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(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(編輯修改稿)
2024-08-31 12:16 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 界面、在該實(shí)驗(yàn)界面中來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程、調(diào)整設(shè)備參數(shù)值、運(yùn)行實(shí)驗(yàn)流程輸出結(jié)果以及動(dòng)態(tài)注冊(cè)實(shí)驗(yàn)組件、保存實(shí)驗(yàn)流程和在線提示等。實(shí)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)仿真效果也是開(kāi)發(fā)過(guò)程中一個(gè)要考慮的重要功能。 7 平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu) 采用 JMatLink 來(lái)集成 Java 與 MAILAB 的數(shù)字通信原 理虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)利用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法分別從客戶端和服務(wù)器端來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。客戶端需要開(kāi)發(fā)用戶實(shí)驗(yàn)操作界面和虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備 ,遠(yuǎn)程用戶可以在用戶操作界面中選擇實(shí)驗(yàn)組件 ,根據(jù)真實(shí)實(shí)驗(yàn)定制實(shí)驗(yàn)流程 ,然后點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕 ,執(zhí)行后得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。服務(wù)器端主要包括虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備的 JavaBean 組件庫(kù)、組件注冊(cè) XML 文件庫(kù)及處理用戶請(qǐng)求并與 MATLAB 進(jìn)行通信的VirtualLabserver(VLS)模塊。 圖 21為數(shù)字通信原理虛擬實(shí)驗(yàn)室的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。在這個(gè)遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)上 ,遠(yuǎn) 程用戶從訪問(wèn)到完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程 : 圖 21 數(shù)字通信原理虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)體系結(jié)構(gòu) 平臺(tái)的運(yùn)行環(huán)境 平臺(tái)運(yùn)行環(huán)境包括客戶端運(yùn)行環(huán)境和服務(wù)器端運(yùn)行環(huán)境。客戶端需要具有解釋Java 字節(jié)碼的虛擬機(jī) ,服務(wù)器端提供 Web 服務(wù)器一 Tomcat 應(yīng)用服務(wù)器。 下面針對(duì)這兩個(gè)部分具體介紹系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境。 虛擬實(shí)驗(yàn)室使用 J2SE 語(yǔ)言開(kāi)發(fā) ,具有 Java 語(yǔ)言特有的跨平臺(tái)性。只要計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有解釋 Java 字節(jié)碼的 JVM,即可在該計(jì)算機(jī)上執(zhí)行 Java,所以它可以運(yùn)行在幾乎所有流行的操作系統(tǒng)之上。如微軟的 WindowS 系列 ,如 Windows9 WindowsMe、WindowsNT、 Windows20xx 系列、 Sun 公司的 Solaris、蘋(píng)果公司的 Macintosh 以及 Linux和 Unix 操作系統(tǒng)等。 瀏覽器 Java Applet Java 虛擬機(jī) Host Inter Server Web Server Java 類文件 VLS JMatlink 組件 XML MATLAB 8 用戶可以通過(guò)兩種方式進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室 ,第一種方式是使用支持 Java 的瀏覽器。不過(guò) 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)。目前虛擬實(shí)驗(yàn)室使用的 JDK 的版本是 。第二種方式是使用 WebStart 技術(shù)進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室 ,采用 webstart 斌技術(shù)會(huì)自動(dòng)安裝相應(yīng)的 JDK 運(yùn)行環(huán)境。 服務(wù)器端主要提供 Web服務(wù)器 ,可以安裝在一臺(tái) Windows20xxServer或 WindowsNT上。在 Windows20xxServer 或 WindowsNT 上安裝服務(wù)器 ,可以選擇 或其他 web服務(wù)器。也可以選擇其他平臺(tái)充當(dāng) web 服務(wù)器 ,如 Linux 十 APache 等。在該平臺(tái)上 ,我們采用 進(jìn)行相關(guān)的組件、屬性文件等發(fā)布的服務(wù)。 3 數(shù)字通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 的詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 與 MATLAB 的通信機(jī)制 簡(jiǎn)介 1999 年 ,德國(guó)的 StefanMueller 博士成功的在 Java 與 MATLAB 之間架了一個(gè)橋梁一 JMatLink 接口 ,使得 Java 能方便調(diào)用 MATLAB 計(jì)算引擎的函數(shù)庫(kù)。經(jīng)過(guò)多年不斷地改進(jìn) ,現(xiàn)今已是一個(gè)成熟的軟件產(chǎn)品。 JMatLink 中所有的方法都是 native 方法 ,native 方法其實(shí)是用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)的方法的存根。這些方法是一些不需要改變?cè)创a就能被 Windows95/98/NT/20xx 和各種UNIX 平臺(tái)所支持的框架 。 的內(nèi)部機(jī)制 為了實(shí)現(xiàn) Java與 MATLAB的通信 ,JMatLink主要應(yīng)用了 JNI技術(shù) ,因?yàn)橄啾容^來(lái)看JNI 方便快捷、穩(wěn)定可靠 ,并能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信。 JNI 主要解決服務(wù)之間如何連接的問(wèn)題。它由以下幾部分組成 : (l)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。它提供了在分布式系統(tǒng)中把服務(wù)組織成聯(lián)邦的一組構(gòu)件 。 (2)程序設(shè)計(jì)模型。它支持并鼓勵(lì)可靠的分布式服務(wù)產(chǎn)品 。 (3)服務(wù)。它可成為聯(lián)邦 JNI 系統(tǒng)組成的一部分 ,為聯(lián)邦的其它成員提供功能。 在 Java與 MATLAB的集成過(guò)程中 ,Java應(yīng)用程序使用 JMatLink來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)用 MATLAB的引擎函數(shù)進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)處理。兩者的通信機(jī)制如圖 31所示 ,首先 JMatLink 通過(guò)JavaJNI 技術(shù)來(lái)定位和調(diào)用本地方法 ,導(dǎo)入 文件和 文件并將 C/C++編寫(xiě)的文件編譯成動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù) ,同時(shí)引入 , 文件中包含了 MATLAB 引擎函數(shù) ,當(dāng) Java 應(yīng)用程序需要和 MATLAB 通信時(shí) ,先把 9 載入內(nèi)存中 ,Java 應(yīng)用程序通過(guò)調(diào)用內(nèi)存中的 的函數(shù)實(shí)現(xiàn)與 MATLAB 引擎函數(shù)的通信 ,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)調(diào)用 MATLAB 庫(kù)函數(shù)。這樣 Java 就可以實(shí)現(xiàn)與MATLAB 的通信了。 圖 31Java 與 MATLAB 間的通信機(jī)制 通過(guò)這樣一種方式實(shí)現(xiàn)了 Java 和 MATLAB 中異構(gòu)對(duì)象的通信 ,他們之間的通信實(shí)際是要完成二者間參數(shù)的傳遞。而參數(shù)的傳遞主要通過(guò) JMatLink 創(chuàng)建的對(duì)象 engine,然后通過(guò)該對(duì)象執(zhí)行其方法來(lái)調(diào)用 MATLAB 引擎函數(shù) ,可以打開(kāi)一個(gè)引擎連接 ,建立引擎連接后 ,engine 把要執(zhí)行的命令和 數(shù)據(jù)作為參數(shù)送到 MATLAB 的工作區(qū)間 ,所有的命令和待計(jì)算數(shù)值都以字符串的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行傳遞 ,待 String 型參數(shù)到達(dá) MATLAB 工作區(qū)間后 ,MATLAB 調(diào)用相關(guān)庫(kù)函數(shù)對(duì)其進(jìn)行處理 ,再由 MATLAB 引擎函數(shù)把計(jì)算結(jié)果返回給 Java 應(yīng)用程序。應(yīng)用程序獲得處理結(jié)果后可以關(guān)閉 MATLAB 引擎。 當(dāng) Java應(yīng)用程序要與 MATLAB通信時(shí) ,我們采用 JMatLink來(lái)聯(lián)接 Java和 MATLAB,對(duì)于兩者的通信來(lái)說(shuō) ,本地方法可以在編寫(xiě)的 Java application,apPlets和 servlets中調(diào)用 MAILAB 的計(jì) 算引擎。 服務(wù)器端主要模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 服務(wù)器管理界面 對(duì)于服務(wù)器管理模塊而言 ,應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)服務(wù)的啟動(dòng)、管理人員對(duì)日常工作的一些配置、控制和維護(hù)以及對(duì) MATLAB 的打開(kāi)與關(guān)閉等。為了能很好的完成該模塊的功能 ,首先采用 swing技術(shù)開(kāi)發(fā)了服務(wù)管理界面 ,如圖 33所示 ,該界面為操作人員的圖形化窗口 ,方便其使用。 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(qǐng)求之前需初始化 ,打開(kāi)該操作界面 。 (2)當(dāng)后臺(tái)運(yùn)行接受到用戶請(qǐng)求時(shí) ,將解析后的數(shù)據(jù)流的相關(guān)信息進(jìn)行顯示
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