公選課結(jié)課論文-基于java與matlab集成的數(shù)字通信原理虛擬實驗平臺的設計與實現(xiàn)-文庫吧
2025-06-22 12:16 本頁面
【正文】 L 實現(xiàn)了客戶端對服務對象的方法調(diào)用。 MATLAB 的 COMBullder 連接。 COM 由一組規(guī)范和一個系統(tǒng)級的實現(xiàn)構成 ,這組規(guī)范由 COM 核心、結(jié)構化存儲、統(tǒng)一數(shù)據(jù)傳輸以及智能命名構成。其中 ,COM 核心定義了軟件組件的對象與客戶通過接口進行交互通信的規(guī)格說明 。結(jié)構化存儲定義了復合文檔的存儲格式 ,以及創(chuàng)建文檔的接口 。統(tǒng)一數(shù)據(jù)傳輸定義了組件之間數(shù)據(jù)交換的標準接口 。智能命名給予對象一個系統(tǒng)可識別的名字。對于 COM 客戶來說 ,使用組件功能只能通過調(diào)用組件的接口 函數(shù)完成。 JNI 技術和 MATLAB 引擎函數(shù)實現(xiàn)連接。 JNI(sunMierosystems,20xx)是定義 Java程 序如何調(diào)用非 Java程 序的一種方法 ,已成為公開的標準。 JNI 使在 JVM 中運行的 Java 代碼可以調(diào)用原生函數(shù)(nativemethods)。而且 ,通過調(diào)用 API,甚至 JVM 都可以被嵌入到其他非 Java 的系統(tǒng)中。目前的 JNI 設計只能用來和 C 或 C++所寫的原生函數(shù) (nativemethods)相連接 ,MATLAB 提供了 C/C++語言的接口函數(shù) ,這恰好可以滿足調(diào)用的需求。我們可以利用JNI 技術 ,實現(xiàn)在 Java 程序中調(diào)用使用了 MATLAB 引擎函數(shù)的 C/C++原生函數(shù) ,這就實現(xiàn)了 Java 對 MATLAB 的功能調(diào)用。 這三種方法 ,各有其優(yōu)缺點 ,在應用時應根據(jù)實際情況選擇合適的方法。通過coRBA 或 JMs 等技術 ,優(yōu)點是它完全遵照技術標準 ,可以實現(xiàn)對 MATLAB 的遠程的調(diào)用 ,但正由于這種方法的標準 ,使開發(fā)變的復雜 ,不利于快速的開發(fā) ,而且集成異構軟件的通信時間比較長。利用 MATLABCOMBullder 的方法 ,不受操作系統(tǒng)平臺的限制 ,只需要安裝 MATLAB的組件 ,集成后的系統(tǒng)可以在不安裝 MATLAB的環(huán) 境中完成 MATLAB的功能。但是其必須針對特定的功能生成特定的 COM 組件 ,通用性差。利用 JNI 技術 ,雖然失去 5 了與平臺獨立的優(yōu)越性 ,必須針對特定的操作系統(tǒng)設計程序 ,并且在運行的系統(tǒng)中必須安裝 MATLAB,但由于這種開發(fā)的方法存在了開源的調(diào)用程序庫 ,可以快速的實現(xiàn)對MATLAB 的調(diào)用 ,在不要求平臺無關的情況下是一種很好的選擇。 現(xiàn)在已有一個叫做 JMatLinkIZ39。I 的開源應用 ,它利用 C 語言的本地方法調(diào)用MATLAB 引擎函數(shù) ,并把包含 C語言原生函數(shù) Java 類集成到該應用中 ,利用該類庫中的方法 ,可以方便的在 Java 程序中實現(xiàn)初始化 MATLAB 工作空間 ,向 MATLAB 工作空間讀寫數(shù)據(jù)等操作。 因此 ,在己有技術支持的條件下 ,將與 MATLAB 集成到虛擬實驗平臺上開發(fā)數(shù)字通信原理課程的實驗室將是十分有價值的。 2 數(shù)字通信實驗平臺的需求分析和總體設計 平臺的需求分析及其功能劃分 平臺的需求分析 隨著數(shù)字化技術的發(fā)展 ,《數(shù)字通信原理》由 80 年代的專業(yè)課已轉(zhuǎn)變?yōu)橐婚T專業(yè)基礎課。該課程的實驗對學生理解和掌握一些理論知識有著指導意義。一般來說 ,在考慮實驗平臺的開發(fā)過程中 ,要充分從該課程的特點 ,實驗環(huán)境及教學對實驗的要 求等方面來進行分析。 ,《數(shù)字通信原理》是一門理論性很強的基礎課程 ,成為很多高校的本科教學的必修課程 ,該課程的重要性不言而喻。而實驗對學生和老師在學與教上起著相輔相成的作用 ,理論課程的學習脫離不了實驗環(huán)節(jié)的支撐 ,而實驗的實施也是要以課程為基礎。因此 ,在課程的教與學的同時 ,一定要參與到實驗課程當中來 ,對課程的學習和教育科研來說 ,能在一定程度上起到推動作用。 ,真實條件下的實驗環(huán)境受人員、場地、時空和設備等的限制 ,它們成為了教學實驗的瓶頸。在對真實實驗的充分把握下 ,我們需 要開發(fā)的數(shù)字通信原理虛擬實驗室應該要能符合現(xiàn)代教學的特色 ,能夠滿足多用戶的使用要求 ,并能克服現(xiàn)有的物理設備存在的一些不足。在基于這些角度的考慮后 ,虛擬實驗室應該具有下列一些特性 : (l)需采用基于 Iniemet 的 B/s 模式?？蛻舳送ㄟ^瀏覽器登錄到虛擬實驗室的用戶界面 ,通過因特網(wǎng)與服務器方進行通信。利用這么一個特性 ,解決了用戶的時空和場地的限制 ,同時客戶端的開發(fā)應該與用戶使用的操作系統(tǒng)獨立。 (2)應該解決多任務、多用戶訪問的問題。對于使用者而言 ,虛擬實驗環(huán)境當然是 6 不能受到單一和訪問的限制 ,他們希望自己可以在 不同地方或者不同時間來做實驗。因此 ,我們在開發(fā)的過程中 ,需要考慮實驗平臺的多功能性、分布式訪問等要求 ,為用戶提供一個友好交互的實驗平臺。 (3)靈活、動態(tài)和逼真的仿真效果。實驗的結(jié)果對使用者來說最為關鍵 ,對其理解一門課程相當重要。在設計時 ,需要考慮到實驗的效果是否能接近和達到真實的實驗效果。 (4)具有豐富的虛擬實驗設備。由于該課程本身的實驗比較多 ,需要的設備又較為苛刻 ,因此平臺的實驗設備組件要根據(jù)要求盡量豐富 ,方便用戶實驗時進行選擇。 (5)可交互、可擴展。對于用戶而言 ,在實驗過程中 ,應該能參與到實驗中來 ,通過更改實驗設備的屬性 ,能獲得用戶需要的結(jié)果 。同時 ,應該提供一個用戶有新算法要進行驗證或者提交的功能 ,另外 ,開發(fā)人員在熟悉開發(fā)規(guī)則后能在短期內(nèi)進行組件的開發(fā)以此擴充實驗設備組件。 ,將開發(fā)的實驗室應該盡量逼真的實現(xiàn)物理設備的功能 ,包括實驗的步驟、實驗要求、實驗的結(jié)果等 ,都要能嚴格按照教學的要求 ,同時也要能起到實驗教學的目的 ,為課程的教學起一個推動作用。那么 ,數(shù)字通信原理虛擬實驗平臺應該緊緊圍繞這門課程 ,按照教學的要求來進行設計和實現(xiàn)。 ,《數(shù)字通信原理》課程中 ,比較重要且又經(jīng)常用到的實驗主要包括濾波、脈沖編碼調(diào)制、信號的頻譜分析、數(shù)字通帶調(diào)制解調(diào)、數(shù)字基帶信號傳輸?shù)葞状箢惖膶嶒?。因?,數(shù)字通信實驗平臺所需開發(fā)的組件主要包括信號發(fā)生器、疊加器、示波器、 FIR 濾波器、巴特沃思濾波器、非均勻 PCM 量化編碼器、快速傅立葉幅頻變換器、快速傅立葉相頻變換器、通帶調(diào)制解調(diào)器等。 平臺的功能劃分 基于 Intemet 的數(shù)字通信原理虛擬實驗平臺 ,在功能上分別從服務器端和客戶端來劃分。 在服務器端 ,功能方面包括兩個部分 :一部分是實驗設備組件的發(fā)布 。另一部分用來偵聽遠程用戶的請 求 ,并響應其請求同時調(diào)用服務器上的異構軟件 MATLAB進行計算處理 ,然后返回計算結(jié)果給遠程用戶。由于服務器方偵聽的請求有著多且并發(fā)的特點 ,因此 ,服務器方在處理這些請求時需要有一個良好的后臺調(diào)度機制來服務這些請求。在客戶端 ,主要功能包括提供友好可交互的實驗
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