可擴展的遠程虛擬硬件實驗平臺軟件系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).pdf

1、近年來，隨著網(wǎng)絡信息技術的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的數(shù)字電路類實驗也正在經(jīng)歷著信息化的變革，多種形式的遠程實驗、虛擬仿真實驗相繼被國內外各高校采用。與此同時，中國也提出建設國家虛擬仿真實驗教學中心并要求推廣中國大學MOOC平臺，因此，將傳統(tǒng)的數(shù)字電路類的實驗方式進行變革是未來教學數(shù)字化的一個重要部分。當前，圍繞遠程虛擬仿真實驗，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)絡間接地進行遠程實驗。這兩種做法都存在一定的弊端，前者不

2、能給用戶真實的實驗感受，而后者會導致實驗設備結構復雜、成本高昂。因此，本文提出了一種底層基于真實的硬件平臺、上層進行虛擬仿真的可擴展的遠程虛擬實驗的方法。
　　首先，本文對系統(tǒng)的整體需求和可擴展的虛擬特性進行了分析，提出硬件支撐與軟件模擬相結合的遠程硬件實驗平臺方案，在此基礎上，設計了遠程虛擬硬件實驗平臺軟件系統(tǒng)整體架構。
　　其次，本文對開放架構下的系統(tǒng)模塊可擴展性進行了研究，設計了適合本系統(tǒng)的“全局架構編程模型”，即頂層

3、構件定義、中間層插件實現(xiàn)、底層XML可配置。本文還設計了適合本系統(tǒng)特點的通信機制以及消息數(shù)據(jù)格式協(xié)議，實現(xiàn)了系統(tǒng)功能部件以及模擬硬件板的可擴展。
　　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運動模型的建模研究，并通過OpenGL實現(xiàn)了該模型。
　　最后，本文完成了整個遠程虛擬硬件實驗平臺軟件系統(tǒng)的實現(xiàn)，并對各相關子功能部分進行了測試，測