接口技术论文范文

引言：寻求写作上的突破？我们特意为您精选了12篇接口技术论文范文，希望这些范文能够成为您写作时的参考，帮助您的文章更加丰富和深入。

篇1

1引言

激光具有波长单一和良好的方向性，所以和传统的探测方法相比，激光探测具有精度高，抗干扰能力强等特点，在激光测距、激光雷达、激光告警、激光制导、目标识别等军事领域，都得到了广泛应用。针对不同武器系统的需求，激光探测系统接口呈现出多样性。

近年来，随着应用需求和集成化度的增加，激光探测系内部、激光探测系统和各武器平台之间集成了不同厂商的硬件设备、数据平台、网络协议等，由此带来的异构性给探测系统的互操作性、兼容性及平滑升级能力带来了问题。

对激光探测系统而言，接口技术的设计是整个系统集成的关键技术。一个激光探测系统的设计、实施，有很大的工作量是在接口的处理上，好的接口设计可以提高系统的稳定性、运行效率、升级能力等，本文以激光探测系统接口技术为研究对象，着重分析其接口技术类型、设计考虑因素和验证方法。

2激光探测系统几种主要接口技术

接口是多要素或多系统之间的公共边界部分，对激光探测系统的接口包括机械接口、电气接口、电子接口、软件接口等，本文着重讨论电子接口。按物理电气特性划分，常用的激光探测系统接口类型可分为以下几类：

1TTL电平接口：最通用的接口类型，常用做系统内及系统间接口信号标准。驱动能力一般为几毫安到几十毫安，在激光探测系统中主要应用是作为长距离的总线数据和控制信号的传输

2CMOS电平接口：速度范围与TTL相仿，驱动能力要弱一些。

3ECL电平接口：为高速电气接口，速率可达几百兆，但相应功耗较大，电磁辐射与干扰与较大。

4LVDS电平接口：在标准中推荐的最大操作速率是655Mbps，电流驱动模式，信号的噪声和EMI都较小。

5GTL接口电平：低电压，低摆幅，常用作背板总线型信号的传输，虽然使用频率一般在100MHz以下，但上升沿一般都比较陡，特别是对沿敏感的信号，如时钟信号。

6RS-232电平接口：为低速串行通信接口标准，电平为±12V，用于DTE与DCE之间的连接。RS-232接口采用不平衡传输方式，收、发端的数据信号是相对于信号地的电平而言，其共模抑制能力低，传输距离近，多用于点对点接口通讯。

7RS-422/RS-485接口：采用平衡方式传输，采用差分方式，使其在通讯速率、抗干扰性和传输距离较RS-232接口有较大改善。多用于多点接口通迅。RS485电平接口可驱动32个负载，忍受-7V到12V共模干扰。

9光隔离接口：能实现电气隔离，更高速率的器件价格较昂贵。

10线圈耦合接口：电气隔离特性好，但允许信号带宽有限

11以太网：经常采用的是10Base-T和100Base-T两种主流标准，主要应用激光探测系统和分系统之间的接口通讯和数据传输。以太网接口具有性价比高、数据传输速率高、资源共享能力强和广泛的技术支持等众多优点。

12USB接口：USB总线接口是一种基于令牌的接口，USB主控制器广播令牌，总线上的设备检测令牌中的地址是否与自身相符，通过发送和接收数据对主机作出响应，其最大的优点是安装配置简单。

3激光探测系统接口方案设计考虑因素

随着大规模数字处理芯片和高速接口芯片的迅猛发展，激光探测系统也呈现出智能化、小型化、模块化的趋势。在激光探测系统中，信息接口的设计逐渐向标准化、网络化、多节点、高速等方向展

3.1接口信号传输中的干扰噪声

3.1.1接口信号传输中的主要干扰形式

a)串模干扰：杂散信号通过感应和辐射的方式进入接口信道的干扰。串模干扰的产生原因主要是传输中插件等所产生的接触电势、热电势等噪声引起的。

b)共模干扰：干扰同时作用在两根信号往返线上，而且幅指相同。共模干扰产生的原因，主要是传输线路较长，在发送端和接收端之间存在着接地的电位差。

3.1.2接口信号传输中的抗干扰措施

a)传输线的选择

为了抑制由于杂散电磁场通过电磁感应和静电感应进入信道的干扰，接口传输线应尽量选用双绞线和屏蔽线，并将屏蔽层接地，而且屏蔽层的接地要于激光探测系统一端浮地的结构形式配合，不要将屏蔽线层当作信号线和公用线。

b)传输线的平衡和匹配

采用平衡电路和平衡传输结构是抑制共模干扰的有力措施。目前广泛使用的是差分式平衢性线电路，例如RS-422/RS-485标准串口电路。

接口信号传输时还要考虑与传输线特性阻抗的匹配问题。一般长线传输的驱动器接收器都适用于驱动特性阻抗为50Ω—150Ω的同轴电缆和双绞线，一般接口接收器的输入阻抗要比传输线的特性阻抗大，因此要设法将两者匹配，最好将发送端和接收端匹配。

控制信号线的具体配置：控制信号线要和强电、数据总线、地址总线分开，尽量选用双绞线和屏蔽线，并将屏蔽层接地。

c)隔离技术：电位隔离是常用的抗干扰方法，接口信号采用光电隔离和电磁隔离可以切断接口内外线路的电气连接，从而减弱露流、地阻抗耦合等传导性干扰的影响。3.2接口硬件的选择原则：

3.2.1为各类接口选择合适的总线接口芯片、接口总线，并设计具体的接口电路。

3.2.3选择接口芯片时应根据激光探测系统CPU/MPU类型，总线类型／宽度和系统所完成的功能并按照高效、经济、可靠，方便、简单的原则来确定。

3.2.4设计具体的接口电路应具体考虑电源问题

3.2.5数据／命令的锁存和驱动

激光探测系统内部及激光探测系统和其他系统间实施数据／命令传输时，一般采用数据锁存技术来适应双方读写的时间要求。

3.3接口的实时性

由于激光探测系统对数据处理和传输的实时性要求很高，设计时要使时钟抖动、通道间时延、工作周期失真以及系统噪声最小化，所以设计接口时尽量选用高通讯速率和同步工作方式。

接口软件的设计原则

同步通讯系统软件设计要充分考虑数据流量的控制，最好在数据发送方发送数据时每隔一段时间插入一段空闲时间，从而保证数据同步传输的可靠性。

异步通讯系统软件设计要充分考虑合理的数据校验方式，可以根据系统要求选择冗余校验、校验和、冗余校验的方法。

4激光探测系统接口方案设计验证

构建高速有效的激光探测系统接口是非常有挑战性的，并且设计者需要在设计接口前后就考虑多个因素，详细的系统级的验证都是必须的。

4.1设计前的验证

基于指令集模拟器和硬件模拟器软硬件模拟技术是一种高效、低代价的系统验证方法。接口设计软件采用汇编，C，C++等语言编写，用户编写的接口源程序经过交叉编译器和连接器编译，输入到软件指令集模拟器进行软件模拟。而接口硬件验证则采用硬件描述语言如VHDL设计，经过编译后由硬件模拟器模拟。但设计前的验证也有一定的局限性，比如只能验证数字接口和验证环境理想化等缺点。这些都需要设计后的验证

4.2设计后的验证

最常见的验证方法是制作模拟激光探测系统内部接口和系统间外部接口的通用信号源，通用信号源可以模拟探测系统内部的如主回波、时统、显示、键盘等信号，也可以模拟输入外部操控命令，并将激光探测系统状态、测量数据等信息显示输出。

篇2

1引言

《计算机接口技术》课程是计算机科学与技术专业的一门专业主干课程，是大学本科生掌握计算机硬件基础知识和常用接口技术的入门课程[1]。课程由微型计算机工作原理和微处理器、汇编语言程序设计、常用接口技术三个部分组成。该课程目的使学生通过本门课程的学习，掌握计算机系统的构成，建立起整机概念，并培养学生具有一定的独立分析和解决问题的能力，为后续课程的学习以及将来的工作奠定坚实的基础。但由于本门课程是一门实践性很强的课程，并且具有知识点多、概念抽象、理论性强等特点，学生掌握起来并非易事，就以往学生的反应，此门课程学习难度大，知识不易理解，普遍存在“重软件、轻硬件”的现象，大大降低了学生的学习热情，动手实践能力的培养也受到很大的限制，如何能够提高学生学习热情，激发学生的学习欲望，是需要解决的问题，笔者结合多年的教学经验和教学实践，在实验教学过程中进行了一些教学改革的初步探索。

2引用

proteus仿真软件Proteus嵌入式系统仿真与开发平台是英国labcenterelec⁃tronics公司开发，是目前世界上最先进、最完整的嵌入式系统设计与仿真平台。它包括原理图编辑与仿真软件包isis和布线编辑软件包ares两部分组成。Proteus7.5SP3及其以上版本新增对8086CPU及其相关接口芯片的仿真。硬件实验设备由于结构固定、资源有限且成本高、损耗大以及寿命低等缺点，pro⁃teus的引用对于改善教学实验环境，激发学生学习知识的求知欲，以及学习兴趣，提高教学效果，是一个不错的选择，此外，学生只要在自己的电脑上安装proteus软件后，可以不受时间和空间的限制，进行设计仿真操作，既节约了成本，又能充分发挥学生自己的思维和想象，对实验教学来说是一个课堂的延伸[2]。对于8086来说，将其编写好的源程序可通过外加EMU8086编译器生成.exe文件，然后在proteus上进行仿真，达到教学目的。Proteus的引用不仅可在实验教学上使用，也可在理论教学中使用，教师可以在课堂上边讲理论知识，边进行教学演示，直观形象，使学生对生涩难懂的知识进行有效的消化、吸收，是教学的有力的辅助工具。实践证明，引用proteus，达到了提高教学效果的目的，更加利于学生学习兴趣的培养。Proteus是教学的一个有利的补充，但它只是一个仿真软件，不能完全代替实物实践，仿真实验和实验箱上的实验还是有区别的，由于实际电路运行时表现的各种电气特性等，使在proteus上调通的，在硬件上不一定能够成功的实现，基于以上认知，采取proteus仿真实验和实物实验相结合的方法进行教学。要求学生先课下通过proteus软件进行仿真，模拟实验效果，再到实验室进行实际硬件电路的操作，查看实验效果，这种教学搭配，充分利用proteus仿真软件的形象直观性，增强学生好奇心，激发学生学习热情，同时提高学生的学习效率，达到更好的学习效果。

3课时安排

计算机接口技术课程主要分为微机原理、汇编语言程序设计和接口技术三大模块，共64学时，为兼顾各个模块之间的承上启下以及知识的连续性，主要分配学时如下表1：微机原理主要讲授微机基本知识，如微处理器、微型计算机、微机系统的概念以及微机的结构和工作原理、时序知识、指令系统等，汇编语言程序设计涉及内容有汇编语言源程序的格式、变量属性、分支结构、循环结构和子程序设计，接口技术涉及内容有存储器、输入输出接口、常用I/O接口芯片等。实践教学在整个课程中起着重要作用，通过实践，对理论知识进行消化和理解，同时学生的动手能力能够得到很好的锻炼，培养学生分析解决问题的能力，做到理论与实践有效的结合，实践教学总学时16学时，具体分配如下表2，其中汇编语言程序设计部分安排4学时，由于此部分上机实践只需计算机即可，不需其他硬件，学生在课上学习好程序的设计和调试方法后，可以利用课下时间在图书馆或宿舍完成作业和上机实践，节约课上学时，为其他内容的讲授提供充足的时间。接口技术实验共分为6次实验，分别为proteus的使用、8259中断控制器、8255并行接口芯片、8253定时计数器以及A/D、D/A转换。每次实验安排2学时，要求学生课下提前预习，为下次实验做充分的准备，保证每次实验顺利地进行，完成相应的实验任务。其中proteus的使用这一实验安排1次，是因为在本门课程学习之先，学生已学习过《电路制图与仿真》这门课程，此门课程主要介绍proteus软件的使用，因此在proteus的实验主要介绍EMU8086编译器的使用，学会使用proteus进行8086的仿真。常用接口芯片部分的5次实验均设置了基本实验部分和提高部分两个层次，其中基本部分要求每一个学生必须完成，按照电路原理图进行连线，编写实验程序，完成实验效果。提高部分要求学生在完成基本部分后，有余力的学生可对电路进行设计并编写相应的程序改善接口的性能。每一个层次的实验，要求学生进行现场演示。

4实验考核

实验评分标准分为实验操作部分、现场提问环节以及实验报告三个部分组成。学生抽签决定实验考核内容，并进行现场演示，教师根据学生实验操作过程、结果以及对现场的提问回答情况等形式进行现场评分，以激励学生学习主动性，达到教学目的。实验操作部分占实验总成绩的比例为50%，现场提问环节所占比例为30%，实验报告占20%，其中实验报告要求学生重点报告在实验过程中遇到什么问题，以及解决此问题的思路和方法以及实验的心得体会，避免抄袭和实验报告的形式化。

5充分利用多媒体

在进行实验教学过程中，充分利用多媒体，提升教学效果。为提高学生学习的热情，对于在实验过程中难懂的知识点，可以采用动画进行直观形象的演示，使学生更加能够领会实验的内容和目的，便于理解和记忆。

6结论

《计算机接口技术》是一门理论性和实践性都很强的课程，对于此门课程的教学也是一个不断学习和探索的过程。对于本门课程的改革实践，实验教学效果有了很大改善，学生主动性、学习热情有所提高。此课程是一门公认的教师难教、学生难学的课程[3]。随着时代的发展，计算机接口技术课程也应与时俱进，需要不断完善教学体系，更新教学内容，寻求新的教学方法，提高教学效果，充分调动学生的学习积极性和主动性，提高学生的综合能力、科学素质，为社会培养更多高素质的复合型人才。本课程的改革是一项长期艰巨的任务，需要不断探索和完善。

作者:鄢艳红 单位:广州中医药大学医学信息工程学院

参考文献：

篇3

数据采集系统中，通过微机COM端口的RS-232串行通讯及通过微机并行端口的并行通讯具有开发使用方便的特点，前者可与工作于11.0592MHz晶振下的8052单片机在波特率115200时，实现10ksps(samplespersecond)的连续数据采集和传输而不丢失数据，若要达到更高速率的数据采集，可以通过并行口通讯方式实现。当前微机均可通过配置CMOS，将基地址为378H的并行口设置为EPP模式以支持通过数据口双向传输通讯，并由芯片硬件自动产生握手信号，实现高速传输的目的。

为充分实现EPP模式的高速特性，外设应当及时响应EPP的握手信号，当数据采集系统工作于非实时多任务的WIN98操作系统环境下，为实现数据高速、均匀性采样，还需要在外设配置必要的数据缓冲存储器。如果数据采集速率低于EPP模式数据读入平均速率，就可能实现数据的连贯有效性。有资料[1]说明在EPP模式，可实现500kBytes/s以上的传输速率，这表明通过EPP模式，可以实现500ksps的数据采集系统。通过对EPP模式的深入实验分析，发现要实现500ksps，外设硬件及微机软件程序均要采取一些策略：硬件上必须配置FIFO数据缓冲存储器，才能协调数据采集严格的时间间隔要求与数据传输给微机的非实时、非均匀性之间的矛盾；软件程序方面应当采取双字读的方法，否则EPP模式下仅能实现250kBytes/s数据读取可行性。

1EPP模式读取速率的实验分析

图1为实验EPP模式读取速率的电路，实验程序为

Delphi结合内嵌汇编语言，涉及EPP读取的关键代码如下：

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;

此为循环1000000次读取EPP数据口程序，循环仅为方便用计时及示波器观察而设，并在执行前后分别读取系统计数值，DELAY值除以1.2后为执行花费的时间（单位为微秒），执行前先通过对地址379H的D0位写入高，使该位为低（注意：对该位写入低通常不能达到使该位变为低的目的，只有采取写入高才能使该位变为低），以清除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，由于EPP周期开始时满足WAIT为低的要求，EPP自动在DATASTB处输出低，但因WAIT没有出现表示应答的高状态，EPP在延时10μs后，将DATASTB恢复为高以结束该次EPP访问过程，并置超时位。稍后因WAIT为低再次开始一次EPP访问过程，如果B为高，则WAIT为高，不能满足EPP的开始条件，故DATASTB保持为高，EPP在延时10μs后结束该次EPP访问过程，并置超时位。在发生超时情况下，数据仍然可正确读入

(这一特性与笔者所查资料[1]有出入)，此结论可通过对比循环前后时间差来及实际读入数据值证实。

注意程序循环中并未执行清除EPP超时位的指令，根据笔者实验，即使已发生EPP访问超时，也不影响下一次的EPP读周期（包括对37BH的地址读及对37CH的数据读），但超时对EPP写周期有影响，在清除超时位之前，EPP写周期无效（因本文不涉及EPP写周期的内容，此处不再展开探讨）。在图2所示意波形中，当有正确握手的EPP读周期执行时间约为1.5μs，此时间是字节模式下一次有效EPP访问所需最短时间，在这段时间内，“INAL，DX”这一条指令占据了约90%以上的访问时间，验证此点仅需临时屏蔽“INAL，DX”指令，并比较所花费的时间差别即可。1.5μs相当于接近700kBytes/s的数据读速率。如果以“INEAX，DX”替代“INAL，DX”指令，可以充分利用EPP模式下硬件将4个8位数自动合并为1个32位数的特性，在一次I/O访问中由硬件自动产生4个DATASTB负脉冲从而实现4个字节的输入。因为一次字节模式的I/O访问所费时大约间需要1.5μs，减少这类指令的执行次数有利于实现更高速的EPP访问过程，经实验发现以4字节方式访问的EPP过程可以在3.2μs内读取一次，即平均每字节需0.8μs，相当于1.2MBytes/s，此实验结果是基于外设可以连续不断的输送数据理想前提，实际上要实现有效的数据传输，可得到的速率要低于该值。

2WIN98下高速EPP接口的构成

在WIN98环境下，由于非实时多任务的特性，运行于RING3的应用程序频繁作系统打断，这决定了靠软件无法实现连续均匀的数据采样，只有在硬件上配置数据缓冲存储器并及时传入微机以免数据缓冲存储器溢出。只要保证一定深度的数据缓冲存储器，且满足数据传输平均速率大于数据采样速率，就能将所采集的数据传入微机的大容量内存，以备处理。在硬件构成方面，为以较低代价获得大容量的FIFO数据缓冲存储器，采取CPLD器件结合512KB的SRAM方式，实现，由CPLD器件完成读写控制的FIFO特性及EPP模式的应答握手信号。接口结构及CPLD内部功能模块见图3所示，数据在CPLD控制下，以2μs的固定速率存入SRAM环状连续增量地址，因为EPP模式读取速率与数据采样的固定速率是异步的，控制逻辑为保证2μs的固定采样速率，当采样时间点到达时，不论当前是否处于EPP应答处理期间，优先执行数据采样，因为处理是在系统时钟脉冲驱动下的硬件行为，仅存在固定的传输延时，故两次采样间隔是严格保证的。

EPP模式的读取平均速率必须高于数据采样速率，一旦FIFO数据读空必须让微机正确处理，由前述实验可知，每次字节方式I/O执行时间约为1.5μs，如果通过在EPP的状态口（379H）的保留位输入代表FIFO读空的信号，则每完整读取均要执行两次I/O指令：EPP数据读及EPP状态读，至少需3μs完成读取一个字节，这也是通常方式能达到的最快有效读取速率。当采用双字读读及EPP状态读的方式时，需4.8μs完成4个数据字节读取，但此方式需要处理的一个问题：由于双字方式EPP数据读由硬件自动产生4个EPP数据读周期，当其执行完毕，执行EPP状态读发现FIFO已空，微机软件无法判别在从第几个EPP数据读周期开始FIFO为空，从而影响对数据队列的正确排序，故CPLD逻辑应当在FIFO队列还有至少4个未读数据时必须发出读空信号，微机程序应当在每次EPP开始前执行读取状态口的指令，以决定是否可以开始EPP数据读周期，从上分析可以看出为实现有效的EPP数据读取，平均每字节至少需要1.2μs，即可

以获得最快约800kBytes/s的数据传输速率。因500ksps的数据采集设计速率仅略低于800kBytes/s的数据传输速率，考虑WIN98工作环境，配置大容量的FIFO十分必要，采用大容量SRAM与CPLD器件构成FIFO，具有成本较低的优点，通过使用VHDL的行为描述，经CPLD器件开发软件的编译、综合、仿真、适配、下载，实现所需要的控制逻辑。根据设计，当数据锁存输出的下一个时钟脉冲（即83ns后）,WAIT将输出为高电平，EPP在此时读取数据口信号，如果不采用外部缓冲驱动器，数据上升过程将耗时80ns,对EPP数据接收可靠性有不容忽视的影响，为减小电缆电容的影响，数据输出使用了74ALS574芯片作缓冲，其高电平输出能力达15mA,是ispLSI1032高电平输出能力的3.5倍，在电缆电容有100pF时，23ns可达到3.5V的逻辑高电平，保证数据接收可靠性。

篇4

目前典型的港口皮带机系统大体由两大部分组成，包括监控系统和现场作业系统，集电气自动化、计算机控制、通讯技术等技术于一体，但其控制系统所消耗的低压电能远不及现场作业系统所消耗的高压电能。这些高压能耗主要来源于皮带机系统的驱动单元，港口皮带机系统的驱动单元一般采用异步电动机，其价格便宜、运行可靠，得到广泛应用，但是其调速差、动率因数低、启动电流大等问题造成了电能的大量损耗，因此想要解决皮带机系统能耗过大的问题，其根本在于解决电动机的能耗浪费问题。

1.2电动机能耗的现状

相关数据显示，电动机是用电量最大的终端用能设备，目前我国电机每年总耗电量约3万亿千瓦时，电机耗电占全社会用电总量的64%、工业用电的75%。统计显示，我国电机系统（电机与拖动设备)运行效率比国外低10%～20%。据估算，我国电机效率每提高1%，每年可节约用电量260多亿千瓦时；假设我国电机效率提升了5%～8%，则每年节约的电量相当于2～3个三峡电站的发电量。我国推出的《节能中长期规划》，已经将电机节能列入重点工程，这一举措对皮带机传输系统节能技术的深入研究起到了很大的促进作用。

2皮带机效率低的原因

由以上数据可知，皮带机系统的主要能耗部件为电动机，因此造成港口皮带机系统效率低下的主要原因是电动机效率低下。根据电机学原理，异步电动机在没有变频调节下进行启动，转矩特性与负荷特性会造成“小马拉大车”或者“大马拉小车”的现象。在港口建设初期，根据设计的年吞吐量选定电机的额定功率，一般按照皮带机所能承受的最大运输量来计算，但是考虑到皮带沿线长、阻力大，因此至少需要考虑20%的功率富余量。当生产运营时遇到空载或轻载情况时，便会出现严重的能耗浪费。当生产运营时遇到重载或超载现象时，便会使得负荷大于转矩，电机难以启动，甚至造成电流过大烧毁电机现象，然而当皮带机运转稳定后，又会使得负荷功率低于电机功率，进入轻载状态，再一次造成电能浪费，并且受现场各大机作业影响，出现负载变化不均，都会导致电能浪费的现象。此外，电动机的功率因数降低不仅影响自身效率，同时会吸收电网的无功功率，增加了供电线路不必要的损耗。

3港口皮带机系统节能技术研究

3.1震动给料器及流量控制器

在煤炭运输港口，对于皮带机系统，会经常遇到煤炭在皮带沿线上分布不均匀的情况，这会造成运输过程负载大小的不断变化，进而也会造成驱动单元能耗的增加。因此如果能提高煤炭在皮带上分布的连续性和均匀性，则会降低电能的消耗。目前，港口翻车机房通常使用的振动给料器正是确保通过翻车机房的煤炭能够均匀的落到皮带上。但是在取料机上还缺乏此类设备，同时如果能在皮带沿线上使用类似的自动控制技术，通过系统的实时监测，对作业现场的情况不断调整，准确地控制煤炭翻卸量或取料量，使翻车系统到装船系统达到闭环控制，将会明显提升整个系统的稳定性，同时还有效地降低了皮带机传输系统的耗电量。

3.2增减电机运行技术

近年来，在皮带机系统节能技术改造中，增减电机运行技术也日益成熟，成为一种新技术被推广使用。这项技术适用在多台电机作为驱动装置的系统中，其核心原理就是根据皮带机所承载负荷的变化准确实时地自动投入或切除驱动电动机的个数。现在的煤炭港口皮带机的驱动系统都由几台电机组成，所以这种技术特别适用于额定功率较大的煤炭运输港口的皮带机系统。煤炭港口的皮带机传输系统作业时，皮带机小负荷甚至空载运行的情况经常发生，轻载和空载时，多台电机共同驱动，各电机都处于低效率运行状态。采用“增减电机技术”根据负荷的变化实时改变运行电机的数量，使电动机输出功率与负载匹配最优化，可以有效避免这一情况的发生。“增减电机技术”的研究重点在于投入或切除电机的检测方法。电机电流检测和位置检测是港口技术工作人员较为青睐也比较成熟的检测方法。根据电机学原理，异步电机工作电流正比于负载转矩。据此，通过检测电机电流可以间接地检测出皮带机实际的负荷大小，将检测电流数据与电机额定电流数据进行对比，制定电流数据表，并划分区间，不同区间采用最优的电机数量。位置检测是指在堆场中根据堆、取料机的行走位置编码器确定堆取料机位于堆场的位置来确定皮带机系统工作长度，当堆、取料机位置靠近BH或BJ皮带沿线时，尾车所连接的皮带沿线到转接塔的距离较近，煤炭在皮带机上所形成的负荷相对较小，驱动系统可不必满功率运行，因此可以适当减少堆、取料机上驱动单元的运行数量，反之，当堆、取料机远离BH或BJ皮带沿线时，则可以适当增加驱动单元的运行的数量。尤其当取料作业开始启动或即将结束时，皮带机系统大多数处在空载或轻载运行，适当增减电机运行个数，便可以达到节能减排的目的。此方法通过手动操作或自动控制技术均可实现。

篇5

微机原理与接口技术是电子信息类理工科的一门重要专业基础课。内容涵盖微机原理、汇编语言程序设计及微机接口技术，兼顾硬件和软件2个方面，该课程的特点是概念抽象，实践性强。实践教学对于学生理解课程内容，培养学生动手能力是十分重要的。

二、《微机原理与接口技术》实践教学现状

随着高等教育正在由知识型教育向能力培养为中心的教育进行转变，电子信息类课程的实践教学环节都大大加强。但由于受到硬件实验环境与实验内容制约，特别是《微机原理与接口技术》实践教学只发生了量变而非质变，仍处于滞后的位置。

在目前的教学中，《微机原理与接口技术》实践教学存在以下几个方面的问题：

（1）实验内容固定陈旧，大都是些传统接口芯片功能的验证实验，由于实验台上的芯片资源有限，不具备进行多芯片组合的综合型实验的条件。大部分学校进行的还都是8位接口芯片的实验，而现在常用的大部分是32位64位的接口，实验内容过时。同时一些多核处理器，pci—express总线，sata接口技术等一些新技术根本没有涉及[1]。

（2）实验平台落后，实验平台芯片资源少，扩展性差，只能进行一些简单的功能验证实验，实验内容也因芯片种类和实验台架构固定而不易调整，不能发挥学生的创新能力。平台外设简单，无法激发学生的兴趣。

（3）实验技术落后，很多学校还采用的是搭积木式的设计方法进行教学[2]，学生的实验灵活性小，大都是按图连线，下载程序的操作，限制了学生的设计创新能力的培养。WWW.133229.cOm实验简单抽象，大都是些芯片功能上的验证，启发性小。

（4）重软轻硬，实验重点大都集中在汇编语言的编写，学生很少能自主的设计电路，也无法了解芯片的结构以及时序，更不能自己设计芯片，大大限制了学生动手能力的培养[3]。

微机接口技术被广泛应用于电子信息各个领域，因此《微机原理与接口技术》是门应用性很强的课程，学生通过学习达到在掌握理论的基础上，能运用所学知识解决一些实际问题的能力。但因为在实践教学中存在以上问题，学生在学完这门课程后，大都停留在了解几个常用接口芯片的常用工作方式的层面上。这和高等教育“培养应用型创新人才”的目标是不相符的。

三、将fpga技术与《微机原理与接口技术》实践教学相结合

fpga（现场可编程逻辑阵列）技术[4，8]，用户可以通过硬件编程语言重新配置芯片内部的电路，同时fpga芯片中有丰富的逻辑单元，可以满足设计复杂电路的需要，用fpga技术对微机接口实验平台进行改进，正好弥补了现有平台，芯片资源少，扩展性差，电路设计受限的缺点。配上usb，sata接口，液晶屏等新型外设以及相应ip核，学生便可以进行一些新的接口技术的实验，增强了实验的趣味性，也加强了学生动手能力的培养。同时由于fpga技术的广泛应用，很多大学也开设了相关课程，但大都从硬件语言和sopc(可编程片上系统)两方面作手[5]，知识跨度大，而且学生缺少复杂逻辑与接口设计的实践机会，将fpga教学引入《微机原理与接口技术》实践教学正好弥补了这一空缺。在熟练掌握电路设计的基础上，学生可以运用微机接口，组成原理，体系结构，数字逻辑等知识设计多模块的系统，使学生通过实践教学将计算机多门硬件基础课程融合成一个有机的整体。

四、基于fpga的《微机原理与接口技术》实践教学方法

1.改进实验硬件环境

我们学校《微机原理与接口技术》是一门重要的计算机专业基础课，多年来一直努力探索实践教学的改革方法。我们与xilinx(赛灵思)公司建立了联合实验室，并自主研发了基于fpga的微机接口实验平台[6]。该平台采用多模块“乐高”思想分为：芯片组板、fpga扩展板、外设板等三个部分并且可以灵活组合，便于调整与维护。芯片组板可以用来进行传统的接口实验，fpga板可以用来学习硬件编程，同时还有配套的用verilog实现8255，8253，8251接口芯片的逻辑，将其下载到fpga中可以代替相应的接口芯片。因为fpga中丰富的逻辑资源，学生可以在fpga中配置多个接口芯片，并且可以用fpga实现16位、32位接口芯片，从而设计复杂的接口电路。fpga中还可以配置多种cpu架构如80x86，8051的ip核，可以建立多种系统架构。pc机与实验平台是采用fpga逻辑配合桥接芯片实现pci总线接口转isa总线接口，支持硬件在线编程与调试，同时提供相应的实验供学生学习pci总线接口与isa总线接口。外设板上在传统外设的基础上还提供了液晶屏，usb接口，ddrⅱ接口，spi接口，传感器等新型外设，实验结果的验证方法将更加丰富有

转贴于

趣，大大提供了学生的兴趣，并且可以根据实验和开发的需要，组装成新的io外设板。总体上因为fpga技术与新型外设的引入大大增强了实验平台的扩展型，而且实验平台功能丰富可用于学生毕业设计，电了竞赛等综合型实验中。

2．改进实践教学的内容

在以前的实验内容基础上，用ise软件仿真接口芯片，简化以前芯片功能验证的实验，学生通过软件仿真可以很清楚的了解接口芯片和总线接口的工作时序，不用硬件连线便可以得到接口芯片各方式下的波形，从而缩短芯片功能验证实验的时间，将更多的时间用在接口芯片电路的设计上。在学生了解各接口芯片的工作方式后，便可用fpga仿真的接口芯片与板载芯片配合设计一些多芯片电路，解决一些实际问题，如车辆计数系统，点歌系统等，可让学生自由发挥，极大发挥创造性，锻炼学生的动手能力。在学生熟练的掌握硬件编程语言的情况下，学生可以自己编写接口逻辑，实现与外设的通信。增加pci总线接口，isa总线接口，8051架构，usb，ddr接口驱动的实验，扩展学生的视野，将学生的知识与现实应用紧密联系起来。鼓励有兴趣的，学有余力的学生充分利用实验台上的外设扩展进行综合性实验，为电子竞赛与毕业设计打基础。

3.新实践教学方法的推进

在教学方法的推广上，采用以点带面的方式，为有兴趣的同学开展微机及接口技术的实训培训，由学生自愿报名择优参加。由于实验内容贴近应用，且有趣新颖，学生报名踊跃。经过两期实训班，实训成果明显，已有多名同学开始自主申请科研项目并获得校级基金资助（例如正在进行的项目有：数控直流稳压电源（立项编号：kycx110403z）和基于压电传感器和个人计算机构成的体温信号实时监测系统（立项编号：kycx110411z）），同时在期刊上公开发表科技论文[7,8]。同时教学中采用“以竞赛促学习”的模式，在实训班之外成立兴趣小组，组织同学们参加挑战杯、全国和省级电子设计大赛、xilinx openhw等相关比赛，调动学生的积极性，在比赛中培养学生的团队能力，增强同行业内的交流。通过一系列新型实践教学方法的运用，学生动手解决问题的能力大大加强，毕业学生的能力得到用人单位的认可和好评。

篇6

《微机原理与接口技术》是高职高专计算机及相关专业必修的一门专业基础课，同时也是一门实践性和应用性很强的课程。经过理论和实验两方面的教学，使学生掌握微型计算机的基本工作原理，汇编语言程序设计的基本方法，微机系统与输入输出设备的典型接口电路和接口技术，并能综合运用软、硬件技术分析实际问题。《微机原理与接口技术》这门课程的学习涉及到很多先行课程，比如《模拟电子技术》、《数字电路》等，这些课程的学习效果往往对本课程的学习有一定影响，加之本课程的教学内容较多，各个知识点之间相互交叉又造成理解上的困难，需要学生记忆的内容太多，导致学生学起来较困难，从而失去了学习的信心，达不到预期的教学效果。针对这样的现状，作者结合自己的教学实践，谈谈对于该课程教学的思考。

一、让学生充分认识到该课程的重要性，提高学生的学习动力及兴趣

随着高校的扩招，就业压力的增大，学生密切的关注所学的知识是否能够促进自己未来的就业和发展，高职学生尤是如此，所以在教学过程中经常有学生提问说《微机原理与接口技术》这门课程晦涩难懂，学习它有什么实际意义，对我今后的学习和发展有什么作用。对于学生的提问我思考：其实在教学过程中第一节课是非常关键的，在第一节课里教师应该将本课程的内容进行整体的介绍并且要告诉学生学习该课程的意义。《微机原理与接口技术》主要讲述微型计算机的基本工作原理，汇编语言程序设计的基本方法，微机系统与输入输出设备的典型接口电路和接口技术三部分内容。第一部分内容的学习有利于学生对微机工作原理有深入地了解，直接地应用在嵌入式计算机、自动控制等方面，掌握它也有利于对后续课程的学习，比如《操作系统》、《编译原理》等，并且这一部分内容中介绍到的计算机内部各部件的结构又是汇编语言程序设计的基础。第二部分介绍的汇编语言程序设计是我们和计算机沟通最直接的方式，如果我们想从事计算机科学方面的工作的话，汇编语言的基础是必不可缺的，因为我们的工作平台、研究对象都是机器，我们通过汇编语言和机器交流，尤其在和硬件关系非常密切的程序或要提高运算速度的程序，即使是 C 语言也会有些力不从心，而汇编语言则能够很好扬长避短，最大限度地发挥硬件的性能。由于汇编语言和硬件密切相关，所以第一部分内容的学习一定要打好基础。第三部分内容是一些常用且典型的芯片，使学生能深层次的理解微机系统，为以后学习其他芯片打下基础。只有让学生认识到本课程的学习确实能对自己的就业和未来发展有用，才能激起学生学习的兴趣和动力，提高主动学习的热情。

二、改进教学方法，提高教学效果

《微机原理与接口技术》这门课程中有一些内容确实比较抽象，难于理解，又有很多知识点需要学生记忆，所以光有学习的热情还不够，正确的学习方法才能有事半功倍的学习效果。

1、在学生学习过程当中，要不断鼓励学生

《微机原理与接口技术》这门课程会分章节讲述构成微机的中央处理器，系统总线，存储器，输入输出设备和一些典型的接口电路以及它们的工作原理。我们知道微机是一个有机的整体，要讲清楚任何一个部件的工作原理都不可能只单独将这一部件拿出来讲，必然涉及到其他新部件，而其他新部件我们还没接触到，所以经常出现一个知识点还没讲清楚，又出现新的疑问，在整个课程的学习当中疑问会一直存在，直至该课程结束，也就是说只有到学期末所有的疑问才能搞清楚。还有这门课中最难的地方在第二章，本章知识理解起来困难，并且有大量内容（几乎全部内容）要求在理解的基础上记忆以便为后续的学习奠定基础，而这时学生刚刚开始接触这门课程便一下子觉得很难，容易产生放弃的思想。所以教师在整个学期别是学期初一定要不断鼓励学生：学习中存在问题是很正常的，随着进一步学习问题会得到解决，关键是坚持，树立学习信心。

2、对于抽象的概念和工作原理，老师要精心设计课堂教学，使晦涩难懂的知识变得浅显易懂

课堂教学是使学生获得知识最有效最快捷的方式。在教学过程中，真正做到“以学生为本”，提高课堂效率，我的体会是精心的进行合理、有效的课堂教学设计。合理、有效的课堂教学设计可以在最短的时间得到最好的教学效果。比如，本课程的教学安排中，先讲cpu内部寄存器后讲存储器分段，讲cpu内部寄存器时就要涉及到存储器分段，这样一来知识点前后交叉多，学生听不明白，老师也会觉得讲不清楚。换种思路，重新调整一下次序，先介绍存储器分段，讲清楚四种段、段地址和偏移地址以及物理地址的形成，再介绍cpu内部寄存器，4个段寄存器分别存放4个段的段地址，地址指针寄存器和指令指针寄存器用来存放偏移地址，这样讲符合学生接受知识的规律，用时较少而且教学效果好。

3、采用多媒体教学手段，更高效地完成课堂教学任务

随着信息技术的发展，多媒体技术在课堂教学中得到了广泛的应用。多媒体计算机使图、文、声、像集于一体，使教学内容形象生动富有感染力，使抽象问题形象化。一些抽象概念在单纯语言讲解的情况下，感性材料不足，说服力不强，通过多媒体可以把抽象的理论和抽象的模型具体形象地展示在屏幕上帮助学生理解。比如讲存储器分段时，说到存储单元物理地址唯一而逻辑地址不唯一时很多学生感到很困惑“逻辑地址不唯一”，传统教学手段凭教师一张嘴、一根粉笔、一块黑板有时很难讲清楚，这时采用多媒体动画的形式将存储器分段进行演示，它能够直观形象地让学生看出段与段之间的一种重叠关系，某个存储单元既属于A段又属于B段，从而得出这一存储单元逻辑地址不唯一，既记住了结论又很好的理解了结论推导的整个过程。

4、注重实践环节

篇7

【1】阎石．数字电子技术（第五版）：高等教育出版社，2009

【2】王孝俭、邓胜全．数字电子技术实验指导书：西北农林科技大学，2007

【3】唐亚楠．数字电子技术同步辅导：中国矿业大学出版社，2009

【4】邱关源．电路（第五版）：高等教育出版社，2008

【5】华成英、童诗白．模拟电子技术基础[M]．第四版：高等教育出版社，2006

参考文献

[1]《数字电子技术基础》，伍时和主编，清华大学出版社

[2]《一种电子密码锁的实现》，杨茂涛主编，福建电脑2004

[3]《数字电路逻辑设计》（第二版），王硫银主编，高等教育出版社

[4]《555时基电路原理、设计与应用》，叶桂娟主编，电子工业出版社

[5]《数字电子技术基础》（第四版），阎石主编，高等教育出版社1997

[6]《新型电子密码锁的设计》，李明喜主编，机电产品开发与创新2004

[7]《电子技术基础（数字部分）》（第五版），康华光主编，高等教育出版社

[8]《模拟电子技术基础》（第三版），童诗白华成英主编，高等教育出版社

[9]《电子线路设计·实验·测试》（第三版），谢自美主编，华中科技大学出版社

参考文献

[1]周润景张丽娜丁莉.基于PROTEUS的电路及单片机设计与仿真（第二版）.北京航天航空大学出版社2009.12

[2]李朝清.单片机原理及接口技术（第三版）.北京航天航空大学出版社.2006.12

[3]周兴华.手把手教你学单片机.北京航天航空大学出版社.2006.12

[4]张文利.微机原理及单片机接口技术.中国科学技术大学出版社2007.7

参考文献

[1]．阎石数字电路技术基础[M].高等教育出版社，2005

篇8

1单片机及接口技术课程教学现状

单片机及接口技术是高等学院计算机、通信等专业开设的一门重要的专业课，是一门面向应用、技术性和实践性极强的专业课程。由于该门课程概念较多，内容抽象，学生在学习过程中，既要理解抽象的单片机的硬件组成和工作原理，又要掌握汇编语言指令，还要应用这些知识进行程序设计，才能完成一个完整的应用系统。以往的教学主要依靠理论课堂教学和有限的验证性实验，学生很少能够有机会运用理论知识解决工程设计的实际问题，这种教学模式不利于培养学生独立思考问题的能力和解决问题的能力，也不利于具有创新精神的高素质专业人才的培养。因此，尽管学生完成了该门课程理论与实验学习任务，但在面对具体应用时仍然存在知识运用能力较差的现象[1]，其原因主要有：（1）授课方式单一，难提兴趣目前单片机及接口技术教学仍然采用理论讲授为主，实验为辅的传统授课方式，形式单一，枯燥，学生觉得知识理解不到位，只能靠硬背，造成学习缺乏主动性，难以建立学习兴趣[3]。（2）教材偏重理论，工程知识不足目前大部分单片机及接口课程教材，偏重于理论知识的讲解，很少提到在实际工程中的具体应用方法，学生很少有机会了解所学知识在实际中的作用，学习缺乏成就感，学生学习缺乏兴趣。（3）实验内容陈旧，缺乏创新课程配置的实验以验证性实验为主，缺乏设计性和综合性实验，缺乏生动实例，且实验内容陈旧、新意和趣味性不足，不利于学生动手能力和知识运用能力的培养。（4）学生个体意识强烈，缺乏团队合作传统教学过程中，学生都是以个体形式学习，教师很少组织学生开展团队协作任务，导致学生缺乏团队协作精神，难易建立良好的沟通交流能力。鉴于此，针对目前单片机及接口技术课程教学过程中存在的问题，在总结以往成功教学经验的同时，全方位对单片机及接口技术课程进行教学改革，从理论课的授课方式、内容、手段到实验课的设计，从自主学习网络平台的构建，到科学、合理的考核评价体系，让学生从构思、设计、实施，开展多种形式的学习活动，注重学生运用新知识、新技术的能力，强调学生创新能力、交流沟通能力以及团队合作能力的培养。通过该课程一系列改革实施，为推动其他相关课程改革，培养具有应用创新能力强、适应社会发展需要的高质量计算机专业技术人才，将具有十分积极的意义和作用。

2单片机及接口技术课程教学改革措施

以培养应用型创新人才为出发点，改革该课程传统教学模式，积极探索新的教学方法和教学模式，坚持以教师为主导，以学生为主体，以培养学生应用创新能力和增强实践能力为目标，以“夯实基础、培养能力、开拓思维、注重创新、面向应用”为指导思想，强化理论教学与实践教学相结合、实践与科研相结合、科研与工程实际相结合，构建全新的单片机及接口技术教学改革新体系，下面，就提出的具体改革举措进行详细探讨。（1）注重创新引导，构建一体化、灵活的教学新模式单片机及接口技术课程是一门应用性非常强的课程，应当重点突出对学生应用创新能力的培养，主要措施有：①建立以教师为主导、学生为主体的教学原则，增加学生课堂活跃时间，让学生积极参与到课堂活动中，强烈的参与感能够充分发挥学生学习主动性，建立学习兴趣[2]。②引入灵活多样的教学方法：引入先进的教学方法，如演示法、模仿法、对比法、项目驱动法、案例法、团队协作法等，营造轻松和谐的课堂气氛，激发学生学习兴趣，从而增加教学效果。③优化课堂授课内容，通过引入实际工程项目，让学生能够了解如何运用所学的理论知识解决实际问题，注重学生实践应用能力的培养。（2）实验教学改革①建立三级实验教学体系：按着基础训练型综合设计型研究创新型三级层次组织实验教学，注重培养学生动手能力与创新能力[3]。②引进科研项目：尽可能地将科研成果引入到实验教学中，通过让学生不同程度地介入科研课题，了解科研过程和科研方法，适应应用型创新人才培养的需要[4]。③培养团队合作精神:设计团队合作题目，采取组内合作模式完成题目，充分调动和发挥学生的主观能动性，增强学生的参与感和自信心，培养学生的团队协作能力与沟通能力。④实验室全面开放：可以充分发挥实验室的作用，调动学生通过实验手段探索新知识的积极性。实验室的开放应包括时间和内容的开放，不断发挥学生学习的主动性、创造性。（3）搭建学生自主学习与课程管理网络平台该网络平台依托校园网，突破空间和时间的限制，不但可以实现学生自主学习以及教师对课程的信息化管理，更重要地是为师生之间、学生之间的实时讨论和交流提供了一个互动平台[5]。从理论知识的学习、课程安排、考勤、实验过程控制、成绩管理以及领域内最新的技术、新应用等前沿信息。（4）建立多元化的考核体系，突出综合素质将理论考核、实践能力考核以及系统设计、创新能力评价等多种方式结合起来[6]，对学生掌握知识、运用知识和创新能力做出综合、科学、合理的评价。并通过开放实验、竞赛、科研活动、科技发明、论文写作等多种途径为学生提供更多的获得创新实践的机会，突出综合素质培养[7]。

3结束语

通过基于应用型创新人才培养模式下的《单片机及接口技术》课程教学改革与实践，取得了显著的成果。首先，通过新的教学模式在教学实践中的实施，帮助学生建立学习兴趣，培养发现问题、解决问题的能力，培养学生的专业素养。其次，通过单片机及接口技术自主学习与课程管理网络平台的建设，不但可以使学生强化基础知识，而且可以学到更多的专业新知识，有利于学生自主学习；再次，利用该课程网络平台可以加强学生与教师之间的沟通和联系。

【参考文献】

［1］周欣欣,徐纯森,雷宇凌,郭树强,吴云.单片机及接口技术课程教学改革与实践[J].无线互联科技,2015,16:106-107.

［2］孙墨杰,刘海峰,钟莉,岳云飞.提高大学生课堂学习质量的方法与对策[J].东北电力大学学报,2013,33(03):84-86.

［3］丁保华,张有忠,陈军,孟凡喜.单片机原理与接口技术实验教学改革与实践[J].实验技术与管理,2010,01:117-119.

［4］赵东辉,金长虹,靳建峰,朱劲松.基于工作过程的“单片机及接口技术”课程的教学改革[J].中国电力教育,2011,07:78-79.

［5］张兰河,徐恒铎,郭静波,徐小惠.污染控制微生物学教、学、研新型互动平台的构建[J].东北电力大学学报,2013,33(1/2):165-167.

篇9

论文摘要：本文论述了激光探测系统信息接口技术；讨论了激光探测接口的一般设计思想。

1引言

激光具有波长单一和良好的方向性，所以和传统的探测方法相比，激光探测具有精度高，抗干扰能力强等特点，在激光测距、激光雷达、激光告警、激光制导、目标识别等军事领域，都得到了广泛应用。针对不同武器系统的需求，激光探测系统接口呈现出多样性。

近年来，随着应用需求和集成化度的增加，激光探测系内部、激光探测系统和各武器平台之间集成了不同厂商的硬件设备、数据平台、网络协议等，由此带来的异构性给探测系统的互操作性、兼容性及平滑升级能力带来了问题。

对激光探测系统而言，接口技术的设计是整个系统集成的关键技术。一个激光探测系统的设计、实施，有很大的工作量是在接口的处理上，好的接口设计可以提高系统的稳定性、运行效率、升级能力等，本文以激光探测系统接口技术为研究对象，着重分析其接口技术类型、设计考虑因素和验证方法。

2激光探测系统几种主要接口技术

接口是多要素或多系统之间的公共边界部分，对激光探测系统的接口包括机械接口、电气接口、电子接口、软件接口等，本文着重讨论电子接口。按物理电气特性划分，常用的激光探测系统接口类型可分为以下几类：

1TTL电平接口：最通用的接口类型，常用做系统内及系统间接口信号标准。驱动能力一般为几毫安到几十毫安，在激光探测系统中主要应用是作为长距离的总线数据和控制信号的传输

2CMOS电平接口：速度范围与TTL相仿，驱动能力要弱一些。

3ECL电平接口：为高速电气接口，速率可达几百兆，但相应功耗较大，电磁辐射与干扰与较大。

4LVDS电平接口：在标准中推荐的最大操作速率是655Mbps，电流驱动模式，信号的噪声和EMI都较小。

5GTL接口电平：低电压，低摆幅，常用作背板总线型信号的传输，虽然使用频率一般在100MHz以下，但上升沿一般都比较陡，特别是对沿敏感的信号，如时钟信号。

6RS-232电平接口：为低速串行通信接口标准，电平为±12V，用于DTE与DCE之间的连接。RS-232接口采用不平衡传输方式，收、发端的数据信号是相对于信号地的电平而言，其共模抑制能力低，传输距离近，多用于点对点接口通讯。

7RS-422/RS-485接口：采用平衡方式传输，采用差分方式，使其在通讯速率、抗干扰性和传输距离较RS-232接口有较大改善。多用于多点接口通迅。RS485电平接口可驱动32个负载，忍受-7V到12V共模干扰。

9光隔离接口：能实现电气隔离，更高速率的器件价格较昂贵。

10线圈耦合接口：电气隔离特性好，但允许信号带宽有限

11以太网：经常采用的是10Base-T和100Base-T两种主流标准，主要应用激光探测系统和分系统之间的接口通讯和数据传输。以太网接口具有性价比高、数据传输速率高、资源共享能力强和广泛的技术支持等众多优点。

12USB接口：USB总线接口是一种基于令牌的接口，USB主控制器广播令牌，总线上的设备检测令牌中的地址是否与自身相符，通过发送和接收数据对主机作出响应，其最大的优点是安装配置简单。

3激光探测系统接口方案设计考虑因素

随着大规模数字处理芯片和高速接口芯片的迅猛发展，激光探测系统也呈现出智能化、小型化、模块化的趋势。在激光探测系统中，信息接口的设计逐渐向标准化、网络化、多节点、高速等方向展

3.1接口信号传输中的干扰噪声

3.1.1接口信号传输中的主要干扰形式

a)串模干扰：杂散信号通过感应和辐射的方式进入接口信道的干扰。串模干扰的产生原因主要是传输中插件等所产生的接触电势、热电势等噪声引起的。

b)共模干扰：干扰同时作用在两根信号往返线上，而且幅指相同。共模干扰产生的原因，主要是传输线路较长，在发送端和接收端之间存在着接地的电位差。

3.1.2接口信号传输中的抗干扰措施

a)传输线的选择

为了抑制由于杂散电磁场通过电磁感应和静电感应进入信道的干扰，接口传输线应尽量选用双绞线和屏蔽线，并将屏蔽层接地，而且屏蔽层的接地要于激光探测系统一端浮地的结构形式配合，不要将屏蔽线层当作信号线和公用线。

b)传输线的平衡和匹配

采用平衡电路和平衡传输结构是抑制共模干扰的有力措施。目前广泛使用的是差分式平衢性线电路，例如RS-422/RS-485标准串口电路。

接口信号传输时还要考虑与传输线特性阻抗的匹配问题。一般长线传输的驱动器接收器都适用于驱动特性阻抗为50Ω—150Ω的同轴电缆和双绞线，一般接口接收器的输入阻抗要比传输线的特性阻抗大，因此要设法将两者匹配，最好将发送端和接收端匹配。

控制信号线的具体配置：控制信号线要和强电、数据总线、地址总线分开，尽量选用双绞线和屏蔽线，并将屏蔽层接地。

c)隔离技术：电位隔离是常用的抗干扰方法，接口信号采用光电隔离和电磁隔离可以切断接口内外线路的电气连接，从而减弱露流、地阻抗耦合等传导性干扰的影响。

3.2接口硬件的选择原则：

3.2.1为各类接口选择合适的总线接口芯片、接口总线，并设计具体的接口电路。

3.2.3选择接口芯片时应根据激光探测系统CPU/MPU类型，总线类型／宽度和系统所完成的功能并按照高效、经济、可靠，方便、简单的原则来确定。

3.2.4设计具体的接口电路应具体考虑电源问题

3.2.5数据／命令的锁存和驱动

激光探测系统内部及激光探测系统和其他系统间实施数据／命令传输时，一般采用数据锁存技术来适应双方读写的时间要求。

3.3接口的实时性

由于激光探测系统对数据处理和传输的实时性要求很高，设计时要使时钟抖动、通道间时延、工作周期失真以及系统噪声最小化，所以设计接口时尽量选用高通讯速率和同步工作方式。

接口软件的设计原则

同步通讯系统软件设计要充分考虑数据流量的控制，最好在数据发送方发送数据时每隔一段时间插入一段空闲时间，从而保证数据同步传输的可靠性。

异步通讯系统软件设计要充分考虑合理的数据校验方式，可以根据系统要求选择冗余校验、校验和、冗余校验的方法。

4激光探测系统接口方案设计验证

构建高速有效的激光探测系统接口是非常有挑战性的，并且设计者需要在设计接口前后就考虑多个因素，详细的系统级的验证都是必须的。

4.1设计前的验证

基于指令集模拟器和硬件模拟器软硬件模拟技术是一种高效、低代价的系统验证方法。接口设计软件采用汇编，C，C++等语言编写，用户编写的接口源程序经过交叉编译器和连接器编译，输入到软件指令集模拟器进行软件模拟。而接口硬件验证则采用硬件描述语言如VHDL设计，经过编译后由硬件模拟器模拟。但设计前的验证也有一定的局限性，比如只能验证数字接口和验证环境理想化等缺点。这些都需要设计后的验证

4.2设计后的验证

最常见的验证方法是制作模拟激光探测系统内部接口和系统间外部接口的通用信号源，通用信号源可以模拟探测系统内部的如主回波、时统、显示、键盘等信号，也可以模拟输入外部操控命令，并将激光探测系统状态、测量数据等信息显示输出。

篇10

作者简介：金桂梅，女，1980年生，甘肃白银人，单位为日照职业技术学院，研究方向为通信与信息系统，职称为讲师，学历为本科

1USB接口的基本特性

USB设备具有操作简单、使用方便、数据传输速度快和稳定性强等特征，本文主要介绍USB设备的突出特征：

1.1热插拔性能强大

USB设备具有良好的带电插拔性能，支持用户在不关闭计算机或停止系统运行的情况下直接带电插入或拔出USB设备，不会影响系统的正常温度的运行。热插拔性能在系统发生停止、卡死等情况时可以实现立即恢复，不会损坏USB设备中存储的数据信息。

1.2支持多设备连接

设备可以通过USB的树状连接结构进行连接，由于USB具有树状图的连接特征，因此，可以连接更多的设备。USB设备连接上限为127个，USB总线带宽在连接范围内没有任何损耗，还可以保持固定不变的带宽。

1.3即插即用功能

当USB设备与计算机进行连接时，计算机会自动检测集线器上是否出现新的设备连接状态，如果检测到有新的设备连接计算机，计算机立即以集线器作为数据通信通道来实现计算机与USB设备的连接。当计算机通过控制指令向USB设备发送请求时，USB设备马上回应与控制指令相对应的信息，此时，计算机与USB设备之间的通信称为枚举操作。USB设备强大的即插即拔功能使其操作使用更加方便快捷，提高了数据传输的效率。

1.4国际标准统一

传统的计算机设备接口大多数属于特定接口，包括串行接口、并行接口和IDE接口等，这些接口技术只能支持特定的计算机设备连接，例如硬盘设备、打印机设备、扫描仪设备等，在设备数量较多的情况下，复杂的接口技术类型和过少的接口数量使得设备的使用非常不便，而USB接口国际标准的出台对这些计算机设备接口进行了统一。

2USB接口的仿真方案

由于研究最终目的是对USB接口芯片的仿真与测试，本文针对USB接口的仿真方案和测试方案分别进行介绍。如图1所示，USB接口框架图中包括了三个功能模块，分别是Controller控制模块、数字PHY物理层模块和模拟PHY物理层模块，采用不同的仿真方法对这三个功能模块进行仿真。USB接口的Controller控制模块和数字PHY模块采用Verilog语言进行描述，其仿真的最终目的是为了检验USB接口数字逻辑功能的正确性，我们可以利用输出的仿真波形对代码的逻辑正确性进行验证。本文在Linux操作环境下，使用VCS编译软件对以上两个功能模块进行仿真，VCS是编译型Verilog模拟器，支持Verilog语言，VCS编译软件具有仿真速度快、计算精度高、调试方式多等特征优势，可以从其自带的DVE数字视频特效功能来观察仿真波形。对USB接口的模拟PHY模块进行仿真的目的是为了验证电路原理图参数设计正确与否，根据验证结果适当优化电路原理图的参数设计。本文采用SPICE软件对电路原理图进行仿真，SPICE是一种功能强大的模拟电路仿真器，具有开放性强、实用性高、精度较高等特征，在布置好仿真环境后可以对电路原理图中的全部元器件进行仿真，根据仿真结果修改元器件配置。

篇11

中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2015.12.012

Assessment Reform Research for the Course of Automotive

Electronic Control Unit and Interface Technology

ZHANG Zhiyong， LIU Zhiqiang， DU Ronghua

（College of Automobile and Mechanical Engineering， Changsha University

of Science and Technology， Changsha， Hu'nan 410114）

Abstract The course of automotive electronic control unit and interface technology is a specialized course which integrates the single chip microcomputer principle and the automotive electric control system. The traditional method of test paper method can only study the single chip microcomputer principle， the basic concept of the control system， the master degree of programming language， which cannot investigate the students for the control system designing， program debugging and other practical ability. Course assessment reform integrated with the classroom quiz， after-school simulation experiments， classroom experiments， the on-computer test together， which can comprehensively study of the degree of students knowledge， as well as the practical ability of the design and control system.

Key words Automotive electronic control system； single chip microcomputer； course assessment； computer simulation

0 前言

“汽车电控单元与接口技术”是车辆工程和汽车服务工程两个专业本科生的专业核心课程，为学生将来从事汽车电子与控制技术工作提供理论基础。通过对本课程的学习，使学生熟悉目前国内外汽车电控系统发展的最新动态，掌握嵌入式控制系统的基本结构、工作原理和软硬件设计知识，培养学生运用嵌入式控制芯片、电子元件设计控制系统、人机接口界面的实践能力。因此，在有限的课时中如何让学生既掌握嵌入式控制系统的特点、工作原理、设计方法，同时还要使学生具备一定的实践能力，如分析问题、解决问题的能力，是本课程教学过程中需要考虑的重点，而课程考核方式是促成以上目标的重要手段。合适的课程考核方式不仅能引导学生如何去学习，提高学习积极性，同时也促进教师在教学过程中结合先进的教学方法和手段，更新教学内容等。然而，现有的“汽车电控单元与接口技术”课程考核方法仍以传统的考卷笔试为主，但这种笔试方式仅能对单片机原理、控制系统的基本概念、编程语言的掌握程度进行考查，无法考查学生的控制系统的设计、程序调试等实践能力。另外，现在的教学方法很大程度上仍继承于普通专业基础课程的教学模式，即分别利用独立章节教授独立的内容。显而易见，这样的教学方法不适应内容综合性强，且存在多学科交叉的课程教学。

鉴于该课程考核方式和教学体系存在的问题，本课程考核改革旨在探索汽车电子类课程群考核的适用模式，以及汽车电控单元与接口技术课程形成性考试和期终考试的目标、形式、题型和题量。通过本课考核的改革，指导学生在学习过程中理解把握课程的重点内容，培养学生的自学能力和创新能力。同时，引导师生树立紧贴生产实际的课程考核理念，明确课程考核目标，鼓励学生主动学习，积极主动思考，积极培养学生实际动手操作能力，提高学生素质，进一步推进由传统教学模式向应用型创新汽车人才培养模式的转变。

1 网络教学平台

本课程采用多媒体教室授课，基本知识介绍以讲授为主，在进行应用实例编程时，采用小组讨论的方式，各小组重点针对应用实例实现的目标、手段、技术等讨论，最终完成电路设计、程序设计并以电子文本的形式上交。对常用单片机类型和操作系统、编程语言等发展趋势等概述性内容进行讲解时，对学生采用文献综述报告的形式进行学习内容的考核。鼓励学生利用网络资源，查找和了解最新汽车电控单元的发展趋势，最终通过独立思考、总结形成综述性论文。另外，本课程的作业根据不同题型的特点，采用网络电子版作业与纸质版作业相结合的方式。对于问答、判断等题型，采用网络提交作业，对于计算题，则采用纸质版形式上交作业。另外，在网络课程的讨论区积极发言与回复问题，也作为课程考核的内容之一。

本课程考核方式采用多种立体式考核方式，考核形式包括上课考勤、实验动手能力与实验报告完成情况考核、网络课程讨论区发言、综述性论文以及期终考试等五部分。上课情况与网络课程讨论区活跃度的考核成绩占总成绩的15%，实验动手能力与实验报告完成情况占总成绩25%，综述论文成绩占总成绩的10%，期终考试成绩占总成绩的30%，平时上课出勤率在90%以上方能参加期终考试。

2 形成性考核方式

为了全面考核学生的综合素质，采用的形成性考核内容的设计遵循下列原则：（1）简便性原则。考核形式简便，不拘泥于形式，可随机提问考核，可课堂做作业，便于老师掌握学生理解知识的程度；（2）针对性原则。考核内容符合学生实际，紧密结合课程教学的实际需要，解决教学中的重点难点问题；（3）灵活性原则。对考核内容可适当拓宽，引导学生阅读与课程内容和教学进度相关的参考书，体现注重培养自学能力的特点。

形成性考核成绩占考核总成绩的40%，其中大作业共计安排4次，单次考核按20分制进行评定，4次考核合计40分，24分及格，分别包括控制系统设计和实验或仿真实验。

（1）第一次形成性考核。考核内容：指令系统及汇编语言程序设计；考核形式：以指令系统中的数据传送指令运用为基础，分组假设数据传送条件，掌握基本的数据传送指令运用方法；考核时期：完成相应章节的教学任务后，在课堂外完成。

（2）第二次形成性考核。考核内容：单片机I/O口功能运用的Proteus仿真；考核形式：结合单片机I/O口的工作方式，选择数码管驱动方案，并给予说明；考核时期：完成相应章节的教学任务后，在课堂外完成。

（3）第三次形成性考核。考试内容：单片机中断系统的Proteus仿真；考试形式：完成相应章节的教学任务后，引导学生设计中断触发方式和中断响应处理方案；考试时期：完成相应章节的教学任务后，在课堂外完成。

（4）第四次形成性考核。考试内容：定时器/计数器的Proteus仿真；考试形式：完成相应章节的教学任务后，引导学生设计定时器/计数器的应用案例；考试时期：在课堂外完成。

其中形成性考核评分标准为：（1）8～10分：按时交作业，程序与电路设计正确，仿真结果正确，电路正确规范；（2）6～7分：按时交作业，程序与电路设计基本正确，仿真结果基本正确，电路基本规范；（3）3～5分：交作业滞后，程序与电路设计不够全面，但仿真结果部分正确，电路设计无大错；（4）0～2分：严重拖交作业，程序与电路设计错误较多，仿真结果不正确，电路设计错误。

3 教学内容与方法改革

为了与课程考核方式相适应，在教学内容和方法也应该做相应的改革。（1）在教学内容上，除了严格按照相关教学大纲的要求完成规定的教学内容之外，课程借鉴了国内外同类课程的内容体系，选择性地介绍国外内关于嵌入式系统、操作系统、先进控制方法等方面的最新成果和未来发展趋势。（2）为了配合网络平台教学和形成性考核，在课堂教学引入软件仿真技术，可直观地、实时地和可重复地将知识点形象化、具体化，同时还能与同学们进行互动，启发同学们去思考。在网络课程讨论区里面，有针对性地提出启发性的问题；在网络资源中上传了很多经典的单片机应用实例仿真程序，引导学生利用网络自主学习。（3）在课件中融入了各种视频、图片文件，充分利用网络公开课资源，演示单片机的各资源的工作原理，使教学不再空洞、枯燥，学生能利用资源对单片机原理有充分的认识和了解，进一步拓展了教学形式。

4 结论

本课程考核改革于2011-2012第二学年在车辆工程专业、汽车服务专业两个教学班实施，授课学生人数为127人。通过本课程考核改革，学生学习积极性明显增强，表现在上课出勤率、课后提问数量、试验完成率等指标明显提高。最后基于形成性考试方法，学生考试及格率达到100%，且成绩分布服从正态分布，证明了该考核方法的有效性。

论文资助项目：湖南省普通高等学校教学改革研究项目（湘教通[2014]247号），学生能力导向的机械类专业工程训练改革与实践，回归工程实践的机械类专业工程教育人才培养模式改革与实践

参考文献

[1] 张志勇，李岳林，刘志强，等.汽车电控单元与接口技术教学方法研究[J].科教导刊，2013（10）：169-170.

篇12

中图分类号：TN929.1 文献标识码：A

1 OTN关键技术

OTN全称Optical Transport Network（光传送网）是以波分复用技术为基础，且在光层组织网络的传送网，它是跨数字传送和模拟传送两类，也是结合了两类的优势，更是管理数字传送（电领域）和模拟传送（光领域）的统一标准。

OTN技术中包括多种关键技术，其中有组网技术，传输技术，接口技术，保护恢复技术等。

（1）OTN组网与传输技术

OTN组网技术包括电层调度技术，光层调度技术以及混合层调度技术等。其中电层调度技术的实现是支持波长的交叉连接，光层调度技术的实现是支持ODUk的交叉连接，而混合层调度技术是同时支持波长和ODUk的交叉连接。采用组网技术大大减少了建网成本。OTN传输技术具有长距离，大容量的传输特点。同时采用带外的FEC技术和新型调制编码并结合色散光宇可调补偿，电域均衡等，显著提高了长距离和大容量的传输速度。

（2）OTN保护恢复技术

OTN保护恢复技术分别体现在光域和电域，在光域支持光通道1+1保护，光复用段1+1保护，光通道共享保护。在电域支持子网连接保护和环网共享保护。

（3）OTN接口技术

OTN接口技术中包括逻辑接口和物理接口。

1.1 ROADM技术

ROADM技术中文叫做可重构的光分插复用器，它是一种节点或者叫网络元素，主要由光学器件构成，是通过远程重新配置，并能够动态上下业务的波长。

ROADM技术的功能模块有前置后置光放大器，波长上路和下路，光业务信道的生成和终结，监控节点内部聚合信道或单信道功率，色散补偿等。

ROADM技术目前包括波长选择型ROADM技术和广播或选择型ROADM技术，波长选择型ROADM技术端口指配较灵活，并且能够在多个方向提供波长粒度的信道，而远程可重配置全部直通端口和上下端口。但因为结构较复杂，技术成熟程度比较低，成本较高，在商用系统中的使用较少。

1.2 OTH技术

OTH技术全称Optical Transmission Hierarchy（光传送体系），它是未来网络的主干核心，在全球的信息基础设施中起着关键作用。引入的密集波分复用技术，提高了光通信的速率。并随着光纤通信技术的不断进步以及电信网络业务结构的改善，电信界也对OTH技术不断地进行完善了。

2 OTN技术应用

随着对大颗粒业务的调度和传送的需求不断增加，人们也将OTN技术应用视为了关注的焦点，OTN技术应用的优势在于能够提供大颗粒带宽的传送和调度。在OTN技术应用主要分为在干线网和城域网中的应用，在干线网中包括在省际干线和省内干线中的应用，城域网则分为核心网，接入层和汇聚层三方面。下面从省际干线，省内干线，城域网三方面分别来介绍OTN技术的应用。

2.1 在省际干线的应用

在现有的传送业务来看OTN技术在省际干线中的应用随着网络和业务的IP化，新业务的开展和宽带用户的极具增多，省际IP流量和带宽也是成倍的增加。由于承载的业务量的剧增，波分省际干线对承载业务的需求和保护是人们十分迫切的。波分省际干线承载着PSTN 2G长途业务，NGN 3G长途业务和Internet省际干线业务等。在应用了OTN技术后，省际干线IP Over OTN 的承载模式实现了SNCP保护，MESH网保护和类似SDH的环网保护等网络保护方式，这样不仅设备的复杂程度和成本大大降低而且保护能力与SDH不相上下。

2.2 在网络中的应用―省内干线

随着目前长途传送网承载的业务量和大客户业务颗粒的增大，网络业务的灵活度和生存性问题备受关注。OTN技术应用在省际干线中实现了GE 10GE，2.5G 10GPOS大颗粒业务的安全性，可靠性，为了进一步提高网络运行质量和中继电路利用率，更好的使用传送网络资源，在省内网络干线中应用超大容量的OTN技术，在OTN交叉设备中镶嵌ASON GMPLS风不是控制平面后，提供了优先级抢占功能和多种保护恢复方式，大大的提高了网络传送网的可靠性。还可实现MESH网，可组环网，复杂环网，网络按需扩展，波长子波长业务交叉疏导和调度。省内骨干路由器承载着各个长途局间的NGN 3G IPTV 大客户专线业务等。

2.3 在网络中的应用―城域网

城域光传送网是覆盖城市及郊区范围，负责在城域范围内为路由器和交换机等数据网络节点和各种业务网提供传输电路，或直接为企业单位等大客户提供应用服务。现有的城域光传送网技术MSTP，RPR，ASON，和城域CWDM和DWDM等都是基于WDM技术或SDH技术，比较局限。OTN技术是以大颗粒调度为基础具有WDM和SDH两类的优势，形成了一种具有大颗粒宽带传送特点的大容量传送网，对于以太业务实现两层汇聚提高了带宽利用率，从组网上看使得传送网层次更加清晰，OTN技术也对业务实行保护。

3 结束语

在当今网络技术蓬勃发展，OTN关键技术以及OTN技术的应用为我们的网络生活带来了更多方便和发展平台，为下一代网络构建起着推动作用。在不久的将来OTN技术会更加完善，成为更优异的网络平台。

参考文献

[1] 刘涛.面向未来的光传送网-OTN技术.技术论坛，2001.