CONTROL（装备节制）、IRP＿MJ＿WRITE（读）和IRP＿MJ＿READ?穴写?雪是首要实现数据通讯的函数，实现管道的成立、封闭和数据读写。此中装备节制具备输入输入缓冲区，可实现读和写功效；AddDevice和DriverUnload实现装备办理，在装备增添和卸载时，成立和删除装备，和办理资本分派。
驱动法式经由进程装配文件（．inf文件）中PID(产物辨认号)和VID（厂商辨认号）辨认USB装备。
2．4．3操纵法式设想
主机操纵法式的编写操纵VC编译环境中的API函数实现。
操纵法式的编程体例与串口编程近似。起首必须查找装备，翻开装备的句柄；尔后遏制读写和节制操纵；最初是封闭装备句柄。为了前进效力，可操纵多线程手艺实现读写。
操纵法式经由进程GUID(注册表驱动唯一辨认号)查找驱动法式。
2．5调试
起首是固件调试，可用仿真机实现，驱动开辟东西Windriver也是很好的固件调试东西，比方测试规范请求、厂商请求和管道读写。其次是驱动调试，这是USB接口开辟最坚苦的局部，调试东西可用DriverStudio中Softice东西和文献[6]中DebugPrint跟踪东西，监视东西BusHound可监视USB的实际数据传输环境。须要正视的是，驱动调试必须在操纵法式精确挪用的前提下。
2单边通讯和谈
按照虫孔（Wormhole）互换战略［5］，一个数据包被别离为多少个微片（flit），此中位于数据包最前端和最尾真个微片别离被称为头微片（headflit，HF）和尾微片（tailflit，TF），中间局部的微片则被称为体微片（bodyflit，BF），这三种微片可进一步经由进程微片典范编码遏制辨别。数据包的头微片首要包罗相干的路由信息，如源节点坐标（src＿x和src＿y）、方针节点坐标（dst＿x和dst＿y），和数据包长度、冗余校验码等信息，尾微片和体微片则包罗了详细待传输的数据。别的，在具备多个虚通道的片上收集中，微片中还包罗了其所属的虚通道号（vcid），以使差别数据包的微片能够或许或许或许或许在数据链路上夹杂传输，从而前进数据链路的带宽操纵率。为了削减处置器的干涉干与、前进数据传输效力，本文对片上收集接纳单边通讯和谈，其首要思惟是在数据包中显式地包罗数据的方针地点。图2表现了本文操纵的数据包格局：一个数据包由最多16个微片组成，每一个微片的数据负荷为32位；第一个微片为头微片，包罗了路由信息及数据包长度信息；第二个微片包罗了一个32位的方针地点，该地点指定了后续数据在方针节点中应被寄放的地位；后续微片则包罗了详细传输的数据。这类将方针地点包罗在数据包中的单边通讯体例使收集接口能间接将领受到的数据存入存储器，而无需处置器遏制干涉干与，因此有助于晋升收集接口的数据领受才能。
3收集接口设想
收集接口（NI）担任数据包的发送和领受使命，是处置单位与片上收集通讯的接口。一方面，NI监听从收集到达该节点的微片，组装成完整的数据包，尔后告知DMA节制器按照领受到的方针地点将数据寄放到存储器中；别的一方面，NI从处置器领受数据，将数据遏制打包后传入片上收集。因此，NI的处置器端和收集端需别离知足嵌入式总线和谈（本文接纳AHB总线［6］）和基于信誉量（credit）的流控和谈。以具备两个虚通道（别离用VC0和VC1表现）的片上收集为例，图3表现了本文设想的收集接口布局，此中上半部为收集领受局部，下半部为收集发送局部。在收集领受局部，每一个虚通道都对应了一个领受行列、数据包行列、方针地点寄放器和DMA写节制器（wDMA）。数据包的剖析和领受是由领受节制状况机和wDMA节制器协同实现的，图4表现了二者的状况转换干系与协同使命体例。一方面，领受节制状况机对领受行列中的微片遏制剖析，剥离vcid和微片典范等信息后，将有用数据存入数据包行列；领受节制状况机检测到一个完整的数据包后，就告知相干的wDMA节制器间接将领受到的数据搬移到存储器中。别的一方面，DMA写节制器（wDMA）领受到DMA传输请求此后，起首从数据包行列中读取出第一个微片，并将其记实为后续数据的方针地点；尔后，wDMA节制器向AHB仲裁器发送总线请求旌旗灯号，请求对总线的一切权；接上去，wDMA节制器倡议AHB总线传输操纵，将数据包行列中的数据按照先前记实的方针地点持续地存入存储器中；比及数据包行列为空此后，领受节制状况机和wDMA节制器均前往余暇状况。在收集发送局部，处置器将待发送数据的肇端地点（针对发送节点而言）和数据长度写入相干的DMA读节制器（rDMA）中，再由rDMA将数据从存储器搬移到发送真个数据包行列。发送节制状况机再将数据包的方针地点（针对方针节点而言）与数据包行列中的数据遏制打包后传入收集。别的，因为VC0和VC1能够或许或许或许或许同时发送数据包，因此在发送节制状况机中还遏制了虚通道间的仲裁，仲裁的成果用于挑选呼应的数据进入收集。为了简化领受节制状况机对完整数据包的探测进程，划定收集中数据包的长度不能大于NI中数据包行列的深度，以使数据包行列能够或许或许或许或许寄放一个完整的数据包。在本文中，NI领受局部和发送局部的数据包行列深度均被设置为16，因此收集中的数据包最长不能跨越16个微片。
4考证及机能阐发
4.1考证及测试环境为了对设想的片上收集传输接口遏制考证及机能测试，本文将收集接口集成到了一个4×4mesh片上多处置器考证环境中，图5表现了该多处置器的布局：每一个节点均为一个基于AHB总线的小型体系，此中包罗了一个小型RISC处置器（μP）、公有SRAM存储器、片上收集路由器及收集接口。为了对收集接口的机能遏制对照阐发，本文拔取了并行FFT计较［7～10］作为操纵案例来对该16核体系遏制机能测试。此中，测试组接纳本文设想的收集接口，数据在存储器和收集接口间的搬移接纳DMA体例实现；而对照组接纳非DMA操纵的收集接口，数据的搬移因此间断的体例告知处置器μP干涉干与实现。
4.2案例测试图6给出了在16核体系中遏制单精度浮点FFT计较的成果，此中横轴表现输入序列长度的对数，纵轴为计较进程所耗损的时钟周期。从图5能够或许或许或许或许看出，对照接纳CPU干涉干与型收集接口的16核体系，接纳DMA传输型收集接口的16核体系具备了更高的并行计较机能。当FFT序列长度为1024时，本文设想的收集接口使FFT计较耗时降落了20％摆布，且跟着FFT序列长度的增添，DMA传输型收集接口对16核体系并行计较机能的晋升加倍较着。致使FFT计较机能晋升的缘由首要有两点。1）因为本文设想的收集接口经由进程DMA体例实现数据负荷的搬移，而非经由进程CPU遏制显式的搬移，因此缩减了数据包的发送和领受延时，减低了处置器核间通讯带来的机能消耗；2）收集接口接纳的DMA传输体例削减了CPU对数据包的干涉干与，使得CPU能加倍专一地遏制数据运算，因此操纵法式的并行计较机能获得了晋升。
《微机道理与接口手艺》是高职高专计较机及相干专业?的一门专业底子课，同时也是一门实际性和操纵性很强的课程。颠末实际和测验考试两方面的讲授，使先生把握微型计较机的根基使命道理，汇编说话法式设想的根基体例，微机体系与输入输入装备的典范接口电路和接口手艺，并能综合操纵软、硬件手艺阐发明实标题题目。《微机道理与接口手艺》这门课程的进修触及到良多先行课程，比方《摹拟电子手艺》、《数字电路》等，这些课程的进修成果常常对本课程的进修有必然影响，加上本课程的讲授内容较多，各个常识点之间彼此穿插又组成懂得上的坚苦，须要先生影象的内容太多，致使先生学起来较坚苦，从而落空了进修的决定信念，达不到预期的讲授成果。针对如许的近况，作者连系本身的讲授实际，谈谈对该课程讲授的思虑。
一、让先生充实熟悉到该课程的首要性，前进先生的进修能源及乐趣
跟着高校的扩招，失业压力的增大，先生紧密亲密的存眷所学的常识是不是能够或许或许或许或许增进本身将来的失业和成长，高职先生尤是如斯，以是在讲授进程中常常有先生发问说《微机道理与接口手艺》这门课程艰涩难明，进修它有甚么实际意思，对我此后的进修和成长有甚么感化。对先生的发问我思虑：实在在讲授进程中第一节课是很是关头的，在第一节课里教员应当将本课程的内容遏制全体的先容并且要告知先生进修该课程的意思。《微机道理与接口手艺》首要报告微型计较机的根基使命道理，汇编说话法式设想的根基体例，微机体系与输入输入装备的典范接口电路和接口手艺三局部内容。第一局部内容的进修有益于先生对微机使命道理有深切地领会，间接地操纵在嵌入式计较机、主动节制等方面，把握它也有益于对后续课程的进修，比方《操纵体系》、《编译道理》等，并且这一局部内容中先容到的计较机内部各部件的布局又是汇编说话法式设想的底子。第二局部先容的汇编说话法式设想是咱们和计较机不异最间接的体例，若是咱们想处置计较机迷信方面的使命的话，汇编说话的底子是必不可缺的，因为咱们的使命平台、研讨东西都是机械，咱们经由进程汇编说话和机械互换，出格在和硬件干系很是紧密亲密的法式或要前进运算速度的法式，即便是 C 说话也会有些力有未逮，而汇编说话则能够或许或许或许或许很好取长补短，最大限制地阐扬硬件的机能。因为汇编说话和硬件紧密亲密相干，以是第一局部内容的进修必然要打好底子。第三局部内容是一些常常操纵且典范的芯片，使先生能深条理的懂得微机体系，为今掉队修其余芯片打下底子。只需让先生熟悉到本课程的进修确切能对本身的失业和将来成长有用，才能激起先生进修的乐趣和能源，前进主动进修的热忱。
二、改良讲授体例，前进讲授成果
《微机道理与接口手艺》这门课程中有一些内容确切比拟笼统，难于懂得，又有良多常识点须要先生影象，以是光有进修的热忱还不够，精确的进修体例才能有事半功倍的进修成果。
1、在先生进修进程傍边，要不时鼓动勉励先生
《微机道理与接口手艺》这门课程会分章节报告组成微机的中间处置器，体系总线，存储器，输入输入装备和一些典范的接口电路和它们的使命道理。咱们晓得微机是一个无机的全体，要讲清晰任何一个部件的使命道理都不能够或许或许或许或许只零丁将这一部件拿出来讲，必然触及到其余新部件，而其余新部件咱们还没打仗到，以是常常显现一个常识点还没讲清晰，又显现新的疑难，在全数课程的进修傍边疑难会一向存在，直至该课程竣事，也便是说只需到学期末一切的疑难才能搞清晰。另有这门课中最难的处地点第二章，本章常识懂得起来坚苦，并且有大量内容（几近全数内容）请求在懂得的底子上影象以便为后续的进修奠基底子，而这时辰候先生方才起头打仗这门课程便一会儿感觉很难，轻易发生抛却的思惟。以是教员在全数学期别是学期月朔定要不时鼓动勉励先生：进修中存在标题题目是很通俗的，跟着进一步进修标题题目会获得处置，关头是对峙，成立进修决定信念。
2、对笼统的观点和使命道理，教员要经心设想讲堂讲授，使艰涩难明的常识变得浅近易懂
讲堂讲授是使先生获得常识最有用最快捷的体例。在讲授进程中，真正做到“以先生为本”，前进讲堂效力，我的体味是经心的遏制公道、有用的讲堂讲授设想。公道、有用的讲堂讲授设想能够或许或许或许或许在最短的时辰获得最好的讲授成果。比方，本课程的讲授支配中，先讲cpu内部寄放器后讲存储器分段，讲cpu内部寄放器时就要触及到存储器分段，如许一来常识点前后穿插多，先生听不大白，教员也会感觉讲不清晰。换种思绪，从头调剂一下挨次，先先容存储器分段，讲清晰四种段、段地点和偏移地点和物理地点的组成，再先容cpu内部寄放器，4个段寄放器别离寄放4个段的段地点，地点指针寄放器和指令指针寄放器用来寄放偏移地点，如许讲适合先生接管常识的纪律，用时较少并且讲授成果好。
3、接纳多媒体讲授手腕，更高效地实现讲堂讲授使命
跟着信息手艺的成长，多媒体手艺在讲堂讲授中获得了普遍的操纵。多媒体计较机使图、文、声、像集于一体，使讲授内容笼统活泼富有传染力，使笼统标题题目笼统化。一些笼统观点在纯真说话讲授的环境下，理性材料缺少，压服力不强，经由进程多媒体能够或许或许或许或许把笼统的实际和笼统的模子详细笼统地展此刻屏幕上赞助先生懂得。比方讲存储器分段时，说到存储单位物理地点唯一而逻辑地点不唯一时良多先生感到很猜疑“逻辑地点不唯一”，传统讲授手腕凭教员一张嘴、一根粉笔、一块黑板偶然很难讲清晰，这时辰候接纳多媒体动画的情势将存储器分段遏制演示，它能够或许或许或许或许直观笼统地让先生看出段与段之间的一种堆叠干系，某个存储单位既属于A段又属于B段，从而得出这一存储单位逻辑地点不唯一，既记着了论断又很好的懂得了论断推导的全数进程。
4、正视实际关头
参考文献:
[1] 胡汉才,单片机道理及接口手艺[M]. 北京,航空财产出书社,1998:145-200.
20世纪70年月大规模集成电路手艺的成长促生了第一台微型计较机，至今，微型计较机手艺在短短三四十年的时辰里已不可摆荡地成长成为计较机手艺范畴的一个首要的分支，普遍深切地渗入到财产节制、仪器仪表、花费产物、汽车、办公主动化和通讯等范畴，从微节制器的品种、布局、功效、机能、价钱、出产工艺到开辟体例等都以迅猛的势头疾速成长。这无疑对微型计较机人材的顺应性提出了更高的请求。高校开设的“微机道理与接口手艺”是电子、主动化、通讯、计较机相干专业一门实际与实际接洽很强的专业底子课程，具备很高的合用价格，起到承先启后的首要感化，其讲授品质的黑白间接影响着先生综合才能的培育与前进。为了更好地知足社会和企业对具备妙手艺操纵型人材的请求，加重教员讲授的压力，连系本身讲授和实际，谈几点体味和鼎新的新思绪。
一、支配好公道的讲授打算
“微机道理与接口手艺”课程通俗支配在大学二年级放学期或三年级上学期，因为内容多、难度大，初度打仗微机的大多数先生对其缺少精确的认知，其心思上对之有必然的害怕，以是制定的讲课打算应重点凸起、条理清晰、由浅入深按部就班。
1.重点凸起、条理清晰
从今朝的讲授培育打算来看，“微机道理与接口手艺”课程的学时通俗为60～70学时。在课时这么少的环境下要实现绝对较多的内容，支配讲授的重点就应放在合用性的实际常识上。为此应遵守以下两个准绳：起首是可行性。按照先生现有的实际储蓄、企奇迹现阶段对微机人材的请求和学院呼应的装备前提等底子环境，将有合用价格的内容公道地有重点地支配进课程或过度增强。其次是拓展性。为到达合用性强的特色，在讲授打算支配进程中，插手对常识纵向和横向的延长，指点先生主动思虑，鼓动勉励先生对所进修内容在实际的操纵中会商，遏制更深条理的研讨。只需如许，书籍上的常识才能真正成为本身的常识。
2.由浅入深、按部就班
在“微机道理与接口手艺”课程之前先生已遏制了大学物理和电子手艺的进修。为了更好地跟尾，教员在制定讲授打算时应从先生已进修过的数制转换、编码、存储器等常识脱手逐步深切到微机道理其余未知的范畴，由浅入深地支配好课程打算，渐渐地培育先生乐趣。如斯支配易于先生接管常识，起到了很好的承接感化。颠末在集美大学信息工程学院、理学院和诚毅学院的实际讲授标明，如许的课程支配很受先生接待。
二、挑选适合的讲堂讲授体例
理工学科的课程内容绝对死板又难以懂得，以是就加倍请求实际讲授应当针对性地追求矫捷的讲授体例。适合“微机道理与接口手艺”的讲堂讲授体例良多，如开导式讲授法、渐进式讲授法、比拟式讲授法、归结式讲授法等。这些体例综合操纵在讲堂讲授中，对讲授品质有很好的保障。但针对差别的先生也必须有各自的偏重体例，才能到达最好成果。上面之前两种体例为例遏制切磋。
1.开导式讲授
理工课程内容的松散性很轻易组成讲堂空气烦闷，组成填鸭式的教员一言堂。比方信息工程学院的先生特色是退学成绩好，底子常识比拟踏实，但毛病谬误是思惟不够活泼，最轻易组成暮气沉沉的讲堂。若安在讲授中变更先生主动性，是改良讲堂空气、前进先生进修成果的首要关头。以是针对信息工程学院的先生，更适合较多地接纳开导式讲授，以变更先生进修热忱与乐趣，增进先生特征成长。这就请求在讲授中按照讲授内容的铺展由表及里按部就班地不时引出标题题目，开导先生去思虑、阐发标题题目，直到提出处置标题题方针体例或路子。比方在传授算术运算指令时，起首指点先生回想标记寄放器的布局和数制计较时的补码运算，在此底子上再细心讲授算术运算类指令的功效。有了杰出的实际底子，再举一例题：十进制转十六进制的转换法式，用传统的挨次布局算法详实地讲授转换的进程。下一步便是指点先生思虑传统算法的缺少，有的先生就提出计较太繁复、布局不公道，因此更深地指点若何处置这个标题题目，请求先生经由进程讲堂操练、课后功课或上机测验考试实现新的计较法式。反应的成果是有的先生挑选操纵轮回布局、有的挑选进程挪用，都大大地简化了转换法式，到达了预期的成果。最初指点先生操纵后续的宏或间断的常识实现呼应的编程，进一步拓展先生思绪，为进修后续的常识打下伏笔。
开导式讲授夸大先生是讲授的主体，变更先生的进修主动性。教员要淡化规范谜底，鼓动勉励先生多向思惟，弱化思惟定势。“微机道理与接口手艺”讲授中针对信息工程学院的先生接纳开导式讲授，操纵先生绝对照拟踏实的实际常识为底子，对先生的疑难不作正面回覆，开导先生自力思虑，培育先生自力处置标题题方针才能，发挥讲授民主，用标题题目指点先生顺应教员的思绪不时思虑，主动阐发标题题目，找到标题题目地点并终究找到处置体例。
2.渐进式讲授法
渐进式讲授法是指操纵已有的常识作为新常识的底子和门路，矫捷操纵常识点之问的横向接洽关系和纵向条理，由浅入深、由易到难、按部就班的讲授体例。此体例在实际中首要针对集美大学诚毅学院的先生，他们的特色是思惟活泼、富有特征，可是底子常识绝对软弱。比方在讲授存储器时先是从上学期先生方才学过的触发器脱手，进入到由触发器组成的存储器单位，将新常识铺垫在先生已有的常识布局上，有了这个底子再进一步讲授CPU对存储器的构造、若何寻址，先生自可是然进入所授新常识的环境中。如许由浅入深，层层递进，适合认知纪律，有益于先生体系周全地懂得进修内容。
三、鼎新传统的测验考试情势
在以往的测验考试讲授中，测验考试内容常常以考证实际常识为首要方针，如许支配旨在让先生经由进程测验考试课程加深对实际常识的影象和懂得，使测验考试讲授成为讲堂讲授的无限延长。在测验考试课中，先生用同一的情势，没法将本身的缔造性设法和测验考试课程连系起来，也没法矫捷地将所学的实际常识和测验考试内容连系起来。因为测验考试内容和讲堂讲授内容过量频频，没法激起先生对测验考试课程的乐趣；现测验考试证性测验考试过量，先生也很难去真正地思虑、阐发标题题目，落空了前进脱手才能的机遇。转变传统测验考试进程中以考证性为主的测验考试情势，以现测验考试证为底子，增添测验考试的拓展性、挑衅性和综合性，真正到达让先生在测验考试关头中前进脱手才能、熬炼思惟才能的方针。
1.改考证性测验考试为指点性的测验考试
教员仅供给测验考试方针和请求，指出测验考试的标的方针，先生提早到藏书楼或网上查阅相干材料，设想测验考试打算，编写相干的流程图和预习法式。在测验考试中的使命是发明标题题目并处置标题题目，最初获得测验考试成果。先生应按照本身的测验考试进程撰写测验考试报告，首要的关头是报告中必然要包罗测验考试中各自碰到的标题题目，处置打算是甚么；若是终究也未能处置标题题目，要阐发缘由并斟酌能够或许或许或许或许的处置打算。同时教员也能够或许或许或许或许构造先生互换，分组会商，对各组测验考试成果与报告睁开阐发，从而前进先生的研讨才能和迷信测验考试才能。
2.增强到场实际的主动性
为了充实变更先生的主动性和客观能动性，实际中还引入鼓动勉励机制。每一个能提早实现测验考试使命的先生都无机遇从教员那边随机的获得一道拓展性的标题题目，这个标题题目是教员按照先生后面实现使命的详细环境、碰到的标题题目和存在的缺少或是但愿其在某一方面有更深的思虑而针对性地提出新使命，是本次测验考试的稳固和延长。等学期竣事后遏制统计，实现拓展使命多的先生就无机遇测验考试测验免试。因为新使命是先生主动请求的，再加上鼓动勉励机制，故先生主动性很是高，处置标题题方针主动性很强，收成也更大。
3.充实操纵好课外时辰
论文择要：本文阐述了激光探测体系信息接口手艺；会商了激光探测接口的通俗设想思惟。
1弁言
激光具备波长单一和杰出的标的方针性，以是和传统的探测体例比拟，激光探测具备精度高，抗搅扰才能强等特色，在激光测距、激光雷达、激光告警、激光制导、方针辨认等军事范畴，都获得了普遍操纵。针对差别兵器体系的须要，激光探测体系接口显现出多样性。
最近几年来，跟着操纵须要和集成化度的增添，激光探测系内部、激光探测体系和各兵器平台之间集成了差别厂商的硬件装备、数据平台、收集和谈等，由此带来的异构性给探测体系的互操纵性、兼容性及光滑进级才能带来了标题题目。
对激光探测体系而言，接口手艺的设想是全数体系集成的关头手艺。一个激光探测体系的设想、实行，有很大的使命量是在接口的处置上，好的接口设想能够或许或许或许或许前进体系的不变性、运转效力、进级才能等，本文以激光探测体系接口手艺为研讨东西，侧重阐发其接口手艺典范、设想斟酌身分和考证体例。
2激光探测体系几种首要接口手艺
接口是多身分或多体系之间的大众边境局部，对激光探测体系的接口包罗机械接口、电气接口、电子接口、软件接口等，本文侧重会商电子接口。按物理电气特征别离，常常操纵的激光探测体系接口典范可分为以下几类：
1TTL电平接口：最通用的接口典范，常常操纵做体系内及体系间接口旌旗灯号规范。驱动才能通俗为几毫安到几十毫安，在激光探测体系中首要操纵是作为长间隔的总线数据和节制旌旗灯号的传输
2CMOS电平接口：速度规模与TTL相仿，驱动才能要弱一些。
3ECL电平接口：为高速电气接口，速度可达几百兆，但呼应功耗较大，电磁辐射与搅扰与较大。
4LVDS电平接口：在规范中保举的最大操纵速度是655Mbps，电流驱动情势，旌旗灯号的噪声和EMI都较小。
5GTL接口电平：低电压，低摆幅，常常操纵作背板总线型旌旗灯号的传输，固然操纵频次通俗在100MHz以下，但回升沿通俗都比拟陡，出格是对沿敏感的旌旗灯号，如时钟旌旗灯号。
6RS-232电平接口：为低速串行通讯接口规范，电平为±12V，用于DTE与DCE之间的毗连。RS-232接口接纳不均衡传输体例，收、发真个数据旌旗灯号是绝对旌旗灯号地的电平而言，其共模按捺才能低，传输间隔近，多用于点对点接口通讯。
7RS-422/RS-485接口：接纳均衡体例传输，接纳差分体例，使其在通讯速度、抗搅扰性和传输间隔较RS-232接口有较大改良。多用于多点接口通迅。RS485电平接口可驱动32个负载，忍耐-7V到12V共模搅扰。
9光断绝接口：能实现电气断绝，更高速度的器件价钱较高贵。
10线圈耦合接口：电气断绝特征好，但许可旌旗灯号带宽无限
11以太网：常常接纳的是10Base-T和100Base-T两种支流规范，首要操纵激光探测体系和分体系之间的接口通讯和数据传输。以太网接口具备性价比高、数据传输速度高、资本同享才能强和普遍的手艺撑持等浩繁长处。
12USB接口：USB总线接口是一种基于令牌的接口，USB主节制器播送令牌，总线上的装备检测令牌中的地点是不是与本身合适，经由进程发送和领受数据对主机作出呼应，其最大的长处是装配设置装备摆设简略。
3激光探测体系接口打算设想斟酌身分
跟着大规模数字处置芯片和高速接口芯片的迅猛成长，激光探测体系也显现出智能化、小型化、模块化的趋向。在激光探测体系中，信息接口的设想逐步向规范化、收集化、多节点、高速等标的方针展
3.1接口旌旗灯号传输中的搅扰噪声
3.1.1接口旌旗灯号传输中的首要搅扰情势
a)串模搅扰：杂散旌旗灯号经由进程感到和辐射的体例进入接口信道的搅扰。串模搅扰的发生缘由首要是传输中插件等所发生的打仗电势、热电势等噪声引发的。
b)共模搅扰：搅扰同时感化在两根旌旗灯号来回线上，并且幅指不异。共模搅扰发生的缘由，首要是传输线路较长，在发送端和领受端之间存在着接地的电位差。
3.1.2接口旌旗灯号传输中的抗搅扰办法
a)传输线的挑选
为了按捺因为杂散电磁场经由进程电磁感到和静电感到进入信道的搅扰，接口传输线应尽能够或许选用双绞线和屏障线，并将屏障层接地，并且屏障层的接地要于激光探测体系一端浮地的布局情势共同，不要将屏障线层看成旌旗灯号线和公用线。
b)传输线的均衡和婚配
接纳均衡电路和均衡传输布局是按捺共模搅扰的无力办法。今朝普遍操纵的是差分式平衢性线电路，比方RS-422/RS-485规范串口电路。
接口旌旗灯号传输时还要斟酌与传输线特征阻抗的婚配标题题目。通俗长线传输的驱动器领受器都合用于驱动特征阻抗为50Ω—150Ω的同轴电缆和双绞线，通俗接口领受器的输入阻抗要比传输线的特征阻抗大，因此要设法将二者婚配，最好将发送端和领受端婚配。
节制旌旗灯号线的详细设置装备摆设：节制旌旗灯号线要和强电、数据总线、地点总线分隔，尽能够或许选用双绞线和屏障线，并将屏障层接地。
c)断绝手艺：电位断绝是常常操纵的抗搅扰体例，接口旌旗灯号接纳光电断绝和电磁断绝能够或许或许或许或许堵截接口表里线路的电气毗连，从而削弱露流、地阻抗耦合等传导性搅扰的影响。
3.2接口硬件的挑选准绳：
3.2.1为各类接口挑选适合的总线接口芯片、接口总线，并设想详细的接口电路。
3.2.3挑选接口芯片时应按照激光探测体系CPU/MPU典范，总线典范／宽度和体系所实现的功效并按照高效、经济、靠得住，便利、简略的准绳来必定。
3.2.4设想详细的接口电路应详细斟酌电源标题题目
3.2.5数据／号令的锁存和驱动
激光探测体系内部及激光探测体系和其余体系间实行数据／号令传输时，通俗接纳数据锁存手艺来顺应两边读写的时辰请求。
3.3接口的及时性
因为激光探测体系对数据处置和传输的及时性请求很高，设想时要使时钟发抖、通道间时延、使命周期失真和体系噪声最小化，以是设想接口时尽能够或许选用高通讯速度和同步使命体例。
接口软件的设想准绳
同步通讯体系软件设想要充实斟酌数据流量的节制，最好在数据发送方发送数据时每隔一段时辰拔出一段余暇时辰，从而保障数据同步传输的靠得住性。
异步通讯体系软件设想要充实斟酌公道的数据校验体例，能够或许或许或许或许按照体系请求挑选冗余校验、校验和、冗余校验的体例。
4激光探测体系接口打算设想考证
构建高速有用的激光探测体系接口是很是有挑衅性的，并且设想者须要在设想接口前后就斟酌多个身分，详细的体系级的考证都是必须的。
4.1设想前的考证
基于指令集摹拟器和硬件摹拟器软硬件摹拟手艺是一种高效、低价钱的体系考证体例。接口设想软件接纳汇编，C，C++等说话编写，用户编写的接口源法式颠末穿插编译器和毗连器编译，输入到软件指令集摹拟器遏制软件摹拟。而接口硬件考证则接纳硬件描写说话如VHDL设想，颠末编译后由硬件摹拟器摹拟。但设想前的考证也有必然的规模性，比方只能考证数字接口和考证环境抱负化等毛病谬误。这些都须要设想后的考证
4.2设想后的考证
最罕见的考证体例是建造摹拟激光探测体系内部接口和体系间内部接口的通用旌旗灯号源，通用旌旗灯号源能够或许或许或许或许摹拟探测体系内部的如主回波、时统、显现、键盘等旌旗灯号，也能够或许或许或许或许摹拟输入内部操控号令，并将激光探测体系状况、丈量数据等信息显现输入。
电子信息工程专业作为实际性、操纵性很是强的理工科专业，先生必须具备踏实的底子实际常识，具备较强的测验考试手艺，此后才能顺遂地处置电子装备和信息体系的保护和研发。要实现这个方针，必须很是正视相干课程的扶植，搞好测验考试讲授鼎新。而单片机道理与接口手艺课程作为电子信息专业的一门专业主干课程，其操纵性很是强，设想性测验考试开设品质对先生此后失业、使命相称首要。
一、讲授近况
单片机道理与接口手艺课程是电子信息工程专业焦点课程之一，实际的首要性显而易见，但在测验考试讲授方面多数仍是逗留在传统的测验考试情势上，离培育先生实际脱手才能和立异精力另有差异。良多先生反应，课程进修上去实际根基把握了，考证性测验考试也能顺遂实现，但要真正实现一个实际名目时，却无从脱手。显现这类景象缘由是多方面的，笔者以为首要有：
1.讲授情势方面的缘由。传统讲授体例中，教员首要正视于实际的完整性和常识布局的完整性。实际上从单片机的布局讲起，尔后讲汇编指令和c说话编程，再讲硬件接口及相干的法式编写，最初讲一两个实例，课时也就差未几用完了，再想讲其余东西就不时辰了。WWW.133229.cOm测验考试也正视根基道理和根基体例的练习，为了让先生熟悉单片机的根基组成和根基指令，所开出的测验考试就占了大局部测验考试课时，最初只能做几个综合性测验考试或做一个简略的设想，如许就竣事了全数课程的进修。
2.教员方面的缘由。自从高校扩招此后，先生的数目剧增，而教员并差别比例增添，教员承当的课时量太大，讲授压力太重。详细到单片机道理与接口手艺这类专业性和测验考试性都很是强的课程，存在着精力投入不够的标题题目。若是要鼎新测验考试讲授的情势，以设想性测验考试为主的话，教员就要投入很是多的精力。
3.评估体系方面的缘由。就评估体系而言，今朝通行的依然因此分数的凹凸来评估先生进修成绩的黑白。通俗接纳日常平凡成绩、测验考试成绩、测验成绩各占总成绩的必然比例来获得先生课程的最初得分。对有些课程来讲这类体例是比拟迷信的，但对单片机道理与接口手艺课程，就会存在这些标题题目：学天生绩不低，但一旦面对实际标题题目时，无从脱手，不到达本课程的讲授方针。
二、处置对策
为前进单片机道理与接口手艺课程讲授品质，培育先生处置实际标题题方针才能，笔者以为，前进设想性测验考试开设的品质是讲授鼎新的重点，应当从以下几点来鼎新：
1.讲授情势。提出和接纳新的讲授情势，测验考试开设要出格正视开出的设想性测验考试品质。新的讲授情势首要包罗实际讲授和测验考试讲授两个方面。在实际讲授中，单片机的布局和根基指令讲授要精，应经由进程实例来将相干的常识串起来，力图经由进程详细实例的讲授到达以较少的实际课时就让先生真正把握单片机的布局和指令的方针。在测验考试方面，则接纳以开设设想性测验考试为主、考证性测验考试为辅的体例，并前进测验考试课的课时数。恰当开设考证性测验考试，在讲堂内只做1～2个，而将大局部测验考试内容放在讲堂外，由先生经由进程开放测验考试室零丁实现。增添较多的设想性测验考试，供先生选做，在教员经心指点下，让先生在课外筹办，课内实现，实在前进先生的实战手艺。
2.教员本身的定位。教员应自发前进本身做项方针才能，并保障充足的精力投入到讲授中去。教员要正视日常平凡堆集，一方面，要本身脱手，经心建造好几个作品。别的一方面，也能够或许或许或许或许经由进程提出选题，指点先生去做，将实现后的作品及文档全数存档。只需经由进程2～3年的堆集，就能够或许或许或许或许够组成难度、条理辨别较为公道的名目选题库和作品库，既为后续班级的讲授成立了杰出的前提，对后续先生的测验考试起到树模和引领感化，又为此后的讲授使命加重了承担。要做好这些，就请求教员充实明白本身职责，安稳成立以讲授为中间的看法，保障有充足的精力投入讲授中。
3.评估体系。作为评估体系，要转变传统的根基因此分数论豪杰的情势。单片机道理与接口手艺课程若是只是把握了一些实际常识而不实战才能，分数再高都不能算是学好。作为对先生的评估，笔者以为必然成立以实际才能为主体的评估体系，经由进程对先生做的名目难易程度、名目实现的成果等验收环境来给出适合的评估。
三、设想性测验考试开设与评估体系成立中要正视的几个标题题目
想搞好单片机道理与接口手艺课程扶植，前进先生的实战才能，就要以设想性测验考试的开设为重点来遏制全体设想。笔者以为须要出格正视抓好以下四个跟尾：
1.实际与测验考试的跟尾。实际讲授是单片机道理与接口手艺课程讲授中必不可少的组成局部，但其开设体例不能接纳传统的讲授体例，而应设想出一种名目讲授或称为专题讲授的情势来遏制。起首，要讲透底子局部，笔者以为能够或许或许或许或许分红单片机的内部布局、单片机的指令体系、法式编写的根基思惟、硬件接口构建等四个专题遏制。其次，要针对课程特色，做好五个简略名目，如内部间断的操纵、按时器间断的操纵、并口的扩大、串口通讯、ad和da转换。最初，要对相干常识点周全整合，综合练习练习，实战2～3个较为庞杂的综合性名目，遏制道理图阐发、算法设想和法式阐发，并建造出作品遏制演示。按这类思绪设想，实际讲授大抵课时数为36～48个课时，测验考试课时数为24～36个课时。
据此阐发，测验考试讲授则应充实正视设想性测验考试的开设。与实际讲授绝对应，每讲完一个名目，就要依靠该名目开设一个设想性测验考试，每一个测验考试3～5个课时。经由进程简略的5个名目和较庞杂的2～3个项方针练习后，先生能把握单片机开辟和设想与什物建造的根基体例和手艺。当堆集了2～3年后，有了良多已胜利的名目可参照时，差别的先生就能够或许或许或许或许够选做差别的设想性名目。在遏制单片机道理与接口手艺的课程设想时，则应请求先生在设想性测验考试的底子长进一步深切，将多个局部综合在一路设想建造一个更庞杂、具备较完整功效的实际体系。这是一个由实际动身，经由进程底子测验考试、简略的设想性测验考试、庞杂的设想性测验考试，最初实现庞杂的课程设想进程，适合按部就班的讲授纪律，实现了该课程实际与实际的完善连系。在此进程中，设想性测验考试的开设根基笼盖了单片机道理与接口手艺课程的一切常识点，使先生安稳把握根基实际，谙练把握根基设想思绪，综合操纵根基设想体例，从而到达学乃至用的底子方针。
2.考证性测验考试与设想性测验考试的跟尾。考证性测验考试是指为考证已进修过的实际常识所设置的测验考试；设想性测验考试是指给定测验考试方针请求和测验考试前提，由先生自行设想测验考试打算并加以实现的测验考试。考证性测验考试作为一种传统的讲授体例，在此刻的测验考试讲授中也另有必然的感化，可为设想性测验考试的开设供给一些须要的底子。此刻的考证性测验考试通俗是在呼应的测验考试箱上实现，经由进程开设1~2个考证性测验考试能够或许让先生领会单片机的根基组成和根基使命道理，以是在开设设想性测验考试前开设考证性测验考试是很是须要的。同时，一些设想性测验考试的开设可在测验考试箱上对考证性测验考试遏制革新而成，出格是对起头的简略的设想性测验考试更是如斯。比方一些考证性测验考试，一切的电路硬件在测验考试箱中是现成的，同时给出呼应的测验考试法式典范，先生就能够或许或许或许或许够在测验考试箱上遏制考证，对所做测验考试的功效遏制阐发。教员只须要在实际讲授时将法式流程图和触及的算法报告清晰，最初请求先生去编写法式，尔后再遏制功效考证便可。接纳这么一种由考证性测验考试作为底子并遏制革新的体例对以根基道理的把握为方针的简略的设想性测验考试具备很强的可操纵性，有益于考证性测验考试到设想性测验考试的天然跟尾。
3.讲堂与课外的跟尾。设想性测验考试开设要做好讲堂与课外的跟尾。因为设想性测验考试是要先生自行设想测验考试打算并加以实现的测验考试，一切的测验考试打算不能够或许或许或许或许仅在几个课时的测验考试课上实现，首要使命要在课外实现。一方面，测验考试打算的制定、道理图的设想、什物的建造等首要在课外实现，测验考试课中首要是在教员的指点下遏制调试和测试。别的一方面，设想性测验考试很难一次性胜利，常常须要屡次测验考试、频频批改才行，这些必须在课外实现。要使设想性测验考试真正到达较好的成果，除在实际讲授中要正视和测验考试讲授跟尾外，课外的跟尾出格首要，要做好测验考试室开放，让先生在课外能够或许或许或许或许较便利地操纵测验考试室的资本，也应鼓动勉励先生推销一些比拟简略的单片机开辟东西，如简略纯真开辟版、烧录器等。
4.评估规范的再定位与评估体系成立的思绪。考证性测验考试常常只触及一门课程的一个章节或一个常识点的内容，先生经由进程考证性测验考试，能够或许或许或许或许使所学实际常识详细化和笼统化，加深对所学常识的懂得与把握，培育根基脱手才能。设想性测验考试凸起它的自立设想性，能够或许或许或许或许是单一常识的操纵，也能够或许或许或许或许是多常识点的综合操纵，给出测验考试方针、请求和测验考试前提，由先生自行设想测验考试打算并加以实现，以是设想性测验考试带有摸索性、研讨性，在时辰上也须要课内与课外相连系。
因为考证性测验考试与设想性开设的方针差别，以是终究的查核体例也差别。对考证性测验考试，教员能够或许或许或许或许间接按照先生所做的测验考试报告评判其测验考试成绩。传统的做法是百分制。通俗每一个测验考试成绩包罗三个局部：测验考试预习（20分）、测验考试操纵（40分）、测验考试报告（40分）。操纵传统的百分制，能够或许或许或许或许评估先生是不是把握了根基实际和设想体例。但设想性测验考试所触及的常识点数目差别，综合操纵的成果差别，设想打算是不是恰当，步骤是不是简略纯真可行，测验考试的本钱、效力是不是使人对劲等等，都不能一律而论，因此须要连系各方面遏制综合的评定。设想性测验考试的查核要贯串如许一个准绳：淡化成果，正视进程。对设想性测验考试咱们更正视先生在全数设想进程中的表现，而测定成果只作为查核的首要身分。先生在设想打算中是不是有独到新奇的设法，全数测验考试思绪逻辑是不是清晰，测验考试进程是细节周密仍是捉襟见肘，成果是不是可托等都是评定设想测验考试成绩的首要身分。查核中要充实鼓动勉励和必定先生在设想进程中所表现出的勇于挑衅、主动进修、斗胆立异的精力，和由此带来的思惟水安然平静实际程度的周全前进。
因此，设想性测验考试不宜接纳传统的百分制，笔者以为，宜接纳优、良、中、合格、不合格5个层次来遏制评定。起首明白“优”和“合格”的规范，在“优”的规范下，恰当降落一点作为“良”的规范，“合格”规范高一点作为“中”，达不到“合格”规范的就鉴定为“不合格”。比方，每一个名目都设定多个方针，完整到达方针并有所立异的评为“优”；完整到达方针而无立异的可评为“良”；实现首要方针可评为“中”；实现局部方针，能表现设想者把握了根基相干底子常识则可评为“合格”；不实现任何方针，或不做的评定为“不合格”。如许就应在设定测验考试方针上动手，针对详细的测验考试遏制差别的设定，才能比拟精确地定性评估先生的测验考试才能，这一点仍需在实际中不时摸索和改良。
四、结语
中图分类号：G642 文献标识码：B
文章编号：1672-5913 (2007) 20-0077-04
1弁言
今朝，我国计较机专业的讲授情势首要仍是从底子实际到专业实际，实际关头较少，这就致使了先生厌学，眼妙手低，本科毕业连根基的编程手艺都不具备，从而，在失业市场上一败涂地。这些成果又使在校先生加倍懊丧，进一步影响其进修的主动性。中国要成长IT财产，必须鼎新计较机专业的讲授情势。
印度是一个贫困掉队的成长中国度，软件业的成绩却环球注视。印度的软件人材首要是经由进程职业教导而不是高档教导来培育的，从而大大降落了培育本钱和操纵本钱，延长了培育周期。其讲授不是按从底子实际到专业实际，再到练习的途径，而是把挨次倒置过去，先从做起头，在做的进程中，先生如碰到标题题目，再以此标题题目为基点去进修专业实际。先生一退学，便要做名目，培训中间把所承接的大名目分化成一个个小名目，尔后请求每一个先生实现一个小名目，让先生在实现项方针进程中进修。培训中间的先生最月朔年都在公司练习，堆集使命经历，同时也给企业供给深切领会雇员的机遇。
咱们鉴戒印度成长软件业的胜利经历，连系多年处置计较机监控的名目经历和处置讲授的心得体味，提出一种“乐趣合用法式的演示+常识点+乐趣合用法式的仿照+综合练习+学术论文”的讲授情势[1]，指点先生布满乐趣地研讨手艺，最初逐步成为计较机监控方面的专家，并谙练把握计较机专业的底子实际与编程说话。
2计较机监控手艺的特色与首要手艺
计较机监控体系因此监测节制计较机为主体，加上检测装配、履行机构与被监测节制的东西共同组成的全体。在这个体系中，计较机间接到场被监控东西的检测、监视和节制。检测首要是经由进程传感器和呼应的输入模块来获得被监控东西的状况数据，监视首要是对状况数据遏制阐发后给操纵员供给手动操纵的参考，节制则是手动或按照必然的战略主动地对被监控东西履行呼应的操纵。
传统的检测与节制所操纵的模块通俗接纳RS-232接口，因为该接口简略靠得住。跟着收集手艺的成长，接纳收集接口RJ-45的模块逐步增加。监控用的计较机通俗称为主控机(或上位机)，各类检测与节制模块或嵌入式体系通俗称为受控机(或下位机)。主控机软件通俗接纳高等说话(如Visual Basic 6.0，简称VB)遏制开辟；受控机软件不软件界面，仅实现相干的逻辑功效，通俗接纳C说话、汇编说话等遏制开辟，经由进程调试后，再下载到受控机体系中。主控机经由进程RS-232/RJ-45接口与受控机通讯，遏制数据的查问与号令的发送。各类节制战略、装备的状况等的保管，都须要操纵数据库手艺。因此，实现一个计较机监控体系，须要综合操纵诸多计较机的底子实际与编程说话：计较机接口手艺、计较机收集、数据库体系、VB与C说话等，操纵计较机监控手艺作为计较机专业实际练习的主线，具备很高的操纵性和极大的意思。
3仿真软件的设想
进修计较机监控手艺，须要采办呼应的硬件模块，从而在必然程度上限制了该手艺的推行。本文提出了一个基于RS-232的仿真模块的可视化模子，在此底子之上设想了可视化的仿真数字I/O模块，摹拟量输入模块，并设想了对应的通讯和谈。主控软件与仿真模块之间的通讯经由进程假造串口实现，从而，到达在计较机房零本钱搭建计较机监控体系平台的成果。
RS-232/RJ-45和谈转换器能够或许或许或许或许用于实现计较机监控体系的长途处置，也能够或许或许或许或许用于将通俗的输入模块转换为仿真的收集传感器。
3.1仿真模块的可视化模子
基于RS-232接口的仿真模块的可视化模子如图1所示。模块表现区用来摹拟实际的模块，对数字量输入模块(Digital Input Module，DIM)，输入开关按照设定的时辰随机闭合/翻开，并经由进程图形表现；对数字量输入模块(Digital Output Module，DOM)，用有源电路回路表现输入开关的状况，比方，开封闭合，播放铃声或灯亮等；对摹拟量输入模块(Analog Input Module，AIM)，用图形表现检测回路，并在检测点中间显现温度的原始数据。每一个模块都设置数据领受和发送唆使灯，显现数据收发的状况。
功效按钮区为体系设置按钮和封闭法式按钮。体系设置首要实现串行通讯的端口号、波特率、校验码、开头码、模块地点等的设置，对DIM模块，还须要设置随机切换输入开关所须要的时辰段。
和谈描写区显现本仿真模块合用的通讯和谈，包罗和谈的格局及其详细的寄义。
数据领受区显现领受到的主控法式发送的原始数据包，以字节情势显现；数据呼应区则发送对应的呼应数据包，也因此字节情势。
操纵此可视化模子设想的软件界面，操纵便利，静态成果好，仿真模块的开关状况、温度数据、数据收发状况和传输的数据均一目明了。与什物模块比拟，不须要物理连线，也不须要旌旗灯号发生器与万用表来发生旌旗灯号和丈量状况与数据，对通讯和谈，也不需翻阅手册。
3.2通讯和谈的设想
不异典范(或厂家)的模块通俗接纳不异的前导字符，EOT是一个出格的ASCII字符(0x04)，常被用做节制字符，这里的仿真模块全数接纳EOT作为前导字符。
计较机所毗连的I/O模块比拟多，CPU为了与毗连的装备彼此不异，必须给装备设置一个编号，从而使CPU能够或许或许或许或许经由进程每一个装备唯一无二的编号与差别的装备遏制不异，这个装备编号便是地点，用ADD表现，地点占用一个字节。
功效码首要包罗读功效码(用RD表现)和写功效码(用WD表现)。RD用字符“R”(0x52)表现，WD用字符“W”(0x57)表现。
BCC为数据块校验码，通俗有Xor、Add、CRC、CheckSum几种。Xor与Add别离是异或与累加和，占一个字节的长度；CRC与CheckSum别离是轮回冗余校验码与TCP/IP和谈簇中所操纵的累加求补校验码，别离占两个字节。这里的仿真模块供给4种数据块校验体例，按照法式设置遏制挑选。
不少模块以回车CR(0x0d)作为开头标记EM(End Message)，而TCP/IP和谈簇(如HTTP，POP3等)较多地接纳CRLF(0x0d0a)作为开头标记，这里的仿真模块也供给这两种开头标记，按照法式设置遏制挑选。
和谈举例。读取仿真模块状况的号令和谈如图2所示，此中，ADD的规模为1至255，可由法式遏制设置，如许，一台主控装备能够或许或许或许或许毗连多达255个假造模块。BCC和EM的品种也能够或许或许或许或许按照须要由法式遏制设置。
3.3RS-232/RJ-45和谈转换器
该和谈转换器的首要功效是用软件转换器来替换硬件转换器，实现串口数据与网口数据的间接转发，不触及到和谈的变更。串口只需遏制惯例的设置，与所毗连装备的串口参数分歧。因为主控机与嵌入式模块之间通俗接纳串口遏制毗连，别的，数据收罗模块也大局部接纳串口，因此，经由进程该和谈转换器，能够或许或许或许或许将此类串口装备毗连到Internet，遏制长途处置。AIM模块与该和谈转换器共同，能够或许或许或许或许转换为一个开关量输入的收集传感器。
3.4假造串口的操纵
除跟内置的Modem通讯，通俗地，遏制串行通讯的调试都须要RS-232毗连线。参考文献[2]供给了假造串口驱动法式，摹拟实际的RS-232接口，能够或许或许或许或许在不物理RS-232接口和电缆的环境下，遏制串行通讯的调试，并且，还能够或许或许或许或许摹拟硬件引脚旌旗灯号的变更。
4讲授情势的详细实现
正视课本扶植和讲授体例的研讨，在讲授进程中正视由实际而激起先生对相干实际的乐趣，再用前进了的实际程度来指点新的测验考试和实际勾当。传统的讲授情势在实际关头上的缺少与缺少也与明天社会人材市场深谋远虑的须要远远不能相顺应。持久以来，咱们培育的先生存在着“甚么都学过，却甚么都不会”的为难场合排场，专业教导和课本与市场须要严峻摆脱。实际上，先生失业难并不是失业市场不须要人材，其本源仍是讲授的近况而至[3]。
本文接纳“乐趣合用法式的演示+常识点+乐趣合用法式的仿照+综合练习+学术论文”的讲授情势，在讲授新的课程的时辰，起首演示法式，比方，用主控法式对仿真数字I/O模块遏制监控，让先生察看输入开关量的变更，能够或许或许或许或许致使输入开关量的变更，并能够或许或许或许或许看到唆使灯的亮与灭，听到电铃的响与停，经由进程什物激起先生的乐趣，为先天生立一个方针：要实现该体系，须要把握哪些手艺？从而引出本课程中触及的首要相干手艺。
4.1C说话和汇编说话的操纵
C说话是很多高校为计较机专业先生设置的第一门计较机法式设想说话。进修一门说话，不是进修其语法，而是要进修操纵该说话去处置标题题方针体例，从而培育相干的才能。通讯是计较机监控体系的关头手艺，为了确保数据传输的靠得住性，制定了通讯和谈，引入了校验码与开头码，若是收到的数据，其头字节、校验码或开头码毛病，通俗不进一步处置，而是间接抛弃该数据。
能够或许或许或许或许操纵C说话设想异或校验码的天生法式，即对给定的一批字节，计较其异或校验码；对含异或校验码的一批字节，编写子法式查抄是不是精确。同理，能够或许或许或许或许编写别的校验码处置法式。在此底子之上，进一步讲授在一个C说话名目中集成子法式的体例。若是先生把握了这些体例，就根基把握了用C说话开辟受控机软件的80%以上的手艺。
汇编说话是标记化了的面向机械的说话，比拟死板。能够或许或许或许或许用汇编说话来天生校验码与查抄数据是不是精确，经由进程调试，让先生明白各个寄放器的感化。在字节处置方面，能够或许或许或许或许用0表现开关翻开，1表现开封闭合，在置位和复位某位时，不能影响别的位的值。
4.2计较机接口手艺的操纵
在计较机接口中讲授“串行通讯手艺”时，起首演示一个“撑持来电显现的多账号拨号器”，能够或许或许或许或许让先生一键拨号──201卡与IP卡及所拨打的长途德律风，只需一键便可实现，还撑持来电显现。经由进程演示，激起先生的进修乐趣，让进修成为其须要；尔后，讲授常识点，让先生仿照软件的开辟。
能够或许或许或许或许经由进程汇编说话设置串口参数，对串口遏制初始化，尔后，发送字节数据，节制仿真模块的输入开关，经由进程声光成果察看法式运转的成果，这比察看纯真的数据变更要笼统直观，对先生更有吸收力。
4.3计较机收集的操纵
在C说话、汇编说话，和计较机接口手艺中都触及到字节数据流，这便是和谈及主控机与受控机之间的商定。经由进程串行通讯和谈，能够或许或许或许或许天然过渡到TCP/IP和谈，加深先生对和谈的懂得。
在收集编程方面，能够或许或许或许或许演示一个充任客户机的POP3暗码进犯法式，让先生在增强信息宁静熟悉的同时，进修基于Socket的客户机与办事器法式的设想。3.3节中的和谈转换器，便是经由进程客户机/办事器编程，实现收集数据与串行通讯数据的无缝转换。这个和谈转换器固然功效简略，代码简略，可是，感化很是大，能够或许或许或许或许用来对计较机监控体系遏制长途调试与保护。
4.4VB与数据库的操纵
有了仿真模块，就能够或许或许或许或许够接纳VB开辟主控法式。VB是一门疾速说话，接纳VB编程，先生能够或许或许或许或许很快入门，有益于增强先生进修编程的自决定信念。VB能够或许或许或许或许很便利地设想各类表单界面，经由进程MSComm32控件和Winsock控件，实现串行通讯和收集通讯，从而与受控机或模块成立通讯，实现查问和节制功效。VB也能够或许或许或许或许很便利地挪用数据库，用数据库来存储节制战略、通讯和谈及装备的状况数据、报警记实等，对数据库遏制各类操纵。经由进程主控法式的开辟，能够或许或许或许或许前进对计较机接口手艺、计较机收集手艺与数据库的理性熟悉，从而加深实际方面的懂得。
5竣事语
计较机监控体系普遍操纵于浩繁范畴。本文提出了“乐趣合用法式的演示+常识点+乐趣合用法式的仿照+综合练习+学术论文”的讲授情势，通进法式演示，前进先生的进修乐趣，为先天生立一个进修方针，尔后，讲授常识点，让先生仿照呼应的法式，再遏制综合练习。一样是进修不异的课程，可是咱们在此中融入了计较机监控手艺，设想了仿真模块，能够或许或许或许或许在计较机房零本钱搭建计较机监控体系平台，经由进程咱们的讲授，先生毕业后，能够或许或许或许或许间接作为名目担任人或手艺主干参与计较机监控体系项方针开辟。遏制深切进修后，先生也能够或许或许或许或许颁发计较机监控方面的学术论文。
今朝，我校已开设了“计较机监控手艺与体系开辟”课程，实际标明，该课程的开设，将计较机专业的多少专业平台课无机地融会到一路，对前进先生的进修乐趣，增强手艺的培育，加深对实际的懂得，前进失业率具备首要意思。
参考文献
[1] 马玉春. 计较机监控手艺与体系开辟[M]. 北京：清华大学出书社，2007.
[2] Virtual Serial Port[EB/OL]. /products /vspdxp/，2007-7.
[3] 周苏，王文. 软件工程测验考试讲授的设想与立异[J]. 计较机教导，2006，(10).
作者简介
马玉春(1969-)，男(汉族)，江苏南京人，博士，西南大学秦皇岛分校计较机工程系讲授主任。
E-mail:
接洽体例：西南大学秦皇岛分校计较机工程系，邮编066004
