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(shè)計與實現(xiàn)-預(yù)覽頁
【正文】 述應(yīng)用和實驗數(shù)據(jù) 。但這些虛擬環(huán)境的開發(fā)普遍存在著開發(fā)周期較長、組件實現(xiàn)工作量大等缺陷。 CORBA定義了一個開放的分布對象總線 (對象請求代理 ORB)標準 ,允許分布式對象應(yīng)用程序之間進行互操作 ,不管這些應(yīng)用程序采用什么語言編寫或駐留在什么地方 , 4 可實現(xiàn)對 Java 對象以及非 Java 對象的遠程調(diào)用 ,并可采用一種“位置透明”的形式與傳統(tǒng)的系統(tǒng)進行溝通。要解決這個問題 ,可以借助 C 或 C++語言 ,因為 CORBA 可以實現(xiàn)Java 與 C++之間的通信 ,而 MATLAB 提供了 C++語言的編程接口。 MATLAB 的 COMBullder 連接。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 。 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。我們可以利用JNI 技術(shù) ,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。但是其必須針對特定的功能生成特定的 COM 組件 ,通用性差。 因此 ,在己有技術(shù)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。 ,《數(shù)字通信原理》是一門理論性很強的基礎(chǔ)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。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(yīng)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(shè)備存在的一些不足。 (2)應(yīng)該解決多任務(wù)、多用戶訪問的問題。實驗的結(jié)果對使用者來說最為關(guān)鍵 ,對其理解一門課程相當重要。 (5)可交互、可擴展。那么 ,數(shù)字通信原理虛擬實驗平臺應(yīng)該緊緊圍繞這門課程 ,按照教學的要求來進行設(shè)計和實現(xiàn)。 在服務(wù)器端 ,功能方面包括兩個部分 :一部分是實驗設(shè)備組件的發(fā)布 。實驗的動態(tài)仿真效果也是開發(fā)過程中一個要考慮的重要功能。 圖 21為數(shù)字通信原理虛擬實驗室的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 虛擬實驗室使用 J2SE 語言開發(fā) ,具有 Java 語言特有的跨平臺性。不過 Netscape 和 Interexplorer 的不同版本支持不同版本的 Java,所以使用正和 Java插件 (JavaPlug一in)。在 Windows20xxServer 或 WindowsNT 上安裝服務(wù)器 ,可以選擇 或其他 web服務(wù)器。經(jīng)過多年不斷地改進 ,現(xiàn)今已是一個成熟的軟件產(chǎn)品。 JNI 主要解決服務(wù)之間如何連接的問題。它支持并鼓勵可靠的分布式服務(wù)產(chǎn)品 。兩者的通信機制如圖 31所示 ,首先 JMatLink 通過JavaJNI 技術(shù)來定位和調(diào)用本地方法 ,導入 文件和 文件并將 C/C++編寫的文件編譯成動態(tài)鏈接庫 ,同時引入 , 文件中包含了 MATLAB 引擎函數(shù) ,當 Java 應(yīng)用程序需要和 MATLAB 通信時 ,先把 9 載入內(nèi)存中 ,Java 應(yīng)用程序通過調(diào)用內(nèi)存中的 的函數(shù)實現(xiàn)與 MATLAB 引擎函數(shù)的通信 ,進而實現(xiàn)調(diào)用 MATLAB 庫函數(shù)。應(yīng)用程序獲得處理結(jié)果后可以關(guān)閉 MATLAB 引擎。 該管理界面主要完成如下功能 : (l)在 web服務(wù)器發(fā)布服務(wù)后 ,用戶發(fā)送調(diào)用請求之前需初始化 ,打開該操作界面 。 圖 32 服務(wù)管理的圖形用戶界面 線程池的詳細設(shè)計 諸如 web 服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、文件服務(wù)器或郵件服務(wù)器之類的許多服務(wù)器應(yīng)用程序都面向處理來自某些遠程來源的大量短小的任務(wù)。實際上 ,對于原型開發(fā)這種方法工作得很好 ,但如果試圖部署以這種方式運行的服務(wù)器應(yīng)用程序 ,那么這種方法的嚴重不足就很明顯。在一個 JVM 里創(chuàng)建太多的線程可能會導致系統(tǒng)由于過度消耗內(nèi)存而用完內(nèi)存或“切換過度”。這樣就可以立即為請求服務(wù) ,使響應(yīng)更快。任務(wù)調(diào)度的過程如圖 34 所示 ,而整個過程的實現(xiàn)模塊我們將其命名為 VLS(VirtualLabServer)。DeviceCarrier 類創(chuàng)建的對象為實驗流程中的設(shè)備單元 ,它具有設(shè)備名、引線、大小、實驗設(shè)備的 URL 地址等屬性和一些屬性值的設(shè)置、設(shè)備移動、繪制、實驗設(shè)備序列化等方法 。為了 12 能在平臺上提供這些特性 ,我們從實驗過程中數(shù)據(jù)的動態(tài)產(chǎn)生和顯示來闡述實驗仿真效果。 在信號發(fā)生的設(shè)備組件中 ,有能夠產(chǎn)生動態(tài)正弦、余弦、正切等信號 ,這些實現(xiàn)方法都被封裝在對應(yīng)的組件方法中 ,如正弦信號的產(chǎn)生 ,其對應(yīng)方法是 sinsignalO,為了能達到實驗要求的精度 ,該方法返回類型定義為 double型 。i++){ result[i]=amPlitude*((double)(2* *signalFrequency*(index+))/(double)(samPleFrequency))。實現(xiàn)時在組件方法體內(nèi)定義 setsourceData2(double[]source)方法 ,將接收的數(shù)組緩沖到 buffer 數(shù)組 ,同時依次從 buffer 數(shù)組中 ( 從頭至尾 )取 數(shù)存 入 ScoPeData 數(shù)組中 ,在drawHistogram()方法中逐次調(diào)用 scopeData 數(shù)組中的數(shù)據(jù)在 Jlntema1Frame 的對象中進行繪制。 13 設(shè)備 Bean 組件的設(shè)計 在該虛擬實驗室平臺的設(shè)備組件開發(fā)過程中 ,采用了基于 Java 的組件對象技術(shù) ,它將 Java 技術(shù)和組件技術(shù)結(jié)合在一起 ,使 Java 程序的開發(fā)變得快速、簡單、易于維護 ,以適應(yīng)當前不斷膨脹的網(wǎng)絡(luò)程序需要。 數(shù)字通信實驗平臺的關(guān)鍵技術(shù) (extensibleMarkupLanguage)是一種可擴展標記語言 ,它主要用于在網(wǎng)頁上組織信息 ,同時也用來確保網(wǎng)絡(luò)交互合作時 ,具有良好的可靠性與互操作性。 2. 多線程是現(xiàn)代操作系統(tǒng)有別于傳統(tǒng)操作系統(tǒng) 的重要標志 ,是提高系統(tǒng)資源利用率的技術(shù)手段。 一般來講 ,Java 可利用兩種方式來實現(xiàn)多線程 ,分別是 :(l)創(chuàng)建類 Thread 的子類 。 3. JNI(JavaNativeInierface)是 JDK 提供的本地編程接口 ,它允許在 Java 虛擬機上運行的 Java代碼操作其他語言編寫的應(yīng)用程序和本地庫方法 ,從而能夠直接與特定的操作系統(tǒng)和硬件平臺進行交互。 Java 虛擬機中內(nèi)置了 JNI,這樣 Java 虛擬機能夠激活本地系統(tǒng)調(diào)用完成客戶機上的輸入和輸出 ,以及圖形、網(wǎng)絡(luò)和線程操作。 ,開發(fā)更多的實驗設(shè)備的 Bean組件 ,對于在實現(xiàn)上難度相對較大的那些組件可以通過集成 MATLAB 來進行開發(fā) ,滿足教學和科研的要求
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