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接口技術(shù)論文范文第1篇

（一）內(nèi)涵

機(jī)電接口主要就是機(jī)電一體化產(chǎn)品中機(jī)械裝置與控制微機(jī)之間的接口，其是基于機(jī)電一體化而產(chǎn)生的。機(jī)電接口根據(jù)信息傳輸方向的不同，可以分為信息采集接口、輸出接口[1]。在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，傳感器是一種較為常用的設(shè)備，在輸出信號的時(shí)候，一般采用模擬量方式進(jìn)行檢測，時(shí)刻掌握發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，并且檢測差動變壓器位置。然而，在輸出控制量的時(shí)候，存在一個(gè)比較特殊的形式，就是數(shù)字系統(tǒng)。機(jī)電接口技術(shù)主要就是研究機(jī)電系統(tǒng)各項(xiàng)組成技術(shù)與子系統(tǒng)連接問題的綜合技術(shù)，其主要包括電子技術(shù)、信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)等，共同構(gòu)成了一個(gè)綜合系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)了信息的交互與融合，在機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。機(jī)電接口主要是由硬件與軟件共同構(gòu)成，在機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行中，與環(huán)境及操作者之間成立一種有效連接，在物理通道中展開信息與能量的輸入、轉(zhuǎn)換及傳輸。在信息轉(zhuǎn)換的過程中，需要進(jìn)行有效的交互與調(diào)整，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化技術(shù)的協(xié)調(diào)與綜合，保證各系統(tǒng)的有效運(yùn)行，充分發(fā)揮系統(tǒng)功能，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的工作目標(biāo)。

（二）分類

目前，機(jī)電接口主要包括以下幾種：智能接口、動力接口、機(jī)電接口、人機(jī)接口[2]。智能接口應(yīng)用較為復(fù)雜，不同技術(shù)形式產(chǎn)生的信息形式也不同，并且在使用過程中，可以根據(jù)不同要求展開相應(yīng)的改變。在各種信息轉(zhuǎn)換與傳輸?shù)倪^程中，智能接口可以確保不同技術(shù)與子系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)完整系統(tǒng)。動力接口可以有效連接動力源與機(jī)電系統(tǒng)，之后給予機(jī)電系統(tǒng)相應(yīng)的驅(qū)動動力。在機(jī)電系統(tǒng)中，動力類型有很多種，主要包括直流電、交流電、液壓等，在系統(tǒng)中運(yùn)用不同動力類型的時(shí)候，需要選用不同的接口形式，確保系統(tǒng)可以正常運(yùn)行。機(jī)電接口的作用就是實(shí)現(xiàn)各種驅(qū)動系統(tǒng)的有效連接，并且將驅(qū)動信號轉(zhuǎn)變成執(zhí)行信號，在轉(zhuǎn)變的過程中滿足傳感器運(yùn)行要求。人機(jī)接口是機(jī)電系統(tǒng)與操作者之間存在的接口，通過這一接口，可以在操作者眼前呈現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，并且有效監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)人性化操作目標(biāo)。

二、機(jī)電一體化發(fā)展及其發(fā)展趨勢

（一）機(jī)電接口技術(shù)對機(jī)電一體化發(fā)展的影響

近些年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，對一些事物的要求也在明顯提高。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展離不開科學(xué)技術(shù)水平的提高，傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代人們?nèi)找嬖鲩L的技術(shù)需求，需要對其進(jìn)行改進(jìn)與完善。從而在此形勢下，機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其主要包括電子技術(shù)、信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)等，充分滿足了現(xiàn)代社會發(fā)展的技術(shù)要求。在機(jī)電一體化技術(shù)初始發(fā)展中，只是將電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù)進(jìn)行融合，接口十分簡單、便捷[3]。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，機(jī)電一體化技術(shù)水平也在不斷提升。目前，機(jī)電一體化技術(shù)不再是簡單的機(jī)電一體化產(chǎn)品，逐漸形成了一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，其系統(tǒng)內(nèi)部接口也日益復(fù)雜?，F(xiàn)階段，機(jī)電一體化技術(shù)研究越來越深入、成熟，然而，簡單的技術(shù)研究已經(jīng)無法滿足系統(tǒng)的運(yùn)行需求，需要充分重視其復(fù)雜性研究。針對機(jī)電一體化技術(shù)而言，其復(fù)雜性較強(qiáng)，如果只是單純研究系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其集成理論，根本無法充分實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的作用，為此，需要加深對機(jī)電接口技術(shù)的研究，在設(shè)計(jì)方面，加強(qiáng)對有關(guān)理論的融合，確保機(jī)電一體化系統(tǒng)的全面實(shí)施。在機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展過程中，越來越向智能化、系統(tǒng)化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，其系統(tǒng)內(nèi)部接口要求越來越高，不僅要確保接口技術(shù)與系統(tǒng)技術(shù)的有效融合，還要確保信息傳輸?shù)捻槙场?/p>

（二）機(jī)電一體化發(fā)展歷程及趨勢

機(jī)電一體化發(fā)展主要經(jīng)歷3個(gè)階段。一是，在20世紀(jì)50年代，電子技術(shù)發(fā)展越來越成熟，人們嘗試在機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用電子技術(shù)，進(jìn)而刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的融合，初步產(chǎn)生機(jī)電一體化概念。二是，在20世紀(jì)80年代，機(jī)電一體化已經(jīng)發(fā)展了30來年，不管是技術(shù)還是產(chǎn)品性能都得到了很大的提升，技術(shù)更加成熟，產(chǎn)品性能更加健全。三是，在20世紀(jì)90年代末，微細(xì)加工技術(shù)、電子通信技術(shù)、光學(xué)技術(shù)等得到了快速發(fā)展，并且逐漸融入發(fā)到了機(jī)電一體化當(dāng)中，使得機(jī)電一體化技術(shù)越來越成熟。我國機(jī)電一體化起步比較晚，現(xiàn)今已經(jīng)取得了一定的成績，在機(jī)械工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，人工智能機(jī)電一體化建設(shè)取得了很大的進(jìn)步，在數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人制造中得到了廣泛運(yùn)用，促進(jìn)了機(jī)械工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。系統(tǒng)化發(fā)展使機(jī)械系統(tǒng)更加開放，為多子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展與綜合管理提供了可靠依據(jù)。同時(shí)，在綠色生產(chǎn)概念下，機(jī)械綠色化也是工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，是人類保護(hù)生態(tài)環(huán)境資源的重要手段[4]。

接口技術(shù)論文范文第2篇

片上網(wǎng)絡(luò)借鑒了大規(guī)模并行計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)互連結(jié)構(gòu)，以數(shù)據(jù)包的形式進(jìn)行處理器核間通信，圖1以3×3的mesh網(wǎng)絡(luò)為例示意了其基本結(jié)構(gòu)，主要包括如下組件：1）處理單元（ProcessElement，PE）：處理單元負(fù)責(zé)具體的計(jì)算及數(shù)據(jù)包的發(fā)起和接收，其中可包含處理器核（Core），協(xié)處理器（CP），存儲器（Mem）及I／O等資源；2）路由器（Router，R）：路由器通過數(shù)據(jù)鏈路相互連接組成特定的網(wǎng)絡(luò)，并按照一定的路由算法和交換策略實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)；3）網(wǎng)絡(luò)接口（NetworkInterface，NI）：網(wǎng)絡(luò)接口負(fù)責(zé)處理單元和路由器之間的數(shù)據(jù)交互，根據(jù)雙方的協(xié)議完成數(shù)據(jù)包的打包和解包工作；4）數(shù)據(jù)鏈路（Link）：數(shù)據(jù)鏈路連接相鄰的路由器，是信號傳輸?shù)妮d體。當(dāng)處理器間需要進(jìn)行通信時(shí)，數(shù)據(jù)包首先通過源節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)入路由器的輸入隊(duì)列，路由器再根據(jù)數(shù)據(jù)包中的路由信息計(jì)算其輸出方向，并將其轉(zhuǎn)發(fā)到相鄰的路由器，然后重復(fù)該過程直到數(shù)據(jù)包到達(dá)其目的節(jié)點(diǎn)。最后，數(shù)據(jù)包被目的節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)接口接收，經(jīng)過解析之后，其數(shù)據(jù)被存放到處理單元的存儲器中供計(jì)算使用。

2單邊通信協(xié)議

根據(jù)蟲孔（Wormhole）交換策略［5］，一個(gè)數(shù)據(jù)包被劃分為若干個(gè)微片（flit），其中位于數(shù)據(jù)包最前端和最尾端的微片分別被稱為頭微片（headflit，HF）和尾微片（tailflit，TF），中間部分的微片則被稱為體微片（bodyflit，BF），這三種微片可進(jìn)一步通過微片類型編碼進(jìn)行區(qū)分。數(shù)據(jù)包的頭微片主要包含相關(guān)的路由信息，如源節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)（src＿x和src＿y）、目的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)（dst＿x和dst＿y），以及數(shù)據(jù)包長度、冗余校驗(yàn)碼等信息，尾微片和體微片則包含了具體待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。此外，在具有多個(gè)虛通道的片上網(wǎng)絡(luò)中，微片中還包含了其所屬的虛通道號（vcid），以使不同數(shù)據(jù)包的微片可以在數(shù)據(jù)鏈路上混合傳輸，從而提高數(shù)據(jù)鏈路的帶寬利用率。為了減少處理器的干預(yù)、提高數(shù)據(jù)傳輸效率，本文對片上網(wǎng)絡(luò)采用單邊通信協(xié)議，其主要思想是在數(shù)據(jù)包中顯式地包含數(shù)據(jù)的目的地址。圖2示意了本文使用的數(shù)據(jù)包格式：一個(gè)數(shù)據(jù)包由至多16個(gè)微片組成，每個(gè)微片的數(shù)據(jù)負(fù)荷為32位；第一個(gè)微片為頭微片，包含了路由信息及數(shù)據(jù)包長度信息；第二個(gè)微片包含了一個(gè)32位的目的地址，該地址指定了后續(xù)數(shù)據(jù)在目的節(jié)點(diǎn)中應(yīng)被存放的位置；后續(xù)微片則包含了具體傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。這種將目的地址包含在數(shù)據(jù)包中的單邊通信方式使網(wǎng)絡(luò)接口能直接將接收到的數(shù)據(jù)存入存儲器，而無需處理器進(jìn)行干預(yù)，因此有助于提升網(wǎng)絡(luò)接口的數(shù)據(jù)接收能力。

3網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)接口（NI）負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收工作，是處理單元與片上網(wǎng)絡(luò)通信的接口。一方面，NI監(jiān)聽從網(wǎng)絡(luò)到達(dá)該節(jié)點(diǎn)的微片，組裝成完整的數(shù)據(jù)包，然后通知DMA控制器根據(jù)接收到的目的地址將數(shù)據(jù)存放到存儲器中；另一方面，NI從處理器接收數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行打包后傳入片上網(wǎng)絡(luò)。因此，NI的處理器端和網(wǎng)絡(luò)端需分別滿足嵌入式總線協(xié)議（本文采用AHB總線［6］）和基于信用量（credit）的流控協(xié)議。以具有兩個(gè)虛通道（分別用VC0和VC1表示）的片上網(wǎng)絡(luò)為例，圖3示意了本文設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)接口結(jié)構(gòu)，其中上半部為網(wǎng)絡(luò)接收部分，下半部為網(wǎng)絡(luò)發(fā)送部分。在網(wǎng)絡(luò)接收部分，每個(gè)虛通道都對應(yīng)了一個(gè)接收隊(duì)列、數(shù)據(jù)包隊(duì)列、目的地址寄存器和DMA寫控制器（wDMA）。數(shù)據(jù)包的解析和接收是由接收控制狀態(tài)機(jī)和wDMA控制器協(xié)同實(shí)現(xiàn)的，圖4示意了兩者的狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系與協(xié)同工作方式。一方面，接收控制狀態(tài)機(jī)對接收隊(duì)列中的微片進(jìn)行解析，剝離vcid和微片類型等信息后，將有效數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)包隊(duì)列；接收控制狀態(tài)機(jī)檢測到一個(gè)完整的數(shù)據(jù)包后，就通知相關(guān)的wDMA控制器直接將接收到的數(shù)據(jù)搬移到存儲器中。另一方面，DMA寫控制器（wDMA）接收到DMA傳輸請求之后，首先從數(shù)據(jù)包隊(duì)列中讀取出第一個(gè)微片，并將其記錄為后續(xù)數(shù)據(jù)的目的地址；然后，wDMA控制器向AHB仲裁器發(fā)送總線請求信號，申請對總線的所有權(quán)；接下來，wDMA控制器發(fā)起AHB總線傳輸操作，將數(shù)據(jù)包隊(duì)列中的數(shù)據(jù)按照先前記錄的目的地址連續(xù)地存入存儲器中；等到數(shù)據(jù)包隊(duì)列為空之后，接收控制狀態(tài)機(jī)和wDMA控制器均返回空閑狀態(tài)。在網(wǎng)絡(luò)發(fā)送部分，處理器將待發(fā)送數(shù)據(jù)的起始地址（針對發(fā)送節(jié)點(diǎn)而言）和數(shù)據(jù)長度寫入相關(guān)的DMA讀控制器（rDMA）中，再由rDMA將數(shù)據(jù)從存儲器搬移到發(fā)送端的數(shù)據(jù)包隊(duì)列。發(fā)送控制狀態(tài)機(jī)再將數(shù)據(jù)包的目的地址（針對目的節(jié)點(diǎn)而言）與數(shù)據(jù)包隊(duì)列中的數(shù)據(jù)進(jìn)行打包后傳入網(wǎng)絡(luò)。另外，由于VC0和VC1可能同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)包，因此在發(fā)送控制狀態(tài)機(jī)中還進(jìn)行了虛通道間的仲裁，仲裁的結(jié)果用于選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)。為了簡化接收控制狀態(tài)機(jī)對完整數(shù)據(jù)包的探測過程，規(guī)定網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包的長度不能大于NI中數(shù)據(jù)包隊(duì)列的深度，以使數(shù)據(jù)包隊(duì)列可以存放一個(gè)完整的數(shù)據(jù)包。在本文中，NI接收部分和發(fā)送部分的數(shù)據(jù)包隊(duì)列深度均被設(shè)置為16，因此網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包最長不能超過16個(gè)微片。

4驗(yàn)證及性能分析

4.1驗(yàn)證及測試環(huán)境為了對設(shè)計(jì)的片上網(wǎng)絡(luò)傳輸接口進(jìn)行驗(yàn)證及性能測試，本文將網(wǎng)絡(luò)接口集成到了一個(gè)4×4mesh片上多處理器驗(yàn)證環(huán)境中，圖5示意了該多處理器的結(jié)構(gòu)：每個(gè)節(jié)點(diǎn)均為一個(gè)基于AHB總線的小型系統(tǒng)，其中包含了一個(gè)小型RISC處理器（μP）、私有SRAM存儲器、片上網(wǎng)絡(luò)路由器及網(wǎng)絡(luò)接口。為了對網(wǎng)絡(luò)接口的性能進(jìn)行對比分析，本文選取了并行FFT計(jì)算［7～10］作為應(yīng)用案例來對該16核系統(tǒng)進(jìn)行性能測試。其中，測試組采用本文設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)接口，數(shù)據(jù)在存儲器和網(wǎng)絡(luò)接口間的搬移采用DMA方式實(shí)現(xiàn)；而對比組采用非DMA操作的網(wǎng)絡(luò)接口，數(shù)據(jù)的搬移是以中斷的方式通知處理器μP干預(yù)實(shí)現(xiàn)。

4.2案例測試圖6給出了在16核系統(tǒng)中進(jìn)行單精度浮點(diǎn)FFT計(jì)算的結(jié)果，其中橫軸表示輸入序列長度的對數(shù)，縱軸為計(jì)算過程所消耗的時(shí)鐘周期。從圖5可以看出，對比采用CPU干預(yù)型網(wǎng)絡(luò)接口的16核系統(tǒng)，采用DMA傳輸型網(wǎng)絡(luò)接口的16核系統(tǒng)具備了更高的并行計(jì)算性能。當(dāng)FFT序列長度為1024時(shí)，本文設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)接口使FFT計(jì)算耗時(shí)降低了20％左右，且隨著FFT序列長度的增加，DMA傳輸型網(wǎng)絡(luò)接口對16核系統(tǒng)并行計(jì)算性能的提升更加明顯。導(dǎo)致FFT計(jì)算性能提升的原因主要有兩點(diǎn)。1）由于本文設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)接口通過DMA方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)負(fù)荷的搬移，而非通過CPU進(jìn)行顯式的搬移，因此縮減了數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收延時(shí)，減低了處理器核間通信帶來的性能損耗；2）網(wǎng)絡(luò)接口采用的DMA傳輸方式減少了CPU對數(shù)據(jù)包的干預(yù)，使得CPU能更加專注地進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算，因此應(yīng)用程序的并行計(jì)算性能得到了提升。

5結(jié)語

接口技術(shù)論文范文第3篇

論文關(guān)鍵詞：微機(jī)原理與接口技術(shù)；教學(xué)計(jì)劃；課堂教學(xué)方法；實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

20世紀(jì)70年代大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展促生了第一臺微型計(jì)算機(jī)，至今，微型計(jì)算機(jī)技術(shù)在短短三四十年的時(shí)間里已不可動搖地發(fā)展成為計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重要的分支，廣泛深入地滲透到工業(yè)控制、儀器儀表、消費(fèi)產(chǎn)品、汽車、辦公自動化和通信等領(lǐng)域，從微控制器的品種、結(jié)構(gòu)、功能、性能、價(jià)格、生產(chǎn)工藝到開發(fā)方式等都以迅猛的勢頭快速發(fā)展。這無疑對微型計(jì)算機(jī)人才的適應(yīng)性提出了更高的要求。高校開設(shè)的“微機(jī)原理與接口技術(shù)”是電子、自動化、通信、計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)一門理論與實(shí)踐聯(lián)系很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有很高的實(shí)用價(jià)值，起到承上啟下的重要作用，其教學(xué)質(zhì)量的好壞直接影響著學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)與提高。為了更好地滿足社會和企業(yè)對具有高技能應(yīng)用型人才的要求，減輕教師教學(xué)的壓力，結(jié)合自身教學(xué)和實(shí)踐，談幾點(diǎn)體會和改革的新思路。

一、安排好合理的教學(xué)計(jì)劃

“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程一般安排在大學(xué)二年級下學(xué)期或三年級上學(xué)期，由于內(nèi)容多、難度大，初次接觸微機(jī)的大多數(shù)學(xué)生對其缺乏正確的認(rèn)知，其心理上對之有一定的畏懼，所以制訂的授課計(jì)劃應(yīng)重點(diǎn)突出、層次分明、由淺入深循序漸進(jìn)。

1.重點(diǎn)突出、層次分明

從目前的教學(xué)培養(yǎng)方案來看，“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程的學(xué)時(shí)一般為60～70學(xué)時(shí)。在課時(shí)這么少的情況下要完成相對較多的內(nèi)容，安排講授的重點(diǎn)就應(yīng)放在實(shí)用性的理論知識上。為此應(yīng)遵循以下兩個(gè)原則：首先是可行性。根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有的理論儲備、企事業(yè)現(xiàn)階段對微機(jī)人才的要求和學(xué)院相應(yīng)的設(shè)備條件等基礎(chǔ)環(huán)境，將有實(shí)用價(jià)值的內(nèi)容合理地有重點(diǎn)地安排進(jìn)課程或適度加強(qiáng)。其次是拓展性。為達(dá)到實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，在教學(xué)計(jì)劃安排過程中，加入對知識縱向和橫向的延伸，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，鼓勵(lì)學(xué)生對所學(xué)習(xí)內(nèi)容在實(shí)際的應(yīng)用中討論，進(jìn)行更深層次的研究。只有這樣，書本上的知識才能真正成為自己的知識。

2.由淺入深、循序漸進(jìn)

在“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程之前學(xué)生已進(jìn)行了大學(xué)物理和電子技術(shù)的學(xué)習(xí)。為了更好地銜接，教師在制訂教學(xué)計(jì)劃時(shí)應(yīng)從學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過的數(shù)制轉(zhuǎn)換、編碼、存儲器等知識入手逐漸深入到微機(jī)原理其他未知的領(lǐng)域，由淺入深地安排好課程計(jì)劃，慢慢地培養(yǎng)學(xué)生興趣。如此安排易于學(xué)生接受知識，起到了很好的承接作用。經(jīng)過在集美大學(xué)信息工程學(xué)院、理學(xué)院和誠毅學(xué)院的實(shí)踐教學(xué)表明，這樣的課程安排很受學(xué)生歡迎。

二、選擇合適的課堂教學(xué)方法

理工學(xué)科的課程內(nèi)容相對枯燥又難以理解，所以就更加要求理論教學(xué)應(yīng)該針對性地尋求靈活的教學(xué)方法。適合“微機(jī)原理與接口技術(shù)”的課堂教學(xué)方法很多，如啟發(fā)式教學(xué)法、漸進(jìn)式教學(xué)法、比較式教學(xué)法、歸納式教學(xué)法等。這些方法綜合應(yīng)用在課堂教學(xué)中，對教學(xué)質(zhì)量有很好的保證。但針對不同的學(xué)生也必須有各自的側(cè)重方法，才能達(dá)到最佳效果。下面以前兩種方法為例進(jìn)行探討。

1.啟發(fā)式教學(xué)

理工課程內(nèi)容的嚴(yán)謹(jǐn)性很容易造成課堂氛圍沉悶，形成填鴨式的教師一言堂。例如信息工程學(xué)院的學(xué)生特點(diǎn)是入學(xué)成績好，基礎(chǔ)知識比較扎實(shí)，但缺點(diǎn)是思維不夠活躍，最容易形成死氣沉沉的課堂。如何在教學(xué)中調(diào)動學(xué)生積極性，是改善課堂氛圍、提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要環(huán)節(jié)。所以針對信息工程學(xué)院的學(xué)生，更合適較多地采用啟發(fā)式教學(xué)，以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)熱情與興趣，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性發(fā)展。這就要求在教學(xué)中根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的鋪展由表及里循序漸進(jìn)地不斷引出問題，啟迪學(xué)生去思考、分析問題，直到提出解決問題的方法或途徑。比如在教授算術(shù)運(yùn)算指令時(shí)，首先引導(dǎo)學(xué)生回憶標(biāo)志寄存器的結(jié)構(gòu)和數(shù)制計(jì)算時(shí)的補(bǔ)碼運(yùn)算，在此基礎(chǔ)上再仔細(xì)講解算術(shù)運(yùn)算類指令的功能。有了良好的理論基礎(chǔ)，再舉一例題：十進(jìn)制轉(zhuǎn)十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換程序，用傳統(tǒng)的順序結(jié)構(gòu)算法詳盡地講解轉(zhuǎn)換的過程。下一步就是引導(dǎo)學(xué)生思考傳統(tǒng)算法的不足，有的學(xué)生就提出計(jì)算太繁復(fù)、結(jié)構(gòu)不合理，于是更深地引導(dǎo)如何解決這個(gè)問題，要求學(xué)生通過課堂練習(xí)、課后作業(yè)或上機(jī)實(shí)驗(yàn)完成新的計(jì)算程序。反饋的結(jié)果是有的學(xué)生選擇使用循環(huán)結(jié)構(gòu)、有的選擇過程調(diào)用，都大大地簡化了轉(zhuǎn)換程序，達(dá)到了預(yù)期的效果。最后引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用后續(xù)的宏或中斷的知識完成相應(yīng)的編程，進(jìn)一步拓展學(xué)生思路，為學(xué)習(xí)后續(xù)的知識打下伏筆。

啟發(fā)式教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生是教學(xué)的主體，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。教師要淡化標(biāo)準(zhǔn)答案，鼓勵(lì)學(xué)生多向思維，弱化思維定勢?！拔C(jī)原理與接口技術(shù)”教學(xué)中針對信息工程學(xué)院的學(xué)生采用啟發(fā)式教學(xué)，利用學(xué)生相對比較扎實(shí)的理論知識為基礎(chǔ)，對學(xué)生的疑問不作正面回答，啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力，發(fā)揚(yáng)教學(xué)民主，用問題引導(dǎo)學(xué)生順應(yīng)教師的思路不斷思考，主動分析問題，找到問題所在并最終找到解決辦法。

2.漸進(jìn)式教學(xué)法

漸進(jìn)式教學(xué)法是指利用已有的知識作為新知識的基礎(chǔ)和階梯，靈活利用知識點(diǎn)之問的橫向關(guān)聯(lián)和縱向?qū)哟?，由淺入深、由易到難、循序漸進(jìn)的教學(xué)方法。此方法在實(shí)踐中主要針對集美大學(xué)誠毅學(xué)院的學(xué)生，他們的特點(diǎn)是思維活躍、富有個(gè)性，但是基礎(chǔ)知識相對薄弱。例如在講解存儲器時(shí)先是從上學(xué)期學(xué)生剛剛學(xué)過的觸發(fā)器入手，進(jìn)入到由觸發(fā)器構(gòu)成的存儲器單元，將新知識鋪墊在學(xué)生已有的知識結(jié)構(gòu)上，有了這個(gè)基礎(chǔ)再進(jìn)一步講解CPU對存儲器的組織、如何尋址，學(xué)生自然而然進(jìn)入所授新知識的環(huán)境中。這樣由淺入深，層層遞進(jìn)，符合認(rèn)知規(guī)律，有利于學(xué)生系統(tǒng)全面地理解學(xué)習(xí)內(nèi)容。

三、改革傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?/p>

在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容往往以驗(yàn)證理論知識為主要目的，這樣安排旨在讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)課程加深對理論知識的記憶和理解，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為課堂教學(xué)的有限延伸。在實(shí)驗(yàn)課中，學(xué)生用統(tǒng)一的模式，無法將自己的創(chuàng)造性想法和實(shí)驗(yàn)課程結(jié)合起來，也無法靈活地將所學(xué)的理論知識和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容結(jié)合起來。由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和課堂教學(xué)內(nèi)容過多重復(fù)，無法激發(fā)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課程的興趣；理論驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)過多，學(xué)生也很難去真正地思考、分析問題，失去了提高動手能力的機(jī)會。改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過程中以驗(yàn)證性為主的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，以理論?yàn)證為基礎(chǔ)，增加實(shí)驗(yàn)的拓展性、挑戰(zhàn)性和綜合性，真正達(dá)到讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中提高動手能力、鍛煉思維能力的目的。

1.改驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為引導(dǎo)性的試驗(yàn)

教師僅提供實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?，指出?shí)驗(yàn)的方向，學(xué)生提前到圖書館或者網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，編寫相關(guān)的流程圖和預(yù)習(xí)程序。在實(shí)驗(yàn)中的任務(wù)是發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，最后得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。學(xué)生應(yīng)根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)過程撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，重要的環(huán)節(jié)是報(bào)告中一定要包括實(shí)驗(yàn)中各自遇到的問題，解決方案是什么；如果最終也未能解決問題，要分析原因并考慮可能的解決方案。同時(shí)教師也可以組織學(xué)生交流，分組討論，對各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果與報(bào)告展開分析，從而提高學(xué)生的研究能力和科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

2.加強(qiáng)參與實(shí)踐的積極性

為了充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主觀能動性，實(shí)踐中還引入激勵(lì)機(jī)制。每一個(gè)能提前完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)的學(xué)生都有機(jī)會從教師那里隨機(jī)的得到一道拓展性的題目，這個(gè)題目是教師根據(jù)學(xué)生前面完成任務(wù)的具體情況、遇到的問題和存在的不足或是希望其在某一方面有更深的思考而針對性地提出新任務(wù)，是本次試驗(yàn)的鞏固和延伸。等學(xué)期結(jié)束后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，完成拓展任務(wù)多的學(xué)生就有機(jī)會實(shí)驗(yàn)考試免試。由于新任務(wù)是學(xué)生主動要求的，再加上激勵(lì)機(jī)制，故學(xué)生積極性非常高，解決問題的主動性很強(qiáng)，收獲也更大。

3.充分利用好課外時(shí)間

“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程的課外教學(xué)也是實(shí)踐教學(xué)中很重要的一個(gè)組成部分。學(xué)生往往對抽象的理論知識感覺枯燥難學(xué)，對實(shí)際動手比較有興趣。為此，可以通過組織興趣小組、參與教師的科研、參加各種講座、參與校內(nèi)外組織的各種相關(guān)競賽活動等各種方式進(jìn)行課外學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神，開闊視野，增長才干，增強(qiáng)獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力。逐步培養(yǎng)學(xué)生的研究能力、創(chuàng)新能力以及自我管理、相互學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)合作等多方面的能力。

接口技術(shù)論文范文第4篇

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)監(jiān)控；仿真軟件；綜合實(shí)踐；教學(xué)模式

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-5913 (2007) 20-0077-04

1引言

目前，我國計(jì)算機(jī)專業(yè)的教學(xué)模式主要還是從基礎(chǔ)理論到專業(yè)理論，實(shí)踐環(huán)節(jié)較少，這就導(dǎo)致了學(xué)生厭學(xué)，眼高手低，本科畢業(yè)連基本的編程技能都不具備，從而，在就業(yè)市場上一敗涂地。這些效果又使在校學(xué)生更加沮喪，進(jìn)一步影響其學(xué)習(xí)的積極性。中國要發(fā)展IT產(chǎn)業(yè)，必須改革計(jì)算機(jī)專業(yè)的教學(xué)模式。

印度是一個(gè)貧窮落后的發(fā)展中國家，軟件業(yè)的成就卻舉世矚目。印度的軟件人才主要是通過職業(yè)教育而不是高等教育來培養(yǎng)的，從而大大降低了培養(yǎng)成本和使用成本，縮短了培養(yǎng)周期。其教學(xué)不是按從基礎(chǔ)理論到專業(yè)理論，再到實(shí)習(xí)的路徑，而是把順序顛倒過來，先從做開始，在做的過程中，學(xué)生如遇到問題，再以此問題為基點(diǎn)去學(xué)習(xí)專業(yè)理論。學(xué)員一入學(xué)，便要做項(xiàng)目，培訓(xùn)中心把所承接的大項(xiàng)目分解成一個(gè)個(gè)小項(xiàng)目，然后要求每個(gè)學(xué)員完成一個(gè)小項(xiàng)目，讓學(xué)員在完成項(xiàng)目的過程中學(xué)習(xí)。培訓(xùn)中心的學(xué)員最后一年都在公司實(shí)習(xí)，積累工作經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也給企業(yè)提供深入了解雇員的機(jī)會。

我們借鑒印度發(fā)展軟件業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合多年從事計(jì)算機(jī)監(jiān)控的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)和從事教學(xué)的心得體會，提出一種“趣味實(shí)用程序的演示+知識點(diǎn)+趣味實(shí)用程序的模仿+綜合訓(xùn)練+學(xué)術(shù)論文”的教學(xué)模式[1]，引導(dǎo)學(xué)生充滿興趣地鉆研技術(shù)，最后逐漸成為計(jì)算機(jī)監(jiān)控方面的專家，并熟練掌握計(jì)算機(jī)專業(yè)的基礎(chǔ)理論與編程語言。

2計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的特點(diǎn)與主要技術(shù)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是以監(jiān)測控制計(jì)算機(jī)為主體，加上檢測裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與被監(jiān)測控制的對象共同構(gòu)成的整體。在這個(gè)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)直接參與被監(jiān)控對象的檢測、監(jiān)督和控制。檢測主要是通過傳感器和相應(yīng)的輸入模塊來取得被監(jiān)控對象的狀態(tài)數(shù)據(jù)，監(jiān)督主要是對狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后給操作員提供手動操作的參考，控制則是手動或按照一定的策略自動地對被監(jiān)控對象執(zhí)行相應(yīng)的操作。

傳統(tǒng)的檢測與控制所使用的模塊一般采用RS-232接口，因?yàn)樵摻涌诤唵慰煽?。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，采用網(wǎng)絡(luò)接口RJ-45的模塊逐漸增多。監(jiān)控用的計(jì)算機(jī)一般稱為主控機(jī)(或上位機(jī))，各種檢測與控制模塊或嵌入式系統(tǒng)一般稱為受控機(jī)(或下位機(jī))。主控機(jī)軟件一般采用高級語言(如Visual Basic 6.0，簡稱VB)進(jìn)行開發(fā)；受控機(jī)軟件沒有軟件界面，僅實(shí)現(xiàn)相關(guān)的邏輯功能，一般采用C語言、匯編語言等進(jìn)行開發(fā)，通過調(diào)試后，再下載到受控機(jī)系統(tǒng)中。主控機(jī)通過RS-232/RJ-45接口與受控機(jī)通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢與命令的發(fā)送。各種控制策略、設(shè)備的狀態(tài)等的保存，都需要使用數(shù)據(jù)庫技術(shù)。因而，實(shí)現(xiàn)一個(gè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，需要綜合使用諸多計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)理論與編程語言：計(jì)算機(jī)接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、VB與C語言等，利用計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)作為計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐訓(xùn)練的主線，具有很高的操作性和極大的意義。

3仿真軟件的設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)，需要購買相應(yīng)的硬件模塊，從而在一定程度上制約了該技術(shù)的推廣。本文提出了一個(gè)基于RS-232的仿真模塊的可視化模型，在此基礎(chǔ)之上設(shè)計(jì)了可視化的仿真數(shù)字I/O模塊，模擬量輸入模塊，并設(shè)計(jì)了對應(yīng)的通信協(xié)議。主控軟件與仿真模塊之間的通信通過虛擬串口實(shí)現(xiàn)，從而，達(dá)到在計(jì)算機(jī)房零成本搭建計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)平臺的效果。

RS-232/RJ-45協(xié)議轉(zhuǎn)換器可以用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程處理，也可以用于將普通的輸入模塊轉(zhuǎn)換為仿真的網(wǎng)絡(luò)傳感器。

3.1仿真模塊的可視化模型

基于RS-232接口的仿真模塊的可視化模型如圖1所示。模塊表示區(qū)用來模擬實(shí)際的模塊，對于數(shù)字量輸入模塊(Digital Input Module，DIM)，輸入開關(guān)根據(jù)設(shè)定的時(shí)間隨機(jī)閉合/打開，并通過圖形表示；對于數(shù)字量輸出模塊(Digital Output Module，DOM)，用有源電路回路表示輸出開關(guān)的狀態(tài)，例如，開關(guān)閉合，播放鈴聲或燈亮等；對于模擬量輸入模塊(Analog Input Module，AIM)，用圖形表示檢測回路，并在檢測點(diǎn)旁邊顯示溫度的原始數(shù)據(jù)。每個(gè)模塊都設(shè)置數(shù)據(jù)接收和發(fā)送指示燈，顯示數(shù)據(jù)收發(fā)的狀態(tài)。

功能按鈕區(qū)為系統(tǒng)設(shè)置按鈕和關(guān)閉程序按鈕。系統(tǒng)設(shè)置主要完成串行通信的端口號、波特率、校驗(yàn)碼、結(jié)尾碼、模塊地址等的設(shè)置，對于DIM模塊，還需要設(shè)置隨機(jī)切換輸入開關(guān)所需要的時(shí)間段。

協(xié)議描述區(qū)顯示本仿真模塊適用的通信協(xié)議，包括協(xié)議的格式及其具體的含義。

數(shù)據(jù)接收區(qū)顯示接收到的主控程序發(fā)送的原始數(shù)據(jù)包，以字節(jié)形式顯示；數(shù)據(jù)響應(yīng)區(qū)則發(fā)送對應(yīng)的響應(yīng)數(shù)據(jù)包，也是以字節(jié)形式。

利用此可視化模型設(shè)計(jì)的軟件界面，使用方便，動態(tài)效果好，仿真模塊的開關(guān)狀態(tài)、溫度數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài)以及傳輸?shù)臄?shù)據(jù)均一目了然。與實(shí)物模塊相比，不需要物理連線，也不需要信號發(fā)生器與萬用表來產(chǎn)生信號和測量狀態(tài)與數(shù)據(jù)，對于通信協(xié)議，也不需翻閱手冊。

3.2通信協(xié)議的設(shè)計(jì)

相同類型(或廠家)的模塊一般采用相同的前導(dǎo)字符，EOT是一個(gè)特殊的ASCII字符(0x04)，常被用做控制字符，這里的仿真模塊全部采用EOT作為前導(dǎo)字符。

計(jì)算機(jī)所連接的I/O模塊比較多，CPU為了與連接的設(shè)備相互溝通，必須給設(shè)備設(shè)置一個(gè)編號，從而使CPU可以通過每個(gè)設(shè)備獨(dú)一無二的編號與不同的設(shè)備進(jìn)行溝通，這個(gè)設(shè)備編號就是地址，用ADD表示，地址占用一個(gè)字節(jié)。

功能碼主要包括讀功能碼(用RD表示)和寫功能碼(用WD表示)。RD用字符“R”(0x52)表示，WD用字符“W”(0x57)表示。

BCC為數(shù)據(jù)塊校驗(yàn)碼，一般有Xor、Add、CRC、CheckSum幾種。Xor與Add分別是異或與累加和，占一個(gè)字節(jié)的長度；CRC與CheckSum分別是循環(huán)冗余校驗(yàn)碼與TCP/IP協(xié)議簇中所使用的累加求補(bǔ)校驗(yàn)碼，分別占兩個(gè)字節(jié)。這里的仿真模塊提供4種數(shù)據(jù)塊校驗(yàn)方式，根據(jù)程序設(shè)置進(jìn)行選擇。

不少模塊以回車CR(0x0d)作為結(jié)尾標(biāo)志EM(End Message)，而TCP/IP協(xié)議簇(如HTTP，POP3等)較多地采用CRLF(0x0d0a)作為結(jié)尾標(biāo)志，這里的仿真模塊也提供這兩種結(jié)尾標(biāo)志，根據(jù)程序設(shè)置進(jìn)行選擇。

協(xié)議舉例。讀取仿真模塊狀態(tài)的命令協(xié)議如圖2所示，其中，ADD的范圍為1至255，可由程序進(jìn)行設(shè)置，這樣，一臺主控設(shè)備可以連接多達(dá)255個(gè)虛擬模塊。BCC和EM的種類也可以根據(jù)需要由程序進(jìn)行設(shè)置。

3.3RS-232/RJ-45協(xié)議轉(zhuǎn)換器

該協(xié)議轉(zhuǎn)換器的主要功能是用軟件轉(zhuǎn)換器來替代硬件轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)與網(wǎng)口數(shù)據(jù)的直接轉(zhuǎn)發(fā)，不涉及到協(xié)議的變換。串口只要進(jìn)行常規(guī)的設(shè)置，與所連接設(shè)備的串口參數(shù)一致。由于主控機(jī)與嵌入式模塊之間一般采用串口進(jìn)行連接，另外，數(shù)據(jù)采集模塊也大部分采用串口，因而，通過該協(xié)議轉(zhuǎn)換器，可以將此類串口設(shè)備連接到Internet，進(jìn)行遠(yuǎn)程處理。AIM模塊與該協(xié)議轉(zhuǎn)換器配合，可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)開關(guān)量輸入的網(wǎng)絡(luò)傳感器。

3.4虛擬串口的使用

除了跟內(nèi)置的Modem通信，一般地，進(jìn)行串行通信的調(diào)試都需要RS-232連接線。參考文獻(xiàn)[2]提供了虛擬串口驅(qū)動程序，模擬實(shí)際的RS-232接口，可以在沒有物理RS-232接口和電纜的情況下，進(jìn)行串行通信的調(diào)試，并且，還可以模擬硬件引腳信號的變化。

4教學(xué)模式的具體實(shí)現(xiàn)

重視教材建設(shè)和教學(xué)方法的研究，在教學(xué)過程中重視由實(shí)踐而激發(fā)學(xué)生對相關(guān)理論的興趣，再用提高了的理論水平來指導(dǎo)新的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐活動。傳統(tǒng)的教學(xué)模式在實(shí)踐環(huán)節(jié)上的缺乏與不足也與今天社會人才市場急功近利的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能相適應(yīng)。長期以來，我們培養(yǎng)的學(xué)生存在著“什么都學(xué)過，卻什么都不會”的尷尬局面，專業(yè)教育和教材與市場需求嚴(yán)重脫節(jié)。事實(shí)上，學(xué)生就業(yè)難并不是就業(yè)市場不需要人才，其根源還是教學(xué)的現(xiàn)狀所致[3]。

本文采用“趣味實(shí)用程序的演示+知識點(diǎn)+趣味實(shí)用程序的模仿+綜合訓(xùn)練+學(xué)術(shù)論文”的教學(xué)模式，在講解新的課程的時(shí)候，首先演示程序，例如，用主控程序?qū)Ψ抡鏀?shù)字I/O模塊進(jìn)行監(jiān)控，讓學(xué)生觀察輸入開關(guān)量的變化，可以導(dǎo)致輸出開關(guān)量的變化，并可以看到指示燈的亮與滅，聽到電鈴的響與停，通過實(shí)物激發(fā)學(xué)生的興趣，為學(xué)生樹立一個(gè)目標(biāo)：要實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)，需要掌握哪些技術(shù)？從而引出本課程中涉及的主要相關(guān)技術(shù)。

4.1C語言和匯編語言的應(yīng)用

C語言是許多高校為計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生設(shè)置的第一門計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言。學(xué)習(xí)一門語言，不是學(xué)習(xí)其語法，而是要學(xué)習(xí)利用該語言去解決問題的方法，從而培養(yǎng)相關(guān)的能力。通信是計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，為了確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，制訂了通信協(xié)議，引入了校驗(yàn)碼與結(jié)尾碼，如果收到的數(shù)據(jù)，其頭字節(jié)、校驗(yàn)碼或結(jié)尾碼錯(cuò)誤，一般不進(jìn)一步處理，而是直接丟棄該數(shù)據(jù)。

可以利用C語言設(shè)計(jì)異或校驗(yàn)碼的生成程序，即對給定的一批字節(jié)，計(jì)算其異或校驗(yàn)碼；對于含異或校驗(yàn)碼的一批字節(jié)，編寫子程序檢查是否正確。同理，可以編寫其它校驗(yàn)碼處理程序。在此基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步講解在一個(gè)C語言項(xiàng)目中集成子程序的方法。如果學(xué)生掌握了這些方法，就基本掌握了用C語言開發(fā)受控機(jī)軟件的80%以上的技術(shù)。

匯編語言是符號化了的面向機(jī)器的語言，比較枯燥?？梢杂脜R編語言來生成校驗(yàn)碼與檢查數(shù)據(jù)是否正確，通過調(diào)試，讓學(xué)生明確各個(gè)寄存器的作用。在字節(jié)處理方面，可以用0表示開關(guān)打開，1表示開關(guān)閉合，在置位和復(fù)位某位時(shí)，不能影響其它位的值。

4.2計(jì)算機(jī)接口技術(shù)的應(yīng)用

在計(jì)算機(jī)接口中講解“串行通信技術(shù)”時(shí)，首先演示一個(gè)“支持來電顯示的多賬號撥號器”，可以讓學(xué)生一鍵撥號──201卡與IP卡及所撥打的長途電話，只要一鍵即可完成，還支持來電顯示。通過演示，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)習(xí)成為其需要；然后，講解知識點(diǎn)，讓學(xué)生模仿軟件的開發(fā)。

可以通過匯編語言設(shè)置串口參數(shù)，對串口進(jìn)行初始化，然后，發(fā)送字節(jié)數(shù)據(jù)，控制仿真模塊的輸出開關(guān)，通過聲光效果觀察程序運(yùn)行的結(jié)果，這比觀察單純的數(shù)據(jù)變化要形象直觀，對學(xué)生更有吸引力。

4.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

在C語言、匯編語言，以及計(jì)算機(jī)接口技術(shù)中都涉及到字節(jié)數(shù)據(jù)流，這就是協(xié)議及主控機(jī)與受控機(jī)之間的約定。通過串行通信協(xié)議，可以自然過渡到TCP/IP協(xié)議，加深學(xué)生對協(xié)議的理解。

在網(wǎng)絡(luò)編程方面，可以演示一個(gè)充當(dāng)客戶機(jī)的POP3密碼攻擊程序，讓學(xué)生在增強(qiáng)信息安全意識的同時(shí)，學(xué)習(xí)基于Socket的客戶機(jī)與服務(wù)器程序的設(shè)計(jì)。3.3節(jié)中的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，就是通過客戶機(jī)/服務(wù)器編程，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與串行通信數(shù)據(jù)的無縫轉(zhuǎn)換。這個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換器雖然功能簡單，代碼簡單，但是，作用非常大，可以用來對計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試與維護(hù)。

4.4VB與數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用

有了仿真模塊，就可以采用VB開發(fā)主控程序。VB是一門快速語言，采用VB編程，學(xué)生可以很快入門，有利于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)編程的自信心。VB可以很方便地設(shè)計(jì)各種表單界面，通過MSComm32控件和Winsock控件，實(shí)現(xiàn)串行通信和網(wǎng)絡(luò)通信，從而與受控機(jī)或模塊建立通信，完成查詢和控制功能。VB也可以很方便地調(diào)用數(shù)據(jù)庫，用數(shù)據(jù)庫來存儲控制策略、通信協(xié)議及設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)、報(bào)警記錄等，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行各種操作。通過主控程序的開發(fā)，可以提高對計(jì)算機(jī)接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與數(shù)據(jù)庫的感性認(rèn)識，從而加深理論方面的理解。

5結(jié)束語

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。本文提出了“趣味實(shí)用程序的演示+知識點(diǎn)+趣味實(shí)用程序的模仿+綜合訓(xùn)練+學(xué)術(shù)論文”的教學(xué)模式，通過程序演示，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)生樹立一個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo)，然后，講解知識點(diǎn)，讓學(xué)生模仿相應(yīng)的程序，再進(jìn)行綜合訓(xùn)練。同樣是學(xué)習(xí)相同的課程，但是我們在其中融入了計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)，設(shè)計(jì)了仿真模塊，可以在計(jì)算機(jī)房零成本搭建計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)平臺，通過我們的教學(xué)，學(xué)生畢業(yè)后，可以直接作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人或技術(shù)骨干參加計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目的開發(fā)。進(jìn)行深入學(xué)習(xí)后，學(xué)生也可以發(fā)表計(jì)算機(jī)監(jiān)控方面的學(xué)術(shù)論文。

目前，我校已經(jīng)開設(shè)了“計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)與系統(tǒng)開發(fā)”課程，實(shí)踐表明，該課程的開設(shè)，將計(jì)算機(jī)專業(yè)的若干專業(yè)平臺課有機(jī)地融合到一起，對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)技能的培養(yǎng)，加深對理論的理解，提高就業(yè)率具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬玉春. 計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)與系統(tǒng)開發(fā)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2007.

[2] Virtual Serial Port[EB/OL]. /products /vspdxp/，2007-7.

[3] 周蘇，王文. 軟件工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新[J]. 計(jì)算機(jī)教育，2006，(10).

作者簡介

馬玉春(1969-)，男(漢族)，江蘇南京人，博士，東北大學(xué)秦皇島分校計(jì)算機(jī)工程系教學(xué)主任。

E-mail:

聯(lián)系方式：東北大學(xué)秦皇島分校計(jì)算機(jī)工程系，郵編066004

辦公：0335-8047939

接口技術(shù)論文范文第5篇

關(guān)鍵詞：本科教育；課堂教學(xué)；應(yīng)用能力

作者簡介：陳進(jìn)（1955-），男，湖南岳陽人，湖南理工學(xué)院信息與通信工程學(xué)院，教授；郭龍?jiān)矗?973-），男，福建龍巖人，湖南理工學(xué)院信息與通信工程學(xué)院，副教授。（湖南 岳陽 414006）

基金項(xiàng)目：本文系2013年湖南理工學(xué)院教改基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：2013B19）的研究成果。

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）09-0085-03

“應(yīng)用為本”是應(yīng)用型大學(xué)的根本特征，[1]應(yīng)用型本科教育如何培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，許多論文針對中國高校實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)比較薄弱的情況，在如何加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)方面進(jìn)行了有益的探索和研究。

應(yīng)用型本科院校培養(yǎng)的應(yīng)用人才屬于“理論應(yīng)用型”，其應(yīng)用能力應(yīng)該體現(xiàn)為具有運(yùn)用科學(xué)理論知識和方法來綜合分析、解決問題的綜合能力以及將解決方案付諸實(shí)施的實(shí)踐能力。[2]因此，應(yīng)當(dāng)在教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)――不僅僅在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)――全面地培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。

課堂教學(xué)是本科教學(xué)最重要的部分，是人才培養(yǎng)的主陣地。[3]如何在課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，筆者根據(jù)多年“數(shù)字電路”和“單片機(jī)原理與接口電路”課程的課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從課堂教學(xué)內(nèi)容取舍、課堂教學(xué)過程中的講授、習(xí)題的布置與講解等方面對如何培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力談一些自己的體會。

一、從培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力出發(fā)對課堂教學(xué)內(nèi)容合理取舍

教學(xué)內(nèi)容是課堂教學(xué)的生命，從培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力出發(fā)，應(yīng)該合理地對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行取舍。

1.教學(xué)內(nèi)容要緊跟應(yīng)用發(fā)展

知識的創(chuàng)新和應(yīng)用日新月異，而教材內(nèi)容更改往往滯后。面對這種情況，教學(xué)內(nèi)容要緊跟應(yīng)用發(fā)展，盡可能與當(dāng)前工程實(shí)際接軌，使學(xué)生走向社會后能夠盡快上手應(yīng)用。

“單片機(jī)原理與接口技術(shù)”課程，大多數(shù)教材采用匯編語言編程。但是，目前單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)計(jì)與開發(fā)多使用C51語言編程。根據(jù)這個(gè)情況，筆者采用匯編語言編程的教材，補(bǔ)充講C51語言編程，并且在應(yīng)用編程例題上交替采用兩種編程語言。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)串行擴(kuò)展接口已經(jīng)普遍應(yīng)用，在《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》教材[4]中，雖然介紹了單片機(jī)串行擴(kuò)展技術(shù)，并指出“單片機(jī)串行擴(kuò)展技術(shù)與并行擴(kuò)展技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)點(diǎn)”，但在其他各種接口的章節(jié)，仍然是講授并行擴(kuò)展接口，為此筆者增加了串行接口芯片的內(nèi)容。例如在A/D接口技術(shù)中，除了講一個(gè)典型并行接口芯片0809與AT89C51接口電路外，增加了串行接口芯片AD7896與AT89C51接口電路的內(nèi)容。

2.教學(xué)內(nèi)容要從應(yīng)用角度出發(fā)突出重點(diǎn)

課堂教學(xué)要從應(yīng)用角度出發(fā)，突出重點(diǎn)，精簡內(nèi)容，盡量避免或減少繁雜的理論推導(dǎo)。需要說明的是，應(yīng)用型本科人才的“應(yīng)用性”不只是繼承性應(yīng)用，而且是創(chuàng)造性應(yīng)用。[5]因此，精簡內(nèi)容并不是基礎(chǔ)知識不講，而是有些基礎(chǔ)知識還需要重點(diǎn)講授。

邏輯門電路是《數(shù)字電子技術(shù)》中作為基礎(chǔ)的一章，[6]其內(nèi)容包括了CMOS、TTL等各系列電路的內(nèi)部組成與工作原理、傳輸特性、電參數(shù)定義、邏輯功能與邏輯符號。由于這一章節(jié)內(nèi)容多，特別是集成邏輯門電路的內(nèi)部電路比較繁瑣。若教學(xué)內(nèi)容面面俱到，只能走馬觀花式講解，學(xué)生分不清主次，也無法弄懂。若對于內(nèi)部電路不講解，也同樣會使得學(xué)生知識欠缺，造成應(yīng)用能力減弱，這是有過教訓(xùn)的。[7]非微電子專業(yè)應(yīng)用中只用到與邏輯門的輸入、輸出接口，所以學(xué)生關(guān)鍵是掌握邏輯門內(nèi)部電路中的輸入、輸出電路結(jié)構(gòu)和工作原理以及與應(yīng)用相關(guān)知識，這是課堂教學(xué)的重點(diǎn)。例如，CMOS邏輯門電路，只需要詳細(xì)講解CMO反相器內(nèi)部電路，其他CMOS門的內(nèi)部電路可不講。因?yàn)楦鞣NCMOS門電路在輸入、輸出端都加了反相器作為緩沖電路。CMOS反相器內(nèi)部電路十分簡單，學(xué)生容易懂。

“數(shù)字電子技術(shù)”課程中，介紹了多種集成電路芯片。從應(yīng)用角度出發(fā)教學(xué)，重點(diǎn)應(yīng)放在器件引腳、邏輯功能及典型應(yīng)用講解，而對其內(nèi)部電路，不要過于糾結(jié)。例如譯碼器74138，在本課程的存儲器擴(kuò)展和后續(xù)課程中都會出現(xiàn)地址譯碼，因此必須引入地址譯碼的概念，并重點(diǎn)講解地址譯碼的意義和作用。筆者在課堂教學(xué)中，通過圖1所示地址譯碼電路課件，重點(diǎn)講解地址譯碼的意義和作用。

3.教學(xué)內(nèi)容要適當(dāng)增加工具軟件的內(nèi)容

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各種工具軟件應(yīng)運(yùn)而生。課堂教學(xué)在突出重點(diǎn)精簡內(nèi)容后，留有時(shí)間講授工具軟件。這一部分內(nèi)容以教師引導(dǎo)，學(xué)生自學(xué)為主?！皵?shù)字電子技術(shù)”課程引入電子線路仿真軟件Multisim 10，“單片機(jī)原理與接口技術(shù)”課程引入單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境Keil ?Vision4。引導(dǎo)學(xué)生對分析和設(shè)計(jì)的電路和自己編寫的程序進(jìn)行仿真，有利于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。課堂教學(xué)中，講解例題和習(xí)題時(shí)進(jìn)行仿真，有利于學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解。

二、在課堂教學(xué)過程中注意培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力

認(rèn)真做好教學(xué)課件，讓學(xué)生有感性認(rèn)識。要通過多媒體課件，使學(xué)生對學(xué)習(xí)的知識有一定的直觀感覺，這種感性認(rèn)識是有利于培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力的。

“數(shù)字電子技術(shù)”課程中顯示譯碼器這一章節(jié)，筆者在多媒體課件中使用與實(shí)際數(shù)碼管類似的圖標(biāo)，來說明共陰極數(shù)碼管的段碼是如何得到的，以及顯示譯碼器的功能。當(dāng)介紹了共陰極數(shù)碼管引腳為高電平時(shí)對應(yīng)LED發(fā)光后，用圖2所示課件分別給出顯示“0”，“1”，“2”的abcdefg的值和段碼，對應(yīng)LED發(fā)光和數(shù)碼管顯示對應(yīng)數(shù)字。多媒體課件不是靜止的，而是動態(tài)的，課件中首先是數(shù)碼管顯示“0”，然后要學(xué)生考慮哪些LED發(fā)光，再使“a，b，c，d，e，f”LED發(fā)光，最后出現(xiàn)“0”的段碼“11111100”；“0”，“1”，“2”按照這個(gè)過程出現(xiàn)一次，段碼是如何得到的就很清楚了。圖2顯示的是數(shù)字“2”的段碼“11011010”的來由。

然后很容易引入七段顯示譯碼器的功能：輸入的十進(jìn)制數(shù)代碼進(jìn)行譯碼，輸出段碼abcdefg，點(diǎn)亮LED顯示器的各段，顯示對應(yīng)的數(shù)碼。圖3是說明74HC4511的譯碼功能的課件界面。

1.注重從總體思路入手，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力

課堂教學(xué)中比較復(fù)雜的問題，教師應(yīng)該從總體思路合理引導(dǎo)，使學(xué)生先明白總體思想，就比較容易理解具體的步驟，這樣也能夠培養(yǎng)學(xué)生分析問題和設(shè)計(jì)電路時(shí)從總體思路入手的習(xí)慣。

例如，“數(shù)字電子技術(shù)”講解8位D/A采用雙極性輸出方式所設(shè)計(jì)的電路的原理，必須先講清楚設(shè)計(jì)總體思路：利用已有的單極性輸出D/A電路，設(shè)計(jì)雙極性輸出電路，措施是：數(shù)字提升，模擬下降。第一，數(shù)字提升，將輸入的帶符號的二進(jìn)制補(bǔ)碼+128，變成單極性數(shù)字量；第二，采用單極性轉(zhuǎn)換電路得到單極性輸出模擬量；第三，模擬下降，將輸出模擬量-5V，變成雙極性輸出模擬量。這個(gè)總體思路清楚了，實(shí)現(xiàn)數(shù)字提升、模擬下降的具體方法就好理解了。

“單片機(jī)原理與接口技術(shù)”課程中，串行通信編程，也必須先講清楚程序設(shè)計(jì)總體思路。以較簡單的雙機(jī)通信方式1發(fā)送編程為例。首先要強(qiáng)調(diào)發(fā)送時(shí)只要將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)送到發(fā)送緩沖器，則串行口自動地按照指定的數(shù)據(jù)格式、波特率從TXD引腳發(fā)送。發(fā)送完后，TI=1，產(chǎn)生串行口中斷。

編程需要解決什么問題？主程序：編程指定發(fā)送數(shù)據(jù)格式和波特率，中斷設(shè)置；需要發(fā)送到數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，發(fā)送數(shù)據(jù)指針指向發(fā)送第一個(gè)數(shù)據(jù)；將發(fā)送的第一個(gè)數(shù)據(jù)，送入發(fā)送緩沖區(qū)；中斷服務(wù)子程序：判斷需要發(fā)送的全部數(shù)據(jù)是否發(fā)送完，完了退出，如未完，發(fā)送數(shù)據(jù)指針下移，將下一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)送入發(fā)送緩沖區(qū)。編程的總體思路清晰了，再講解相關(guān)程序就容易理解了。

2.盡量貼近實(shí)際，讓學(xué)生盡早接觸應(yīng)用

課堂教學(xué)中，相關(guān)示例要盡量貼近實(shí)際應(yīng)用，讓學(xué)生盡早接觸應(yīng)用，同時(shí)也讓學(xué)生容易理解。

《數(shù)字電子技術(shù)》第9章中，教材采用的一個(gè)泛指的工業(yè)生產(chǎn)過程控制對象，說明為什么需要D/A和A/D。為了貼近實(shí)際應(yīng)用，筆者采用一個(gè)染色鍋溫度控制實(shí)例來說明，如圖5所示。

“單片機(jī)原理與接口技術(shù)”課程中，C51編程一章的例題都是與硬件電路無關(guān)的軟件編程，而單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用主要是根據(jù)硬件電路設(shè)計(jì)程序。因此，筆者講解一個(gè)軟件與硬件結(jié)合的例題，電路如圖6所示，并且在?Vision_4下進(jìn)行仿真調(diào)試，使學(xué)生盡早進(jìn)入單片機(jī)應(yīng)用的境界，同時(shí)在作業(yè)中也安排了一個(gè)類似習(xí)題。

三、通過做習(xí)題培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力

學(xué)生做習(xí)題，其實(shí)也是一種應(yīng)用，雖說只是“紙上談兵”，但如果習(xí)題都做不好的話，就更談不上實(shí)際應(yīng)用。因此，布置習(xí)題和指導(dǎo)學(xué)生做習(xí)題也是課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。要有選擇性地布置習(xí)題。布置的習(xí)題要少而精，不要太難，但不能都是基礎(chǔ)題。筆者在“單片機(jī)原理與接口技術(shù)”課程中，除了前3章外，每一章布置一個(gè)接近應(yīng)用的綜合習(xí)題。例如第5章中斷，補(bǔ)充了一個(gè)習(xí)題如圖7所示。這個(gè)習(xí)題是一個(gè)軟件與硬件結(jié)合的比較完整的中斷編程，通過這個(gè)習(xí)題，對單片機(jī)中斷編程有一個(gè)總體的概念。

要引導(dǎo)學(xué)生對習(xí)題進(jìn)行仿真調(diào)試，特別是要求有一定能力的學(xué)生這樣做。在調(diào)試過程中，出現(xiàn)問題盡量自己分析原因并且解決問題，這是對于實(shí)際應(yīng)用能力培養(yǎng)是非常重要的。當(dāng)學(xué)生自己獨(dú)立或者在老師指導(dǎo)下解決了問題，甚至學(xué)生經(jīng)過多次調(diào)試仍然不能分析出原因，最終由教師分析出原因。只要有這個(gè)過程，就培養(yǎng)了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

“單片機(jī)原理與接口技術(shù)”課程中定時(shí)器/計(jì)數(shù)器一章中，習(xí)題要求P1.0輸出周期為400?s占空比為10%的矩形脈沖。某學(xué)生采用C51編程，進(jìn)行調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)輸出波形如圖所示與要求不符。反復(fù)檢查所編程序，沒有找到任何問題。為什么實(shí)際輸出結(jié)果不對？在教師的指導(dǎo)下，分析其原因是C程序編譯后，中斷服務(wù)程序增加了保護(hù)現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場，造成中斷程序執(zhí)行時(shí)間大于40us，使得輸出波形不對。

要在課堂上認(rèn)真講解習(xí)題。對于錯(cuò)誤帶普遍性的和重點(diǎn)的習(xí)題要詳細(xì)講解，要分析學(xué)生為什么會錯(cuò)，癥結(jié)在哪？講解習(xí)題與講解例題的效果是不一樣的，因?yàn)閷W(xué)生做過這個(gè)習(xí)題，不會做或者做錯(cuò)了，是經(jīng)過思考的，再聽教師講解，就知道錯(cuò)在哪里，為什么會錯(cuò)，印象深刻。一般說來，講解過的習(xí)題絕大多數(shù)學(xué)生都會做了。

在講解習(xí)題的過程中，要有意識地培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，如仿真調(diào)試波形不符的一例，在習(xí)題課中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行仿真，分析C51中斷程序編譯后的匯編語言程序執(zhí)行時(shí)間大于40us，培養(yǎng)學(xué)生自主調(diào)試能力，并針對部分學(xué)生認(rèn)為匯編語言無用的思想，指出即便采用C語言編程，在分析所出現(xiàn)的問題時(shí)，仍然需要用到匯編語言。

四、結(jié)束語

要在課堂很好地培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，首先教師本身就應(yīng)該具有較好的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，否則就是一句空話。目前高校中一部分教師是從學(xué)校到學(xué)校，自身缺乏實(shí)際應(yīng)用能力。因此，對于應(yīng)用型的本科院校，在強(qiáng)調(diào)教師高學(xué)歷的同時(shí)，應(yīng)該注重教師的實(shí)際應(yīng)用能力。對于在校的年輕教師，應(yīng)該采用各種方式，進(jìn)行一定的應(yīng)用能力培養(yǎng)。

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