基于虚拟技术的ISP实验系统的设计
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单 的 验证 实验 ， 少 有 机 会 去 反 复 熟 悉 实 验 的 基 本 很 操作 ， 更很 少 有 机会 做 设计 性 实验 。 这种 状 况 对调 动 学 生 的 学 习积 极 性 ， 养 创 新 精 神 以及 加 强 实 践 动 培 手 能 力都 十 分 不利 。 在传 统 的 ＩＰ实验 系统 的 电路 板 上装 有 发光 二 Ｓ
使学 生可 以灵 活掌握 ＩＰ技术 ， Ｓ 而且还 可 对 Ｅ Ａ Ｄ 技术、 虚拟仪器技术及测控技术等有 所接触 ， 以便将
来 能更 好 地适 应 社 会 的需 求 。
极管 、 数码管和开关 ， 用来观测实验结果 以及设置输
收稿 日期 ：０ ２ ５月 ４日 ２０ 年
第一作者 ： 蓉 ， ，９ ９ ２月出生 ， 刘 女 １７ 年 华中科技大学 电信系 ２ ０ 级硕士 研究生 ， ００ 主要从 事开发远程 网络 ＩＰ实验系统工作 。 Ｓ 第二作者 ： 鸿修 ， ，９ ７ ３月出生 ， 吴 男 １４ 年 教授 ， 华中科技 大学科学技术协 会主席 ， 研究 生导师 。
刘 蓉 吴鸿修 王 毅
（ 中科 技 大 学 电信 系 武汉 ：３ ０ ４ 华 ４０７）
摘 要 具体介 绍了系统 总体结构 ． 实验 电路板 的结构 和 Ｅ Ｐ通信 的硬件／ Ｐ 软件接 口及虚拟 界面 的设 计和实现 ， 并对基 于虚拟 技术的 Ｉ Ｐ实 Ｓ
验 系统 作了进一步 的展 望。 关键词 ＩＰ Ｐ Ｄ Ｅ Ｓ Ｃ Ｌ ＰＰ 虚 拟界面
维普资讯
９ ４
电气 电子教学学 报
２０ ０ ２年 ８月
１ 系统结 构框 图
系统结构框 图如图 ｌ 所示 。实验 电路板 上有 ２ 块ＣＬ Ｐ Ｄ芯片 ， 一片用来与 并 口进行 通信 ， 另一片 是学 生 专用 。在 图 中计 算机 和 ＩＰ实验 电路板 通 过 Ｓ 计算机并 口进行通信 。 实验时 ， 学生将所设计 的． ｄ ｊ ｅ 文件下载到学生专用 Ｃ Ｌ Ｐ Ｄ中去 ， 然后 实验 电路 板 接收计算机发过来的控制信号 ， 由计算 机将实验 并 电路板输 出的数据读 回去 ， 通过 专用界面显示这 些 数据 。 生 在界 面 上 可 以很 形象 的看 到 实验 结果 ， 学 如 果不对 ， 以修改设计并重新下载后再看结果 ， 可 直到
０ 引言
近 几 年 来 ， 着 我 校 国 家 工 科 电工 电子 教 学 基 随
入信号或条件 。 由于这些物理器件使用频繁 ， 所以很
容易损坏 。 这既增加了系统的维护工作量 。 又增加 了 系统 的成 本 。 用虚 拟 化 技术 可 以解 决 上述 问题 ． 采 即 采用软件来模拟这些 实际器件 ， 因此 电路板 上就不 需 要设 置 这些 物 理 器 件 了 。本 系统 就 是 在这 样 的背
景 下提 出来 的 。
地现代 Ｅ Ａ技术实验室的建立 和复杂可编程逻辑 Ｄ 器 件 （ Ｐ Ｄ） 关 实 验 的 开 设 ， 生 多 是 通 过 上 课 Ｃ Ｌ 相 学 以及 到实验室 作实验 ， 掌握 利用 Ｅ Ａ 工具 设计 来 Ｄ 电子 电路 的 基本 技 能 。但 由于 实 验 教学 受 到 实验 教 室数量 、 实验设备状态及实验室开放时 间等诸多条 件的制约 ； 加之我校实验室是面向全校学生的， 任务 异常繁重 ， 结果学生常常只能按教学大纲作一些简
（ ｐ ．ｏ ｅ ｔｏ ｉ ｎ ｏ ｍａ ｉｎ，Ｈｕ ｚ ｎ ｉｅ ｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈｎ ｌｇ Ｄｅ ｔ ｆＥｌｃｒ ｎｃＩ ｆ ｒ ｔｏ ａ ｈｏ ｇ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｏｏ ｙ，Ｗ ｕ ａ ｇ ４３ ７ ｈ ｎ ００ ４，Ｃｈｎ ｉａ）
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第 ２ 卷第 ４期 ４
２００２年 ８ 月
பைடு நூலகம்电 气 电 子 教 学 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＥＥＥ
Ｖ０ ． ４ Ｎｏ ４ １２ ． Ａｕ ．２ ０ ０ ２ ｇ
基 于虚 拟技 术 的 ＩＰ实验 系统 的设计 Ｓ
ｎ ｌｇ ． Ｔｈ ｖ ｒ ｌ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｆｔ ｉ ｓ ｓｅ ａ ｄ ｉｓｃｒ ｕｔｂ ａ ｄ ａ ｅ ｉｔｏ ｕ ｅ ｎ ｄ ｔ ｉ Ａｔｔ ｅ ｓ ｍｅ ｏｏ ｙ ｅ ｏ ｅ ａ ｌ ｔｕ ｔ ｒ ｓ ｏ ｈ ｓ ｙ ｔ ｍ ｎ ｔ ｉｃ ｉ ｏ ｒ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｉ ｅ ａｌ ． ｈ ａ ｔ ｅ ｈ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｒ ａｉａ ｉｎ ｏ ｉ ，ｔ ｅｄ ｓｇ ｎ ｅ ｌ ｔｏ ｆＥＰＰ ａ ｄ ｖｒｕ ｌｉｔ ｒａ ｅ ａ ｅｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｍ ｚ ｎ ｉｔ ａ ｎ ｅ ｆ ｃ ｒ ｒ ｓ ｎ ｅ ． Ｋｅ ｗｏ ｄ ：Ｓ ＣＰ ｙ ｒ ｓ Ｉ Ｐ； ＬＤ ； Ｐ ； ｉｔ ａ ｎ ｅ ｆｃ ＥＰ ｖｒ ｕ ｌ ｔｒａ ｅ ｉ
我们利用虚拟技术 、 计算机及 Ｃ Ｉ Ｐ Ｄ来实现 了
一
种 ＩＰ实验 系统 。 Ｓ 它体 积 小 、 本低 ， 成 而且 利 用 Ｉ— ｎ
ｔｒｅ ， 可 将 它拓 展 成 远程 ＩＰ实 验 系统 。 样 ， ｅｎ ｔ还 Ｓ 这 只
要拥有个人计算机 ， 学生就可以不受实验设备、 时间
和 地 点 的 限制 ， 完成 多 种 ＩＰ（ 系统 可编 程 ） 验 ； Ｓ 在 实 学 生 不仅 可 以 自己动 手操 作 ， 可 以 自己设计 实验 ， 还 加 深对 课 堂学 习的 理解 。通过 使用该 实验 系统 不但
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｓ ｒ ｃ ： ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ｗｅ ｉ ｔ ｏ ｕ ｅ ｔ ｅ Ｉ Ｐ ｅ ｐ ｒｍ ｅ ｔｓ ｓ ｅ ｉ ｈ ｉ ａ ｅ ｎ ｖ ｒ ｕ ｌ ｎ ｔ ｍｅ ｔｔ ｃ ｎ ｒ ｄ ｃ ｈ Ｓ ｘ ｅ ｉ ｎ ｙ ｔ ｍ ｗｈ ｃ ｓ ｂ ｓ ｄ ｏ ｉｔ ａ ｓ ｕ ｎ ｅ ｈ ｉ
Ｔｈｅ Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ＳＰ ｐｅ ｉ ｅ ｓｅ ｓ ｄ ｏ ｒ ｕ ｌＩ ｔ ｕ ｅ ｃ ｎｏ ｏ ｙ ｓｇ ｆＩ Ｅｘ ｒｍ ｎｔＳｙ ｔ ｍ ｂａ ｅ ｎ Ｖｉ ｔ ａ ｎｓ ｒ ｍ ｎｔＴｅ ｈ ｌ ｇ
ＬＩ Ｒｏ ｇ， Ｕ ｎ ｘ ｕ， ＡＮＧ Ｕ ｎ Ｗ Ｈｏ ｇ ｉ Ｗ Ｙｉ
使学 生可 以灵 活掌握 ＩＰ技术 ， Ｓ 而且还 可 对 Ｅ Ａ Ｄ 技术、 虚拟仪器技术及测控技术等有 所接触 ， 以便将
来 能更 好 地适 应 社 会 的需 求 。
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收稿 日期 ：０ ２ ５月 ４日 ２０ 年
第一作者 ： 蓉 ， ，９ ９ ２月出生 ， 刘 女 １７ 年 华中科技大学 电信系 ２ ０ 级硕士 研究生 ， ００ 主要从 事开发远程 网络 ＩＰ实验系统工作 。 Ｓ 第二作者 ： 鸿修 ， ，９ ７ ３月出生 ， 吴 男 １４ 年 教授 ， 华中科技 大学科学技术协 会主席 ， 研究 生导师 。
刘 蓉 吴鸿修 王 毅
（ 中科 技 大 学 电信 系 武汉 ：３ ０ ４ 华 ４０７）
摘 要 具体介 绍了系统 总体结构 ． 实验 电路板 的结构 和 Ｅ Ｐ通信 的硬件／ Ｐ 软件接 口及虚拟 界面 的设 计和实现 ， 并对基 于虚拟 技术的 Ｉ Ｐ实 Ｓ
验 系统 作了进一步 的展 望。 关键词 ＩＰ Ｐ Ｄ Ｅ Ｓ Ｃ Ｌ ＰＰ 虚 拟界面
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电气 电子教学学 报
２０ ０ ２年 ８月
１ 系统结 构框 图
系统结构框 图如图 ｌ 所示 。实验 电路板 上有 ２ 块ＣＬ Ｐ Ｄ芯片 ， 一片用来与 并 口进行 通信 ， 另一片 是学 生 专用 。在 图 中计 算机 和 ＩＰ实验 电路板 通 过 Ｓ 计算机并 口进行通信 。 实验时 ， 学生将所设计 的． ｄ ｊ ｅ 文件下载到学生专用 Ｃ Ｌ Ｐ Ｄ中去 ， 然后 实验 电路 板 接收计算机发过来的控制信号 ， 由计算 机将实验 并 电路板输 出的数据读 回去 ， 通过 专用界面显示这 些 数据 。 生 在界 面 上 可 以很 形象 的看 到 实验 结果 ， 学 如 果不对 ， 以修改设计并重新下载后再看结果 ， 可 直到
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近 几 年 来 ， 着 我 校 国 家 工 科 电工 电子 教 学 基 随
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景 下提 出来 的 。
地现代 Ｅ Ａ技术实验室的建立 和复杂可编程逻辑 Ｄ 器 件 （ Ｐ Ｄ） 关 实 验 的 开 设 ， 生 多 是 通 过 上 课 Ｃ Ｌ 相 学 以及 到实验室 作实验 ， 掌握 利用 Ｅ Ａ 工具 设计 来 Ｄ 电子 电路 的 基本 技 能 。但 由于 实 验 教学 受 到 实验 教 室数量 、 实验设备状态及实验室开放时 间等诸多条 件的制约 ； 加之我校实验室是面向全校学生的， 任务 异常繁重 ， 结果学生常常只能按教学大纲作一些简
（ ｐ ．ｏ ｅ ｔｏ ｉ ｎ ｏ ｍａ ｉｎ，Ｈｕ ｚ ｎ ｉｅ ｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈｎ ｌｇ Ｄｅ ｔ ｆＥｌｃｒ ｎｃＩ ｆ ｒ ｔｏ ａ ｈｏ ｇ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｏｏ ｙ，Ｗ ｕ ａ ｇ ４３ ７ ｈ ｎ ００ ４，Ｃｈｎ ｉａ）
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第 ２ 卷第 ４期 ４
２００２年 ８ 月
பைடு நூலகம்电 气 电 子 教 学 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＥＥＥ
Ｖ０ ． ４ Ｎｏ ４ １２ ． Ａｕ ．２ ０ ０ ２ ｇ
基 于虚 拟技 术 的 ＩＰ实验 系统 的设计 Ｓ
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我们利用虚拟技术 、 计算机及 Ｃ Ｉ Ｐ Ｄ来实现 了
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要拥有个人计算机 ， 学生就可以不受实验设备、 时间
和 地 点 的 限制 ， 完成 多 种 ＩＰ（ 系统 可编 程 ） 验 ； Ｓ 在 实 学 生 不仅 可 以 自己动 手操 作 ， 可 以 自己设计 实验 ， 还 加 深对 课 堂学 习的 理解 。通过 使用该 实验 系统 不但
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ＬＩ Ｒｏ ｇ， Ｕ ｎ ｘ ｕ， ＡＮＧ Ｕ ｎ Ｗ Ｈｏ ｇ ｉ Ｗ Ｙｉ