接口设计论文范文
时间：2023-10-22 01:41:09
接口设计论文篇1
关键词：USBDSPPDIUSBD12图像传输接口设计
引言
USB接口（UniversalSerialBus）是一种通用的高速串行接口。它最主要的特点是它的高速传输特性。USB1.1理论速度极限可以达到12Mb/s，USB2.0可达到480Mb/s。这样，它可以很好解决大数据量的数据在嵌入式系统与PC机之间的互传问题；同时，它支持热插拔，并且最多同时支持127个外设，非常适合嵌入式系统的应用。
本次设计是在一个已有的DSP图像采集嵌入式系统的基础上，为它配接上一个USB1.1的接口，以达到DSP图像采集系统高速地将图像数据回传到PC机中的目的。设计的要求主要有：
①在原有平台提供的接口基础上，加入一个低成本、高速度的USB接口；
②通过USB接口，实现PC机对DSP图像采集系统的操作与控制；
③实现图像数据在DSP摄像系统与PC机之间高速的双向传输。
基于以上几点可以看出，本方案最主要的特点是成本低廉且传输速度高。
1硬件方案选择与设计
1.1方案选择
对于基于DSP平台的USB接口设计，经过综合考虑了几种方案之后决定，采用一个不带MCU内核的USB接口芯片PDIUSBD12（成本非常低，一片PDIUSBD12的价格仅为20元），再加上简单的电路和时序调整电路。
这种芯片仅仅完成USB底层的数据链路级交换，并提供给本地微控制器一个并行的接口，但是它并不完成协议层的工作。协议层的工作需要对微控制器编程，控制USB接口芯片来实现USB协议。所以，开发难度相对来说大一些，要做的编程工作也多一点。但是这套方案的成本非常低，而且由于直接用DSP作为微控制器，没有原单片机的瓶颈限制，所以可以实现很高的数据传输速率。该系统的原理框图如图1所示。
由于PDIUSBD12的并行接口时序较慢，只能达到2MB/s。这个速度相对于DSP来说比较低，而且有些地方不是简单地在程序中加入延时就可以调整，所以需要一个时序调整电路来完成它们之间的配合。
图2TMS320C2XX写时序
1.2PDIUSBD12芯片
PDIUSBD12芯片是由Philips公司推出的一种USB1.1接口芯片。它可以工作在5V或者3.3V的工作电压下；具有8位数据总线，且有完全自治的DMA传输操作。它还具有可控制的软件连接（SoftConnect）功能，可以保证在微控制器可靠完成初始化之后再连接上USB总线。另外，它还有一个LED驱动脚，可以外接LED来监测USB的枚举过程和数据传输过程。当USB接口枚举完成，并且成功配置以后，LED将会一直点亮；而在枚举过程以及USB数据通信过程中，LED只是有节奏地闪烁。
PDIUSBD12只占用微控制器的两个地址资源。也就是说，它只有一根地址线。其中一个地址用来向芯片中写命令，另外一个地址用来向燕片中写数据或者从芯片中读取数据。
PDIUSBD12一共有三组端点：端点0完成控制传输；端点1可以配置成中断传输；端点2是主要的数据传输端点。它有64B的缓冲区，如果加上它的双缓冲机制，就有128B的缓冲区；它可以配置成批量传输模式，或者同步传输模式。
总的来说，PDIUSBD12是一款性能优异，价格相对软低的USB接口芯片。
1.3时序芯片
为了降低成本、简化电路，本方案不使用DMA传输方式，而以TI公司的TMS320C2XX作为微控制器（使用20MHz晶振）。它的并口速度非常高，远远高于PDIUSBD12所要求的最高限制2MB/s。此处是硬件设计最关键的地方。
经过详细的时序分析发现，大部分问题可以通过在DSP固件设计的加入延时，或者设置DSP的WSGR寄存器来解决。但是有一个问题，必须在硬件上加以解决。图2是DSP（TMS320C2XX）的写时序。
图3PDIUSBD12写时序
图2中，参数th(W-D)是指在WE信号变高（无效）以后，所写的数据将仍然保持有效的时间。这个值最小为3ns，最大为14ns，所以所写的数据在WE信号无效以后还会维持有效，大约3～14ns（实际的延时介于这两个值之间）。
图3是PDIUSBD12所要求的写时序。图中，参量tWDH是与DSP（TMS320C2XX）参量th(W-D)相对应的另外一个参量。这个参量反映了PDIUSBD12要求微控制器在向其中写数据时，所写的数据在WR信号无效之后，要继续保持有效的时间。这个参量最小值为10ns。也就是说，PDIUSBD12要求所写的数据最少要保持有效10ns（在WR无效之后）。
由此可以看出，DSP（TMS320C2XX）的写时序不能可靠地保证满足PDIUSBD12的要求，而且这个问题无法通过软件加延时的方法来解决，必须通过硬件来处理。经过分析对比，最后决定采用一个很简单但是后来事实证明非常有效的方法来调整它们之间的时序。那就是在DSP（TMS320C2XX）与PDIUSBD12的总线之间加一个双向缓冲器-74LS245。这个芯片可以在它们的时序之间引入一个延时。虽然这个延时并不可靠、但是由于DSP（TMS320C2XX）本身会在WR无效后，继续保持数据有效一段时间（前面已讲过），这要仅仅需要将延时适当延长一点就可以了。74LS245所造成的延时典型值为15ns，最小也为8ns。这样，加上原来DSP写时序的延时，就可以满足PDIUSBD12所要求的写时序了。
另外由于加入74LS245所造成的对其它接口时序的影响，可以通过设置DSP（TMS320C2XX）的WSGR寄存器来消除，所以这个方案是可行的。（事实上，后来制造好的电路也证明了这个方案是完全可行的）
对其余时序上的配合，经过仔细的计算与核对证明，也是完全可行的。在硬件上，哂方案还采用了一片GAL（16V8）来实现对PDIUSBD12芯片的片选，以及实现对它的软件和手动复位。硬件总体框图如图4所示。
2软件设计
2.1固件设计
由于采用的是不带MCU内核的USB接口芯片，所以关于USB1.1协议规范的实现都必须靠DSP（TMS320C2XX）控制PDIUSBD12芯片来完成。固件的主要设计任务是：在DSP（TMS320C2XX）的平台上编写程序，以完成USB1.1规范所要求的标准请求及用户根据产品需要自己定义的请求。
为了不影响程序的执行效率，本方案采用中断方式完成固件的编写；同时，为了保证程序的模块化及良好的可移植性，在设计中采用分层结构进行固件的编写，如图5所示。
最下层是硬件接口层，完成硬件上PDIUSBD12与DSP（TMS320C2XX）的对接。主要是DSP（TMS320C2XX）向PDIUSBD12中写入数据或者命令，以及从中读取数据。
中间层主要有两个模块，用来完成PDIUSBD12的命令接口和中断处理子程序。命令接口是指按照PDIUSBD12的命令格式，完成DSP对它的控制。它的基本命令格式是：DSP先向其中的命令地址写入某一条命令，接着从它的数据地址写入或者读出一系列的数据。中断处理子程序是判断中断的产生源，然后跳转到相应的处理子程序。这些子程序不做过多的处理，而仅仅是将命令数据读出然后置标志位，或者是将某些数据送出。
最上层是主循环程序，以及对于USB1.1标准协议请求（这些请求主要是在USB1.1协议规范的第九章中定义的）和用户自定义请求的处理程序。主循环的主要工作是检查标志位。如果标志位被置位，则调用处理子程序，判断是标准请求还是用户自定义请求，然后调用相应的处理程序加以处理，完成请求。
这样分层的好处是：主循环程序在检查标志位以外的时间可以进行其它工作，提高固件的运行效率。
编程过程中，由于涉及了一些严格的接口时序配合问题，所以，整个固件的编写工作全部采用DSP（TMS320C2XX）的汇编语言；用的是CC2000编程开发工具。
2.2PC机软件的设计
PC机的驱动程序由Philips公司提供。然后，用VC++6.0，通过调用API函数，编写PC的应用程序。这样即可实现PC机对DSP（TMS320C2XX）摄像系统的摄像控制以及图像的传输。
主要使用的API函数是DeviceIOControl（）、ReadFile（）、WriteFile（）。其中DeviceIOControl（）用于PC（主机）向DSP图像采集系统发送请求；ReadFile（）和WriteFile（）分别用于从图像采集系统中读出数据以及向图像采集系统中写入数据。
在设计过程中必须注意的问题是：由于USB接口是主-从方式的接口，它的一切传输过程都必须通过主机向外设发送请求后才可以开始，所以在使用ReadFile（）、WriteFile（）读写数据之前，必须先通过DeviceIOControl（）向图像采集系统发送请求。
3结果及分析
设计方案完成后，在最后的测试当中，通过USB1.1接口，PC机与DSP系统的通信速率最高达到了580KB/s（4.6Mb/s）以上。这个速率指的是有效数据传输速率，不包括数据传输联络的头信息部分，所以这个速率还是比较令人满意的。现在，传输一张幅面为352×288像素的黑白图片（大小为99KB），耗时不到1s。如果实现动态的拍摄及显示，那么，整个系统每秒可以拍摄并完成显示3～4幅不经压缩的幅画为352×288像素大小的黑白图片。
接口设计论文篇2
关键词：VXI总线寄存器基地址修改码
VXI（VMEbuseXtentionforInstrumentation）总线是一种完全开放的、适用于各仪器生产厂家成为高性能测试系统集成的首选总线。VXI总线器件主要分为：寄存器基器件、消息基器件和存储器基器件。目前寄存器基器件在应用中所占比例最大（约70%），其实现方法在遵守VME协议的前提下，根据实际需要各有不同。VXI接口电路用于实现器件的地址寻址、总线仲裁、中断仲裁和数据交换等。设计VXI接口首先需明确寻址空间和数据线宽度，VXI器件寻址有A16/A24、A16/A32和A16三种。A16/A24寻址支持16M字节空间，A16/A32寻址支持4G字节空间，A16寻址支持64字节地址空间，但不论哪种寻址方式，A16寻址能力是不可缺的。本文设计的VXI寄存器基接口电路是A16寻址的，支持D8和D16数据线传输，有较宽的使用范围。其接口电路原理框图如图1所示。
1DTB及DTB仲裁
DTB（数据传输总线）及DTB仲裁是VXI接口的核心，DTB主要包括：寻址总线、数据总线和控制总线。其主要任务是：①通过地址修改码（AM）决定寻址空间和数据传输方式。②通过DS0*、DS1*、LWORD*、A1控制数据总线的宽度。③通过总线仲裁决定总线优先使用权。
VXI总线器件在A16（16位地址）寻址时，有64字节的地址空间，其呈部分作为器件配置寄存器地址（已具体指定），其余可用作用户电路端口地址。每个器件的寄存器基地址由器件本身唯一的逻辑地址来确定。地址修改线在DTB周期中允许主模块将附加的器件工作模式信息传递给从模块。地址修改码（AM）共有64种，可分为三类：已定义修改码、保留修改码和用户自定义码。在已定义的地址修改码中又分为三种：①短地址AM码，使用A02～A15地址线；②标准地址AM码，使用A02～A23地址线；③扩展地址AM码，使用A02～A31地址线。A16短地址寻址主要是用来寻址器件I/O端口，其地址修改码为：29H、2DH。
图2为VXI器件寻址电路图，其中U1为可编程逻辑器件，其表达式为：VXIENA*=AS*+！IACK*A14+！A15+！AM5+AM4+！AM3+AM1+！AM0；（！IACK*表示系统无中断请求）。寻址过程为：当VXI主模块发出的地址修改码对应为29或2D、总线上地址A6～A13和逻辑地址设置开关K1的设置相同并且地址允许线AS有效时，图2中的MYVXIENA*有效（为低），表示本器件允许被VXI系统寻址。在允许本器件寻址的基础上（即MYVXIENA*有效），再通过MYVXIENA*、A1～A5、LWORD*、DS0*、DS1*译码生成64字节地址，根据VME总线协议可译出单字节地址和双字节地址。协议协定：当单字节读写时，奇地址DS0*为低、DS1*为高，偶地址DS1*为低、DS0*为高，LWORD*为高；双字节读写时，DS0*和DS1*为低、LWODR*为高；四字节读写时，DS0*、DS1*和LWORD*都为低。
DTB数据传输应答主要依赖DTACK*和DS0*之间的互锁性握手关系，而与数据线上有效数据什么时候出现无关，所以单次读写操作的速度完全决定应答过程。为适应不同速度用户端口读写数据的可靠性，本文采用由用户端口数据准备好线（DATREADY*）去同步DTACK*答应速度的方法来保证数据传输的有效性。该方法的优点是电路简单、使用方便，缺点是占用DTB时间长，影响VXI系统性能，且最长延时时间不得超过20μs。通常情况下用户可通过数据暂存的方法实现数据可靠传输，并使用户端口数据准备好线（DATREADY*）接地。由于寄存器基器件在VXI系统中只能作为从模块使用，所以其总线请求只有该器件发生中断请求时才由中断管理模块提出。
2中断请求及仲裁电路
VXI系统设有七级中断，优先中断部迟疑不决包括：①中断请求线IRQ1*～IRQ7*；②中断应答线IACK*；③中断应答输入线IACKIN*；④中断应答输出线IACKOUT*。从系统的角度看，在VXI系统中有一个成链的中断查询系统。当VXI系统中有中断请求时，中怕管理器使中断应答信号IACK*有效（置低），并送往链驱动器，链驱动器使输出IACKOUT*有效，送至相邻的下一个器件。如果相邻器件没有中断请求，则该器件的IACKOUT*输出仍为低，继续向下一个相邻器件传送；当此器件有中断请求时，所以其输出IACKOUT*为高，进入中断过程，并屏蔽后级器件的中断应答。
图2
为实现中断请求和中断仲裁，每个器件的中断仲裁电路应完成的功能为：①产生中断请求；②上传状态/识别码；③屏蔽后级中断应答。本文设计的中断仲裁电路如图3所示。其中TX1～TX3来自中断号选择跳线器，INNER-IRQ为器件内部用户电路中断请求信号，上升沿有效。中断请求过程分如下四步：（1）在系统复位或中断复位（来自控制寄存器）后，IRQOPEN*为“1”使比较电路输出“1”，使中断应答链畅通，且译码电路不工作。（2）当本器件内有中断请求时，使IRQOPEN*为“0”，则译码电路根据中断置位开关的设置输出相应中断请求信号IRQx*。当中断管理器接收中断请求信号后使IACK*有效，并送往中断链驱动器使之输出IACKOUT*有效，同时中断管理器请求DTB总线使用权。（3）当中断管理器获得DTB使用权后，根据接收到的中断请求信号，在地址允许线AS+作用下在地址线上输出相应的A1～A3地址，使比较器输出“0”，从而使IACKOUT*变高，屏蔽后续中断，并清除本器件内部中断请求。（4）中断管理器使数据允许信号DS0*为低，读出器件状态/识别码，响应中断，同时在DS0*的上升沿清除中断请求（使IRQOPEN*为“1”），接通中断应答链，进入中断过程。
3可编程器件实现和调试
为了克服用中小规模集成电路实现VXI接口电路存在的体积大、可靠性差和可调试性差等不足，可采用可编程器件实现接口电路。本文采用的器件是ALTERA公司的MAX系列，采用的器件可编程软件平台的MAX+plusII。MAX+plusII在编程上提供了多种电路描述形式，主要有图形描述、AHDL描述和VHDL描述等。本文采用图形描述和AHDL描述相结合的描述方法。接口电路的主框架结构和能够用标准元件表述的子模块电路用图形描述方法设计，部分功能子模块用AHDL语言描述。这种设计方式的电路原理结构直观、功能描述简洁。VXI接口电路硬件描述子程序模块由地址修改码器件寻址、端口地址译码、中断请求及控制、寄存器配置四部分组成。
在VXI器件中，寄存器配置步骤是必不可少的，VXI寄存器基器件主要配置寄存器有：识别/逻辑地址寄存器、器件类型寄存、状态/控制寄存器。在接口电路的性质特性明确的前提下，寄存器基器件的配置是确定的，所以直接在可编程器件中实现，且更改也很方便。以下列出的是VXI寄存器基接口电路的主要逻辑表达式（用AHDL语言格式）：
VXIENA=AS#！IACK#！A14#！A15#！AM5#AM4#！AM3#AM1#！AM0；
MYVXIENA=VXIENA#（A6$Q0）#（A7$Q1）#(A8$Q2)#(A9$Q3)#(A10$Q4)#(A11$Q5)#(A12$Q6)#(A13$Q7);
ACKED=(TX1$A1)#(TX2$A2)#(TX3$A3)#IACK#!SYSRST#!IRQPEND#AS#IACKIN;
DTACKNODE=!(DS0&DS1#MYVXIENA&ACKED);
DRACK=DFF(DTAKNODE,SYSCLK,VCC,VCC);
IOENA=MYVXIENA#DS0&DS0&DS1#!LWORD;
IACKOUT=AS#IACKIN#!ACK;
需要注意的是，在使用中由于部分信号线与VXI背板总线连接时需要采用集电极开路方式接入，如DTACK*、SYSFAIL*、BRx*等，所以应增加一级集电极开路门电路后再与VXI背板总线连接。
接口电路调试有两种方式，一是利用LabWindow/VCI开发工具预先编好一个带操作软面板的调试程序，它包含有各项功能调试控件和相关信息显示窗。在调试电路时只需根据提示在软面板上操作，就可及时得到信息显示。这种调试电路方法方便、直观，但由于调试程序的封装会使得调试细节不透明。另一种形式是在NI公司提供的VXI资源管理器中对端口电路进行操作、调试。这种方法是硬件开发人员主要采用的形式。主要过程为：先打开T&MExplore对VXI系统初始化；启动VXI系统初始化；启动VXIInterActiveControl面板，在BusAccess中通过修改偏移地址（Offset）、输出值（Value）和观察输入值来对接口电路进行调试。在调试过程中，为便于数据或波形的稳定测试、观察，一般将输出数据的循环次数（count）设成一个较大数。这种调试方式虽然不很直观，但却非常灵活，容易发现硬件电路细节不足。
接口设计论文篇3
关键词：触摸屏ADS7846同微控制器PIC16F876
引言
随着社会自动化程度的提高，人机交互能力急需大的转变，向着更方便使用、更直观的方向发展。激光治疗机主要应用激光的物理特性作用于人体，产生机体化学反应从而达到治疗疾病的目的。激光治疗机作为一种精密仪器需要精确的控制及防尘、防静电、防潮等方面的严格要求。激光治疗机输入设备采用触摸屏控制，既是基于以上要求也是从方便使用者操作和界面直观的角度考虑的。触摸屏的应用使得数据的显示和数据的输入结合为一体，简化了整个设备。
1触摸屏原理
触摸屏附着在显示器的表面，与显示器配合使用。通过触摸产生模拟电信号，经过转换为数字信号由微处理器计算得出触摸点的坐标，从而得到操作者的意图并执行。触摸屏按其技术原理可分为五类：矢量压力传感器、电阻式、电容式、红外线式和表面声波式，其中电阻式触摸屏在实际应用中的较多。电阻式触摸屏由4层的透明薄构成，最下面是玻璃或有机玻璃构成的基层，最上面是一层外表面经过硬化处理从而光滑防刮的塑料层，附着在上下两层内表面的两层为金属导电层（OTI，氧化铟），这两层由细小的透明隔离点进行绝缘。当手指触摸屏幕时，两层电层在触摸点处接触。
触摸层的两个金属导电层分别用来测量X轴和Y轴方向的坐标。用于X坐标测量的导电层从左右两端引出两个电极，记为X+和X-。用于Y坐标测量的导电层从上下两端引出两个电极，记为Y+和Y-。这就是四线电阻触摸屏的引线构成。当在一对电极上施加电压时，在该导电层上就会形成均匀连接的电压分布国。若在X方向的电极对上施加一确定的电压，而Y方向电极对上不加电压时，在X平行电压场中，触点处的电压值可在在Y+（或Y-）电极上反映出来，通过测量Y+电极对地的电压大小，便可得知触点的X坐标值。同理，当在Y电极对上加电压，而X电极对上不加电压时，通过测量X+电极的电压，便可得知触点的Y坐标。测量原理如图1所示。
五线式触摸屏与四线式不同。主要区别在于五线触摸屏将其中一导电层的四端均引出来作为四个电极，另一导电层仅仅作为测量的导体输出X向和Y向的电压，测量时要交替在X向和Y向上施加电压。
2触摸层控制器工作原理
触摸屏控制器有多种，主要的功能均是在微处理器的控制下向触摸屏的两个方向分时施加电压，并将相应的电压信号传送给自身A/D转换器，在微处理器SPI口提供的同步时钟作用下将数字信号读入微处理器。控制器ADS7846基本结构如图2所示。
图1触摸点P处测量结果计算如下：
ADS7846内部可以通过寄存器的设置A/D转换器的分辨率设为8位或12位，在本系统中A/D转换器的分辨率取12位。则P点的二进制输出代码为：
其中：Vref_full为加在ADS6746内部A/D转换器上的参考电压。
触摸屏控制器的运行是通过串行数据输入口DIN输入控制命令进行控制的。控制的基本格式如下：
bitbit6bit5bit4bitbitbitbit
起始位（高电平）A2A1A0MODESER/DFRPD1PD0
bit7指明发送命令开始，高电平有效。A2：A0用于选择数据输入通道，101选择X坐标测量，001选择Y坐标测量。MODE将内部模数转换器的分辨率定义为8位（MODE=1）或12位（MODE=0）。SER/DFR为单端/双端参考电压选择位。PD1：PD0根据省电模式的需要进行选择设置。这些命令控制位的设置将在程序代码部分得以应用。
3系统硬件设计
激光治疗机的输入系统由三部分组成：触摸屏、触摸屏控制器和微控制器。微控制器采用Microchip公司的新型芯片PIC16F867。内部总线采用哈佛双总线结构。在内部频率相同的情况下，加快了数据的传输速度，避免了瓶颈现象。此芯片采用精简指令集（RISC）易于使用，加快了开发速度。内部含有8KB程序存储器（分页操作），256字节EEPROM，368字节RAM，8路模数转换器，1个通用串行口（SCI），1个I2C接口，1个串行接口（SPI），3个定时器及看门狗电路（WathcDog）等许多重要资源。许多接口功能上的复用使得整个微控制器简洁，功能强大。
根据ADS7846与微控制器进行数据交换的接口特征，选用PIC16F876的SPI口。SPI口包括三个信号：SDO（串行数据输出），SDI（串行数据输入），SCK（串行同步时钟）。硬件连接关系见图3。
本文侧重于激光治疗仪输入系统的设计，其它硬件的设计仅给出接口的含义。由于PIC16F876的内部集成度较高，所以接口相当简单，但是要完成复杂的控制功能必须进行内部寄存器的设置。
图3
4软件设计
按照以上设计思想设计了应用软件。图4为主程序与触摸屏输入检测部分的程序流程图。其中，坐标数据处理通常采用查表的方法，将用户命令的坐标形成数据表，利用获得的坐标信息进行变换快速查表，从而提高软件的运行速度。
下面是PIC16F876同ADS7846接口的部分程序代码。
CMDATAEQU30H
XDATA_HEQU31H
XDATA_LEQU32H
YDATA_HEQU33H
YDATA_LEQU34H
；初始化寄存器
MOVLW02H
MOVWFTRICB；定义B口方向
MOVLW90H
MOVWFTRISC；定义C口方向
BCFSSPCON，5
MOVLW10H
MOVWFSSPCON；初始化SSPCON
BSFSSPCON，5；启动SPI
；获取X，Y坐标
GetXY
BCFPORTB,0;选口AD7846
MOVLW0D4H；获取X坐标命令
MOVWFSSPBUF；发送命令
BUSY
BTFSCPORTB，1；判忙？
GOTOBUSY
MOVFSSPBUF，W；12位数据
MOVWFXDATA_H；XDATA_H存放高字节
MOVFSSPBUF，W
MOVWFXDATA_L；XDATA_L存放低字节
································
；Y坐标数据同样处理
RETLW0
结语
接口设计论文篇4
结合数据处理接口模块的需求，系统的复位源设计有3个，分别是软件复位、手动复位和上下电复位。其中软件复位由使用数据处理接口模块的主机发出，手动复位由维护人员通过地面测试设备发出，上下电复位通过5V电源监控芯片MAX791实现。软件复位和手动复位通过二极管线与的方式接入MAX791的MR端。系统在以下4种情况时会产生复位：1）上电复位：上电过程中，当VCC＞4．65V时，复位信号保持200ms有效后变高；2）下电复位：下电过程中，当VCC＜4．65V时，复位信号一直有效；3）软件复位：由主机中的CPU发出，当底板总线信号XRE-SET＃有效时间＞25μs时，产生复位，XRESET＃无效后复位信号保持200ms有效；4）手动复位：由地面测试设备发出，当底板总线信号TS＿RE-SET＃有效时间＞25μs时，产生复位，TS＿RESET＃无效后复位信号保持200ms有效。利用MAX791的看门狗功能，还可以对板上DSP的工作状态进行监控，一旦出现软件跑飞等情况，看门狗狗叫会导致DSP的NMI中断发生，并且上报给主机GO／NOGO＃信号有效。
2软件设计
数据处理接口模块的软件主要由硬件初始化、自测试程序、周期数据收发和命令响应四大功能组成。其中周期数据的收发包含消息层和数据层两个层次。消息层负责命令的辨识和数据的组织搬运，数据层负责协议的执行和发送接收等底层任务。数据层基本数据帧的格式见图4所示。这里的同步字、数据长度、校验方式由主机在初始化时确定。其中校验方式可选择两种，若采用和校验，则检验位占用1字节；若使用CRC校验，校验位占2字节。在周期数据收发的数据层中，RS422链路分为测控链路和任务链路两部分。测控链路用于检测设备的连通性和硬件的正确性，任务链路用于任务系统之间的通信。因此，将用于测控通信的链路设计为无链接协议链路，将用于任务通信的链路设计为有链接协议链路。有链接协议的任务链路的状态转移图见图5所示。任务链路的工作原理是：上电后首先进行通信测试，主端首先发送LTST，若从端回复ALTST为正常，测试完成后，转入空闲工作状态；空闲状态时主从定期进行握手操作，当主机存在发送命令时，转入消息发送状态，当从端发来数据帧前导码LHDR时主端转入消息接收状态；消息发送完成后会进行发送检查，如果从接收无误会发来ACK握手信号，当出现超时或从发来NACK信号时进行重新发送状态，重试超过门限进入通信测试状态；消息接收状态时若消息正确则进入空闲状态，若接收超时或消息错误时发送NACK通知主端重新发送，当错误次数超门限时进入通信测试状态。
3低功耗设计
简易无人机携带燃料有限，而实际任务中往往又要求其尽可能长时间的滞空，这就要求各类设备尽可能地以较小的功耗完成较多的功能。因此本文从硬件软件等不同层面设计来降低模块的功耗。降低功耗总的来说有关闭无用功能、减少无用操作和合理器件选型三个方法。在不使用DSP内部的AD、eCAN、SCI等资源时，可将对应的资源的时钟HSPCLK和LSPCLK关闭，同时不使能这些资源，以达到降低功耗的目的。作为降压型线性电源，TPS74401芯片的耗散功率PD＝（VIN－VOUT）×IOUT，即电源的转换效率取决于输入输出电压差的大小，因此在电源转换电路的设计上应在满足电源芯片的最小dropoutvoltage的情况下尽量减小LDO器件输入输出电压差，可提高转换效率减少发热功耗，本文中1．8V电源由最接近1．8V电压的3．3V电源转换而来。为保持较好的信号完整性，模块上的印制板走线阻抗均按照单端50Ω差分100Ω控制。在RS422的发送端和接收端进行阻抗匹配以优化信号质量。在发送端使用33Ω串联匹配方式，接收端采用120Ω并联匹配方式，由于正常工作时差分电平约±5V，为降低直流功耗在并联匹配电阻处串接一10pF电容，这样既满足瞬态的信号完整性要求，也可在稳态时达到隔离直流，减小匹配电阻上直流功耗的目的。详见图6所示。在软件设计方面，采用定时查询和中断接收相结合的方式，减少DSP对外设的多余操作，避免不必要的轮询操作所产生的功率消耗。本文介绍的串行数据接口板在今后的改进设计中，可以注意合理的器件选型，以达到降低功耗的目的。例如：现设计中1．8V电源转换效率为54％，今后可结合实际电流消耗状况选用合适的开关电源代替线性电源［4］，并使开关电源工作在中等或较重负载状态，可提高电源效率至80％左右；现有设计中CPLD动态功耗约为0．7W，由于该模块中逻辑占用资源并不多，因此后期可考虑用更小功耗的中小规模可编程逻辑器件替换。目前现有设计中未考虑模块的睡眠唤醒功能，今后可结合主机实际的需求，添加相应功能的电路，以降低待机功耗。
4结束语
在今后的研究中可以进一步优化硬件设计，选用低功耗、小体积、高密度的器件，提高系统集成度，以适应航空技术发展对航电设备提出的小体积、低功耗、轻重量的要求。
接口设计论文篇5
关键词：网络工程专业；网络程序设计课程；教学内容
截至2008年，我国已经有143所高等学校开设了网络工程本科专业，其中大学类高校89所，“211”大学21所，学院类高校54所，高校所在地覆盖全国26个省和直辖市[1]。网络工程专业培养的是具有良好科学素养，系统地掌握网络工程技术的基本理论、方法与应用，有较强的获取新知识的能力、创新能力和实践能力，能从事网络工程及相关领域中的系统研究、设计、运行、维护和管理的高级工程技术人才。因此，该专业不仅要求学生掌握与网络工程相关的基础知识与理论，以及各种网络系统设计、建设与维护技术，如网络协议体系、网络互连技术、网络服务、信息安全、组网实践、网络测试与管理等相关知识，也要求学生掌握基本的网络应用软件与系统开发知识与技术，满足毕业生在今后的工作与学习过程中的多元需要。
为了让网络工程专业的学生掌握一定的网络应用软件与系统开发知识，很多高校都开设了网络程序设计或网络编程课程。然而，由于网络工程专业在大多数高校的开设时间不长，相关任课教师对网络程序设计课程的教学还缺乏足够的经验，因此对教学活动中的一些基本问题，如课程内容设置与学时分配、实践环节内容与安排等还缺乏统一的认识[2-3]。本文依据网络工程专业的培养目标，结合我们在教学过程中
的体会，对该课程教学活动中的基本问题进行了初步探讨，阐述了作者对这些问题的理解和认识。希望本文能引起更多同行对网络程序设计课程的关注，从而尽快提高该课程的建设水平。
1教学目标与特点
1.1教学目标
根据网络工程专业的培养目标，我们认为网络程序设计课程的教学目标是让学习者了解网络程序设计的基本概念和常用的网络编程接口，理解网络程序设计的基本原理，掌握基本的网络程序设计模型，同时具备进一步学习新的网络编程知识与技术的能力。网络工程专业的网络程序设计课程应重点教授基于网络编程接口的网络程序设计基础知识，为后续使用和开发网络应用系统打下基础。有别于信息管理类专业面向Web的网络程序设计，本课程的中心内容是基于操作系统套接口的客户/服务器程序开发技术。
1.2课程特点
程序设计课程对计算机类专业的学生来说并不陌生，但其多针对具体的程序设计语言，以学习某种程序设计语言的基本语法和用法为主。网络编程接口在本质上与编程语言无关，因此网络程序设计与以前
作者简介：纪其进(1974-)，男，讲师，工学博士，研究方向为计算机网络与多媒体通信；朱艳琴 (1964－)，女，教授，工学博士，副院长，研究方向为计算机网络与信息安全。
的程序设计课程并不相同。网络应用程序具有以下两方面的主要特点：
1) 程序结构较为复杂。网络程序至少涉及客户端与服务器两方面，且需要双方协同配合，因此程序的结构和逻辑都比较复杂。
2) 网络程序设计对操作系统知识和网络知识的依赖性很强。比如，多线程技术是避免程序在交互过程中发生阻塞的基本手段，因此开发者至少需理解操作系统的进程与线程的概念及多线程程序设计技术。再如消息驱动是Windows系统的基本机制，Windows网络应用程序开发也需要理解消息驱动机制。利用网络接口编程需要理解底层网络协议，特别是与网络接口直接相关的运输层协议知识。
2内容设置与学时分配
运输层以下的网络协议功能在操作系统内核中实现，或利用系统应用编程接口(API)，通过专业的函数库实现[4]。尽管IEEE已经制定了网络编程的接口标准，各操作系统通常也支持标准接口，但一般会结合系统自身特点，对标准接口进行修改或扩展。因此，实际网络编程接口实现与操作系统密切相关。当前，Windows系统占据了工作站(含台式机)与小型服务器市场的主要份额，Unix系统(含Linux)则在服务器特别是大型服务器市场中仍然占据主导地位。考虑到学生毕业后的实际工作情况，接触Windows系统的机会应该更多。因此，教学内容选择的指导思想是以Windows平台网络编程接口为主，同时兼顾标准网络编程接口。
网络程序设计是网络工程专业的一门骨干专业课程，教学内容较丰富，实践性要求高。根据网络程序设计课程的教学目标和特点，我们为该课程安排了以下课堂教学内容：
第1章 网络程序设计基础知识。本章介绍网络编程相关的基本概念和知识，内容包括网络程序设计概念、进程与线程的基本概念、TCP/IP协议及其在操作系统中的实现、基于客户/服务器模式的网络应用程序模型等。
第2章 基于Berkley套接口的网络程序设计。Berkley套接口是事实上网络编程接口标准，它出自于Unix系统，Windows系统也尽可能地与之兼容。本章重点阐述Berkley套接口的基本用法，包括套接口编程的基本概念、面向连接的套接口编程、无连接的套接口编程及原始套接口编程等。
第3章 Windows程序设计基础。在Windows平台上进行网络程序设计离不开Windows系统编程知识。本章介绍Windows编程的基础知识，包括Windows操作系统的基本原理、Windows API的实现机制与调用方法及Windows消息机制。
第4章 Winsock网络编程接口规范。Winsock是Windows系统中的套接口实现，经历了Winsock1.1到Winsock2.2版本的发展。本章在第3章的基础上全面介绍Winsock网络接口规范及其使用，包括Winsock1.1及Winsock2.2的扩展能力。
第5章 基于MFC 套接口类的程序设计。MFC利用面向对象技术，对基本的Windows API进行了封装。Winsock编程接口的主要功能被封装成为CAsyncSocket和CSocket两个类。本章将通过实例说明这两个类的用法。
第6章 Windows多线程网络编程技术。多线程可以避免网络应用程序被某个调用阻塞。本章介绍多线程技术的必要性、Windows系统的多线程机制、MFC对多线程的支持及多线程机制在网络编程中的应用等。
第7章 Winsock编程接口I/O模型。支持异步网络程序开发是Windows系统的特色，为此Winsock引入了5种I/O模型实现非阻塞的套接口工作模式。本章分别介绍5种异步I/O模型的原理与使用。
第8章 Winsock编程接口选项与I/O控制命令。套接口选项和I/O控制命令是在套接口建立以后对其各种属性进行操作。本章介绍Winsock编程接口的基本选项及主要I/O控制命令的用法。
第9章 网络程序设计实例。网络编程技术具有很强的实践性，学习与分析实例可以更好地理解基本知识与技术。本章通过讲解分析实例中的各种网络编程技术巩固前面所学的知识，为以后的综合应用打下基础。
本课程重在教授网络编程的基础知识与技能，内容选择主要是为了满足教学需要，而非求全求深。因此，部分网络编程相关知识没有在课程中出现，如Winsock对网络服务质量的支持、IPv6版本套接口等。
本课程的重点内容在第3～6章。其中第3章是整个网络编程的基础部分，而第4章和第5章则包括了Windows平台下网络程序设计的基本知识，第6章的多线程技术是无阻塞同步网络编程的基本技术。第7、8两章内容与操作系统关系较密切且较抽象，是课程的难点。我校为该课程安排64 学时，其中理论讲授48学时，实验教学16 学时。根据重点难点内容分析结果，我们按表1分配课堂教学学时。
3课程实践环节
3.1实践环节的必要性
传统的网络课程教学方法多以讲授计算机网络基础理论为主、少量的验证性实验为辅。网络程序设计本身是一门实践性非常强的课程，对引导学生掌握最新的网络编程技术，培养学生的动手能力、协作精神和创新能力都具有重要作用。在学生学习过程中，如不注重理论和实践紧密结合，则不仅所学基本知识难以得到深入理解和巩固，更不能将其灵活运用于解决新的问题。因此，教师在系统讲述网络编程基础知识的同时，要充分调动学生的主动性，认真完成网络编程实验的教学。
3.2教学组织与学时分配
实验是基本的实践教学手段。通过实验教学，学生可以更快地实现从概念理解到实际编程能力的转变。每次实验前，教师首先讲解实验的设计目标、要求和所需的编程技术，要求学生做好充分的准备工作，进行初步的需求分析和程序设计。在实验过程中，教师通过解答学生提出的需求分析、设计与实现问题，为学生提供帮助。实验结束后，学生需按一定的格式规范按时提交实验报告；教师通过实验报告检查和评价学生的实验质量。如有条件，可组织学生对实验结果进行简短的讨论，让学生总结和分析自己的实验体会。
我们根据网络程序设计课程的教学大纲和实验大纲制定了实验计划。实验包括验证型、设计型和综合型实验三种。验证型实验主要让学生理解所学的网络编程知识，通过重复课堂示例掌握某一项网络编程技术。设计型实验需要学生利用某一项网络编程技术，根据具体问题要求设计并实现一个网络应用程序。综合性实验需设计并实现一个相对复杂的网络应用程序，其中需用到多种网络编程知识和技术。全部实验内容包括Berkley套接口编程实验，Winsock套接口编程实验，利用原始套接口进行PING 程序的设计及实现，基于MFC套接口类的网络编程，电子邮件程序的设计与实现(SMTP客户端、POP3 客户端程序)或FTP客户端实现及聊天室软件的设计及实现。实验报告与其他课程基本类似，有相应的实验题目、实验目的与要求、实验步骤和实验结果等内容。实验结果要包括实验过程中的问题分析、解决方式及心得。表2总结了实验的内容与学时分配计划。
有条件的学校还可以集中1周左右的时间进行课程设计。课程设计以课程教学内容为基础，实现一个具有一定规模和实用价值的网络应用系统。课程设计对所学的理论知识及实验中所学的各种方法与技巧进行综合性应用，对培养学生综合分析能力、编程动手能力具有重要作用。课程设计报告包括系统需求分析、功能设计及各模块详细设计等，类似于计算机类毕业设计论文格式。
4结语
网络工程专业是近年来为满足社会信息化需求而出现的相对较新的专业。该专业目前还没有一个明确的规范，开设该专业的各个院校对某些课程的教学尚缺乏统一的认识。本文以该专业的培养目标为依
据，结合个人教学过程中的体会，探讨了网络工程专业网络程序设计课程的基本问题。文中讨论了该课程的教学目标与特点，给出了具体的课程内容设置和实践环节安排建议，希望对完善网络工程专业以及网络程序设计课程建设具有一定的借鉴意义。
参考文献[ 规范格式]：
[1] 刘悦,张远,贾忠田. 高等学校网络工程本科专业的科学规范探讨[J]. 计算机教育,2008(4):120-121.
[2] 王一飞,吴素芹. 网络编程技术课程教学研究与探索[J]. 科技信息,2008(34):20.
[3] 冯健昭,肖德琴. 网络编程教学改革探索[J]. 现代计算机,2009(8):69-70.
[4] 叶树华. 网络编程实用教程[M]. 2版. 北京:人民邮电出版社,2010.
Discussion on Network Program Design for Students Majoring in Network Engineering
JI Qi-jin, ZHU Yan-qin
(School of Computer Science and Technology, Soochow University, Suzhou 215006, China)
Abstract: Network Engineering is newly set for undergraduate students in China to meet the intense requirements of network and information related talents. Network program design is a course widely deployed for network engineering and related major students, which teaches the students basic knowledge of network application and system design. According to the major training objectives and combing the authors’ experience, some primary issues of this course, including in-class content selection and time allocation, course practice content and arrangement are preliminarily investigated. The understanding of the authors on these issues is presented in this paper.
接口设计论文篇6
关键词： 防盗报警； AVR单片机； Android平台； LCD12864
中图分类号： TN70?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）08?0117?03
Study on home wireless anti?theft alarm system based on Android
CHEN Jing， WANG Zhi?hua
（School of Science， Beijing Forestry University， Beijing 100083， China）
Abstract： The household anti?theft alarm system based on Android platform and combined with the microcontroller not only can achieve low?cost detection， display and alarm， but also can transmit the system data to the users’ intelligent mobile phone in wireless transmission mode through the serial port WIFI equipment， and realize remote wireless control. The ultrasonic ranging module， vibration detection module and infrared emission circuit are used in the system to realize automatic detection function. The buzzer and LED are adopted to achieve sound and light alarm function. The AVR single chip microcomputer with built?in reduced instruction set is taken as data processing center. The system status data is sent to the module LAK?RMO4 through the asynchronous serial transceiver USART. The TCP/IP protocol stack is built in the module to realize data transmission and conversion among the user serial port， Ethernet and WIFI interface. Through programming of Android mobile phone application program， the user can achieve data transmission between AVR SCM and intelligent mobile phone in intelligent mobile phone， and realize setting and control of the whole system.
Keywords： anti?theft alarm； AVR MCU； Android platform； LCD12864
随着人们安全防范意识的逐步增强，作为智能家居系统的一个重要组成部分，家庭监控和防盗报警系统实现了自动监测报警，以使家庭财产免受损失的功能，其性能的好坏直接关系到整个智能家居系统的好坏。与境外安防产品的成熟程度相比，中国安防产品市场的产业结构上呈现出产业区域分布不均衡、垄断程度低、市场占有率低等特点。现在，急需能够低成本检测、显示和报警，并且能够通过智能手机等设备接收实时信息，并实现远程无线控制、具有一定市场竞争力的产品出现[1]。本文设计的家用防盗报警系统，通过各个传感器系统的自动检测，单片机收集传感器信号进行报警数据的处理，并通过串口?WiFi将数据发送到用户的手机上，同时用户也能发送控制命令给单片机，从而实现对整个系统的控制。本设计是单片机和Android平台的结合，不仅实现低成本检测、显示和报警，而且能够实现远程无线控制。
1 系统整体结构及软件流程设计
本设计整体分为4个部分：自动检测、声光报警、液晶显示和终端控制，其中AVR单片机是数据处理的中心，控制传感器模块及电路，采集和处理检测到的各种信号，进行计算和判断，从而决定是否启动声光报警系统，并将得到的数据信息显示在LCD12864上，供用户查看；单片机的串口与串口转WiFi模块的串口通过2×3串口线相连，单片机将系统状态信息通过串口发送数据，串口转WiFi模块自动将数据通过WiFi发射到空间，Android手机通过本设计中编写的客户端就可以实现系统控制[2]，系统整体结构框图如图1所示。
图1 系统整体结构框图
单片机部分的程序主要完成自动检测、声光报警和液晶显示功能，其串口接收采用中断方式，只有单片机串口接收到数据时，才会将接收标志receverflag置1，这时才会运行串口数据发送子程序。本设计中，使用了三处中断进行数据处理，另外两处分别是超声波测距子程序和振动检测子程序，超声波测距时，单片机I/O口发送超过10 μs的高电平，然后计时器计时同时主程序循环等待PD2检测到上升沿电平；振动检测时，PD3检测到上升沿电平时进入振动检测子程序，该子程序包含报警设置及显示判断。在液晶显示部分，有3个显示页面，分别有Page_1，Page_2，Page_3作为显示标志，在每个子程序和主程序中，当要显示数据时，首先判断要显示的页面标志是否为1[3?4]。单片机部分程序流程如图2所示。
下面具体叙述报警系统各项功能的实现过程。
2 系统功能的实现
2.1 自动检测功能
2.1.1 超声波测距模块
HC?SR04超声波测距模块可以实现2～400 cm距离的测量，精度可达0.3 cm。模块主要包括超声波发射器、接收器和控制电路。模块的工作原理：
（1） 采用I/O触发测距，给至少10 μs的高电平信号；
（2） 模块自动发送8个40 kHz的方波，自动检测是否有信号返回；
（3） 有信号返回，通过I/O输出一高电平；
（4） 单片机计时的时间就是超声波从发射到返回的时间，距离=340×[t2]。
2.1.2 震动检测模块
震动检测模块用来检测系统的震动，本设计中用来检测窗户的震动。传感器采用的是SW?18020P，SW?18020P任何角度均可触发工作，适用于小电流电路触发。本模块不震动时，震动开关呈断开状态，输出端输出高电平，绿色指示灯不亮；震动时，震动开关瞬间导通，输出端输出低电平，绿色指示灯亮；输出端与单片机直接相连，通过单片 机来检测高低电平，由此来检测环境是否有震动，起到报警作用。
图2 单片机部分程序流程图
2.1.3 红外对射电路
在本设计中，红外发射电路和红外接收电路分别被安装在用户的门和门框上。在门正常关闭的情况下，红外接收管与红外接收管正对；当门打开时，红外接收管接收不到发射管发射出的红外线，此时，单片机检测到的电压数值发生变化。依据门打开的程度，电压变化不同，用户可以自行设定报警电压阈值[5]。
2.2 声光报警功能
2.2.1 蜂鸣器
在本设计中，采用的是有源蜂鸣器，只需要接上额定的电源就可以连续发声。但是在实际设计中，通常采用三极管驱动放大来保障通过蜂鸣器的电流大小，从而保障声音的质量。虽然直接利用高低电平输出能够实现报警功能，但若采用AVR T2的CTC输出功能，能够对频率进行编程，使蜂鸣器发声富有变化，更能够引起主人的注意。在这种模式下，蜂鸣器还可用于进行简单音乐的播放。
2.2.2 发光二极管
在本设计中每路检测都有一路LED相连，显示检测到的状态信息，同时任何一路都会触发蜂鸣器报警。
2.3 液晶显示
AVR单片机在运行过程中，通过传感器模块和电路，自动检测用户住宅的状态信息，并将传感器模块和电路测得的状态数据，通过I/O数据口传输到单片机内部。单片机一方面将这些数据与预先设定的阈值比较，从而判断是否启动声光报警；另一方面，将这些数据显示在液晶显示屏上，供用户实时查看当前的状态信息[6]。系统状态显示页面显示的内容是：门、窗关闭或打开，距离数值。当红外发射管与红外接收管之间有物体遮挡时，可以模拟门打开的状态，此时，门状态由“关闭”变为“打开”，如图3、图4所示。
图3 系统状态显示页面
图4 门由“关闭”变为“打开”
对于窗户和距离是同样的道理，本系统会实时监测用户住宅状态，并同步显示在液晶屏幕上。由于单液晶屏幕显示内容有限，作为交互性的智能设计，要求设计满足用户能够自行设置参数的功能，因此设计了多个液晶显示页面，作为演示，只显示2个页面，分别是状态显示页面和参数设置页面。系统初始界面是状态显示页面，显示当前系统状态。设计2个机械按键供用户切换页面和设计参数，用户可以通过按键切换到其他页面。在参数设置页面，用户通过参数设置按键可以设置灵敏度。灵敏度共分4种：10 cm，20 cm，30 cm，40 cm，代表距离是10 cm，20 cm，30 cm，40 cm时启动声光报警。参数设置页面如图5所示。
2.4 终端控制
终端控制功能的实现是通过编写一个Android客户端，该客户端可以进行Socket通信，即可以通过给定的IP和端口利用Android手机的WiFi功能连接服务器，进行数据的传输和系统的控制。在本设计中，单片机与Android手机之间进行数据传送时传送的是命令代码，该命令代码是一个16进制数，该数据由8位二进制数组成的单片机和Android手机通过对该数据的8位进行解析，从而得到系统的状态信息 [7] 。客户端使用方法：用户在Android手机上安装该客户端后，打开手机的WiFi功能，在IP，PORT输入框输入IP地址和端口，点击连接按钮，连接成功后，该按钮会显示“断开”；中间区域显示系统状态，当状态发生变化时，其显示会发生变化；下面区域为命令代码输入区域，用户可以根据需要输入相应的代码。
图5 参数设置页面
客户端功能实现：客户端程序初始化：为各个显示控件添加属性，并为按钮添加响应事件；接按钮响应事件：单击按钮时，与指定的IP、端口建立Socket连接；输入流线程：接收输入流，并根据输入流数据对显示区进行设置；命令代码确定按钮：将输入的命令代码通过已经建立的Socket通信通道已数据流的形式发送出去。
3 结 论
本文设计的家用无线防盗报警系统是基于单片机和Android平台，实现了以下几个功能：
（1） 自动检测功能，超声波测距模块检测陌生人与用户住宅的实际距离，振动检测模块检测窗户的振动，该模块与单片机的I/O口直接连接，实时检测模块电平变化，红外对射电路检测房门的开关，房门正常关闭情况下红外接收电路接收红外发射管发射的红外线，与单片机相连的I/O口检测到一定的模拟电压，通过A/D转换将电压数值存储在AVR单片机内部，当房门打开时红外接收电路接收不到红外线，该电压值发生变化，单片机通过与存储的电压数值比较，判断处理。
（2） 声光报警功能，该功能主要有蜂鸣器和LED组成，该部分电路与单片机对应的I/O口连接，当单片机输出相应的电平时，三级管导通，电路就会工作，实现报警功能。
（3） 液晶显示，通过LCD12864将系统的状态信息显示出来供用户查看，同时按键与单片机I/O口连接，通过对按键的判断处理实现系统灵敏度的设置。
（4） 终端控制功能，该部分功能由HLK?RM04模块和Android智能手机实现，HLK?RM04模块的串口与单片机的串口连接，单片机将状态数据通过串口发送出去，HLK?RM04模块自动将串口接收的信息通过WiFi发送到空间，Android手机通过WiFi功能连接到该模块，通过本设计编写的客户端就能实现信息的接收和显示，同时发送对应的命令代码给单片机，单片机接收到命令代码解析后实现系统设置。
根据设计思想制作实物，经验证功能实现良好。本系统利用单片机和Android平台的结合，不仅实现低成本检测、显示和报警，而且通过串口?WiFi设备还能将系统数据无线传输到用户的智能手机上，真正实现了交互式的智能控制。 本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 论 文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以及服务，欢迎光临DyLW.neT
参考文献
[1] 朱丹.基于GSM短信模块的家庭防盗报警系统[J].绍兴文理学院学报，2010，30（10）：69?72.
[2] 桑顺，牛晓聪，赵媛媛，等.AVR单片机与51单片机的比较[J].企业技术开发，2011，30（8）：96?97.
[3] 牛睿，刘飞.基于AVR单片机的过采样原理的实现方法[J].自动化与仪器仪表，2008（3）：72?74.
[4] 陈慧，王宏远.一种基于AVR单片机的树状菜单界面的设计[J].电子工程师，2005，31（6）：68?70.
[5] 吕立波.浅谈红外技术及其在安防领域中的应用[J].中国安防，2008（6）：61?64.
接口设计论文篇7
关键词：计算机；软件数据接口；接口设计；应用
中图分类号：TP311.13
在最近的十年来，世界范围内的经济与科学技术取得了前所未有的巨大进步，无论是哪一种领域，都对计算机技术产生了强烈的需求，促进了计算机技术的发展与成熟。尤其是近年来，随着互联网的发展和即时通讯工具的出现，大量的应用软件层出不穷，但是由于适用于计算机的不同的软件是经由不同的开发商设计生产出来的，因此这些软件的数据结构也是不尽相同的。为了解决这一问题，需要在做好对软件的分析和研究工作之外，还应该完成对计算机软件数据接口的应用与推广工作。实际上，计算机软件的数据接口是软件开发商面向用户开发出来标准规范，其目的在于能够完成特定数据的交流与共享，让用户在应用软件时能够更加有效。可见，随着计算机技术的广泛应用和用户工作信息化的进程向整体性的方向发展，越来越多的软件扩张了计算机的功能，计算机软件数据接口为此发挥了重要的重要，它使得相对独立的计算机软件最终发挥了更为强大的功效。基于此，文章首先对计算机接口的现状进行了分析，然后讨论了计算机软件数据接口的设计原则，最后，探讨了计算机软件数据接口的应用问题。旨在通过本文的工作，为时下计算机软件数据接口工作提供可供借鉴的信息。
1 计算机软件数据接口的现状分析
目前，计算机软件数据接口方式会给用户造成一定的障碍，主要表现在以下几个方面：（1）在对应用程序进行开发的过程中，如果通过前台应用程序对数据库对象进行直接的调用，就有可能为系统恶意攻击者提供可乘之机，此时，攻击者很容易就能够对应用程序所引用的对象完成分析，就这样一来，后台数据库的基本逻辑结构就暴露无遗；（2）在通过分布式远程数据库进行接口访问时，程序的开发人员还要对应用数据库对象的详细信息进行系统的描述，比如远程主机名、数据库名以及用户对象等，在这一过程中，如果出现了些许的差错，就极有可能造成数据库目标的丢失，查找起来十分困难；（3）一些用户在经过一段时间的学习之后，对数据库的掌握与理解不断深入。其中，有一部分用户已经掌握了SQL语句的使用方法，他们能够直接绕开应用程序，对SQL进行交互式使用，科室，在通过这方式访问数据库对象的过程中，极有可能产生相关的安全问题，比如数据的不一致等。
2 计算机软件数据接口的设计原则
2.1 软件数据接口的兼容性和高健壮性。对计算机软件来说，其数据接口的兼容性或者高纠错行能够使不同的软件之间进行良好的耦合。而软件接口之间的健壮性是指软件在处理输入规范要求之外的一种能力，也被称为鲁棒性。也就是说，对于任何一个软件系统而言，其健壮性越高，那么它能够做出和该输入和规范要求并不相符的判断。可见，对于计算机软件接口而言，不同软件接口之间的纠错行和高健壮性是非常重要的设计要求，它能够为计算机软件系统提供更为理想的错误处理能力。
2.2 软件数据接口的高扩展性。因为计算机软件数据接口的基础便是软件自身。但是，用户会在使用软件的过程中对软件的应用能力提出更高的要求。这样一来，要么需要提供新的性能更高的软件，要么要对软件自身进行不断的升级。在这种情况下，相应的软件数据接口也要与之进行同步的升级。而实际上，软件数据接口的升级过程一定会对第三方软件开发商产生直接的影响。因此，在设计软件数据接口的过程中，一定要将其扩展性考虑其中，最大限度的降低因用户需求而对软件开发商产生的影响，同时维护用户和开发商的利益。
2.3 面向对象的原则。对于计算机软件的开发者来说，其接口越复杂和详细，所取得的效果就会越好，在降低不同程序模块之间的耦合性方面就会表现的越出色，当然也可以降低程序开发的难度和开发的成本。因此，在设计计算机软件数据接口时，应该体现面向对象的原则，也即要提高软件数据接口设计的合理性，并通过科学性的原则最大限度的提高软件程序的使用效果和效率。此外，在设计计算机软件数据接口时，还应该尽量将其能够提供的功能最大限度的进行描述。
3 计算机软件数据接口的设计与实现
在目前情况下，计算机软件数据接口的设计和实现方式主要有以下几种：（1）中间数据库模式。在这一模式下，软件开发商在开发计算机软件时，需要重新建立起一个公用的数据库，在这一数据库中，用户和第三方开发商首先需要得到相关的授权，然后，要经过软件开发商指定的数据库格式与规则实现对它的访问，以此实现数据的交互；（2）文件交换模式。在该模式下，用户和软件开发商以及第三方软件开发商要经由某种特殊的数据模式，完成文件之间的数据交互。在这一过程中，软件开发商要完成对软件的开发，设计完成相应的数据结构，而用户与第三方开发商也要按照该数据结构建立文件；（3）应用程序接口函数模式。在这一模式下，软件开发商在进行软件开发时，需要充分的考虑数据之间的安全性，同时，要将访问数据的函数提前编制完成，当用户或者第三方软件开发商要访问相关的数据时，只要调用已经定义好的函数进行操作即可。
4 计算机软件数据接口的应用分析
4.1 中间数据库模式应用分析。在这一模式下，用户的行为得到了限制，它们一般只被允许访问软件开发商事先指定的数据库格式。而对于第三方开发商来讲，该模式的开发过程更为容易，操作过程更为简单，当然要用到其他的数据库作为支撑。
4.2 文件交换模式的应用分析。在文件交换模式下，用户、软件开发商和第三方要完成彼此之间的互交。在实际应用的过程中，要经过以下文件类型完成：（1）ini文件。众所周知，ini文件是windows系统自带的，但是与此同时，微软的windows系统也同时提供了操作ini文件所需的API函数，因此，在应用的过程中，大部分的计算机软件都可以直接通过ini文件记录相关的配置信息；（2）txt文件。这一文件类型与ini文件十分相似，两者均为windows系统的自带文件类型，程序员在开发计算机软件时一般也会通过txt文件记录一些特殊的格式。因为，在程序员的眼中，文件交换模式的灵活性较强，能够较好的满足用户的应用需求。
4.3 应用程序接口函数模式的应用分析。在这一模式下，软件开发商要提前依照特定的规则首先定义好系列函数，最大限度的完成用户与第三方开发商所要介入的数据操作。当然，这一过程是相当保密的，用户和第三方开发商无法知晓其中的操作规程。用户与第三方开发商在依据软件开发商制定的规则进行数据操作的过程中，只要把软件开发商先前定义好的函数调用出来就能实现彼此之间的互交。
5 结束语
随着科学技术的不断发展和计算机用户对计算机应用程度的不断提高，计算机软件数据接口不断的得到了广泛而深入的关注。而所谓的计算机软件数据接口指的是一种由第三方开发商和使用者共同提供的标准和规范，其目的在于能够实现特定数据之间的数据共享和彼此交流，以此来保证计算机软件在使用的过程中具有更高的时效性。本文以此为视角，对计算机软件数据接口的设计与应用问题进行了分析和讨论，得出了一些结论，希望这些结论能够在一定程度上指导现实的实践。但是本文的研究还是初步的，还有很多需要完善的地方，希望在今后的实际工作中不断的提高和修正。
参考文献：
[1]张宁.浅谈计算机软件中数据接口的应用与设计[J].计算机工程设计与应用，2009，30：90-91.
[2]刘兵.计算机软件数据接口的应用分析[J].计算机光盘软件与应用，2012，1：72-73.
[3]许艳玲.浅谈计算机软件数据接口的分析和应用[J].数字技术与应用，2012，8：87.
接口设计论文篇8
USB2.0(通用串行总线)已经成为PC外设接口标准。但USB2.0接口芯片技术只被Intel,Philips等少数国外大型半导体厂商占有,在国内还是空白。无论从市场需求,还是从促进我国芯片设计能力来说,开发具有我国完全自主知识产权的USB2.0接口芯片都是非常迫切的一个问题。
接口芯片中高速(480Mbps)及模拟电路部分是设计的难点所在,本论文首次引入基于数字的模拟化设计技术(DBA),并成功应用到发送器电路、数据恢复电路、时钟发生电路(DLL)等关键模块的设计之中。 DBA技术的核心在于:将数字电路设计的思想渗透到模拟、混合信号电路设计中,使用数字算法将尽可能多的电路设计放在数字一边。由于采用了数字技术来实现模拟电路部分的功能,因此这种全新的设计方法可以避免模拟、混合信号电路中参数调整和工艺控制的难点,提高电路设计精度和稳定性,并降低噪音影响,是一个好的解决方案。
在发送器电路的设计中,论文在同一结构电路中兼容高速和全速两种模式,不仅降低了芯片设计复杂度,而且减少了芯片引脚处的额外电容及芯片面积;在接收器电路的设计中,论文采用了经优化的新型拓扑结构,提高了数据采样和接收精度;在数据恢复电路中,论文提出了新颖的基于5-倍DLL-过采样的数字算法和查找表技术,可省去繁杂的时钟恢复过程,同时提高了高速数据信号对相位偏移(skew)和抖动(jitter)的容忍度。
基于TSMC0.25um CMOS混合信号工艺,用于功能外设的USB2.0接口芯片采用自顶向下的设计方法。芯片的核心组成部分,即发送器、接收器电路以及能隙基准电压源已经在上海集成电路产业化基地参加MPW流片,测试结果表明:在正确的基准电压偏置下,芯片发送、接收功能参数指标符合USB2.0协议要求。 另外,Link层中新型数据处理电路、“PLL+DLL”结构的五相高精度等间距时钟产生电路也在相应的后仿真结果中得到成功验证