可擴(kuò)展的遠(yuǎn)程虛擬硬件實(shí)驗(yàn)平臺軟件系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的數(shù)字電路類實(shí)驗(yàn)也正在經(jīng)歷著信息化的變革，多種形式的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)相繼被國內(nèi)外各高校采用。與此同時(shí)，中國也提出建設(shè)國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心并要求推廣中國大學(xué)MOOC平臺，因此，將傳統(tǒng)的數(shù)字電路類的實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行變革是未來教學(xué)數(shù)字化的一個(gè)重要部分。當(dāng)前，圍繞遠(yuǎn)程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，通常有兩種做法:一是建立本地純軟件模擬仿真;二是通過攝像頭或者網(wǎng)絡(luò)間接地進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)。這兩種做法都存在一定的弊端，前者不

2、能給用戶真實(shí)的實(shí)驗(yàn)感受，而后者會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂。因此，本文提出了一種底層基于真實(shí)的硬件平臺、上層進(jìn)行虛擬仿真的可擴(kuò)展的遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)的方法。
　　首先，本文對系統(tǒng)的整體需求和可擴(kuò)展的虛擬特性進(jìn)行了分析，提出硬件支撐與軟件模擬相結(jié)合的遠(yuǎn)程硬件實(shí)驗(yàn)平臺方案，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)程虛擬硬件實(shí)驗(yàn)平臺軟件系統(tǒng)整體架構(gòu)。
　　其次，本文對開放架構(gòu)下的系統(tǒng)模塊可擴(kuò)展性進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了適合本系統(tǒng)的“全局架構(gòu)編程模型”，即頂層

3、構(gòu)件定義、中間層插件實(shí)現(xiàn)、底層XML可配置。本文還設(shè)計(jì)了適合本系統(tǒng)特點(diǎn)的通信機(jī)制以及消息數(shù)據(jù)格式協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功能部件以及模擬硬件板的可擴(kuò)展。
　　第三，本文采用硬件仿真層的概念，完成了幾何對象變換以及二維平面模擬三維空間的研究，在此之上，通過四元組數(shù)據(jù)模型完成了對三軸加速度計(jì)運(yùn)動模型的建模研究，并通過OpenGL實(shí)現(xiàn)了該模型。
　　最后，本文完成了整個(gè)遠(yuǎn)程虛擬硬件實(shí)驗(yàn)平臺軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，并對各相關(guān)子功能部分進(jìn)行了測試，測