微机接口虚拟实验集成环境及研究

华中科技大学硕士学位论文
３集成环境的设计
软件的集成性包括两个方面：界面集成和数据集成１４４１，界面集成是指具有一致统’的用户界而及其生成系统，必须具有灵活的组织能力，易于裁剪和组合，利于软件功能和应用范围的扩充，对环境有较强的适应性；数据集成，就是确立一定的数据格式，将系统中的数据格式化存储。

对微机接口虚拟实验集成环境来说，一束是要把虚拟文验中用到的各个功能和界面等元素集成构成一个界面总入ｒ］，二来是要将各实验的相关数据、资料集成，便于在集成环境中调用，也为日后的扩充确立规范。

从层次结构上大体可以把微机接口虚拟实验集成环境分为三层结构，如图３，１所示。

第～层足用户界面和实验配置，用户界面是提供给实验者使用的，而实验配置是提供给甲台管理者使用的，这一层可以称之为界面层；第二层为集成环境中心调度模块，这～层对于用户而言是不可见的，从程序上讲它是集成环境的核心模块的集合，它是第～层和第三层的桥梁；第三层为实验说明文档库、虚拟设备库和语言编译／连接器，这～层对于集成环境的而言是外部资源，是用户使用集成环境进行虚拟实验的时候需要调用的资源，撇开语言编泽／连接器，实验说明文档库和虚拟设备库就构成了集成环境的数据层。

图３．１集成环境的三层结构
微机接口虚拟实验集成环境的基本目标是：提供…种更为快捷、高效、丰富、自由的接口实验环境，以满足实验教学的发展和适应创新教育的需求。

集成环境要求体现合理明晰的内容划分、友好的界面设计。

从模块结构上分，集成环境可以分为四个主模块：应用程序开发环境模块、实验调度模块、外部程序调用模块以及注册码校验模块，如图３．２所示，下面对这四个主要模块部分分别进行分析。

华中科技大学硕士学位论文
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝；＝＝＝＝＝＝≈＝＝＝＝＝＝＝一：
图３．２集成环境模块结构图
３．１应用程序开发环境模块设计
应用程序开发环境是供实验者用来编辑、编译、运行实验程序的，可谓是微机接口虚拟实验集成环境的主要功能。

应用程序开发环境主要由四个子模块组成：文本编辑器、语言编译／连接器、编译信息反馈及ＤＯＳ虚拟机。

文本编辑器用于编辑实验程序，文本编辑目的：使文本内容正确，版面清晰整齐，美观大方：语言编译／连接器用于编译／连接用户的实验程序，但是开发一个自己的编译器是不现实的，ｐ可此本文采用了市面上技术已经比较成熟的编译器，Ｃ／ｃ＋＋语言使用的是ＢＣＣ，汇编语言使用的是ＴＡＳＭ；编译信息反馈是使用户了解编译连接的结果；ＤＯＳ虚拟机是提供一个实验程序的运行环境，本文是直接采用Ｗｉｎ３２平台提供的ＤＯＳ虚拟机。

下面分析实现应用程序开发环境过程中用到的几项关键技术。

微机接口技术实验程序一般都是简单的程序，通常情况下都是一个源文件足以完成所有工作，因此在应用程序开发环境的开发中把重点放在了文本编辑上。

最基本的，首先应该是一个支持语言语法高亮的文本编辑器，这样有利于提高实验者编写程序的效率，避免～些实验者失误造成的语法错误；其次，剪切、复制、粘贴、重复、撤销这些基本的文本编辑功能是不可少的；最后，从自己的编程经验出发，对选巾文本缩
华中科技大学硕士学位论文
在文档视结构里，文档是一个应用程序数据基本元素的集合，它构成应用程序所使用的数据单元，另外它还提供了管理和维护数据的手段，同时它也是一种数据源，用来保存数据。

视图是数据的用户窗口，为用户提供了文档的可视的数据显示，它把文档的部分或全部内容在窗口中显示出来。

视图还给用户提供了一个与文档中的数据交互的界面，它把片ｊ户的输入转化为对文档中数据的操作。

每个文档都会有一个或多个视图显示，一个文档可以有多个１ｉ同的视图。

文档／视结构机制把数据同它的显示以及用户对数据的操作分离开来。

所有对数据的修改由文档对象来完成。

视图调用这个对缘的方法来访问和更新数据。

在文档／视结构中，应用程序通过为应用程序所支持的每一种文档创建一个文档模板，来创建和管理所有的文档类型并为它们生成相应的视图和框架窗口。

文档模板负责创建文档、视图和框架窗口。

一个应用程序对象可以管理一个或多个文档模板，每个文档模板用于创建和管理一个或多个同种类型的文档（这取决于应用程序是单文档ＳＤｌ程序还是多文档ＭＤＩ程序）。

集成环境是需要支持两种文档类型（浏览器和文本编辑器）的应用程序，所以要设计两种文档模板对象。

集成环境应用程序中的每一种文档，都必需有一种文档模板和它相对应。

集成环境应用程序既支持浏览器又支持文本编辑，就需要一种浏览器文档模板和文本编辑模板。

ＭＦＣ提供了一个文档模板类ＣＤｏｃＴｅｍｐｌａｔｅ支持文档模板。

文档模板类是一个抽象的基类，它定义了文档模板的基本处理函数接『１。

对于一个多文档界面的集成环境程序，使用ＣＭｕｌｔｉｐｌｅＤｏｃＴｅｍｐｌａｔｅ。

要使应用程序支持复合文档类型，对于每一种支持的文档类型，该应用程序使用不同的文档模板对象。

如图３．３所示阐释了支持两利，文档类型并显示若干打开文档的ＭＤＩ应用程序配置。

图３．４视图和框架窗口的关系
华中科技大学硕士学位论文
＝＝＝；昌；＝罱＝＝＝高昌＝皇＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝号＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝：：…
４集成环境的实现
４．１集成环境界面设计的实现
集成环境界面的设计采用了ＭＦＣ和基于ＭＦＣ的ｖＣ＋＋界阿开发类库来进行开发设汁，采用文档一视网结构，这样就可以将数据的管理和显示隔离，给开发带来很大的方便。

文档一视图结构的关系如图４．１所示。

对于文档一视图结构的特点是，在通常情况下，视图可以通过ＧｅｔＤｏｃｕｍｎｅｔ成员函数获得只想相关联的文档的指针上面，并通过该指针调用文档类的成员函数来从文档中读取数据。

视图把数据显示于计算机屏幕上，用户可以通过与视图的交互来查看数据并对数据进行修改，然后，视图通过相关联的文档类的成员函数将经过修改的数据传递给文档对象。

文档对象获得修改过的数据之后，对其进行必要的修改，最后保存到文件等中。

在ＶＣ中，支持两种文档，视图结构的程序，一种是单文档／视图（ＳＤＩ）结构，例如Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统中的记事本，ＳＤｌ结构的程序中只能打开一个文档；而另一种是多文档／视图（ＭＤＩ）结构，例如Ｏｆｆｉｃｅ中的Ｗｏｒｄ，ＭＤＩ结构的程序就可以同时打开多个文档了。

对于ＳＤＩ结构，出于一个应用程序只有～个窗口，这是无法满足用户在编写程序需要的。

而ＭＤＩ结构．因为用户可以在一个ＭＤＩ的应用程序中每次可以读写多个文件或者文档，可以有多个子窗【Ｊ，所以本文采用了ＭＤＩ多文档界面。

图４，１文档与视图的关系
华中科技大学硕士学位论文
微机接口虚拟实验集成环境界面如下图４．２所示，它承接了传统的Ｗｉｎｄｏｗｓ程序应用程序界面，有菜单（区域１）、工具栏（区域２）及状态栏等等；图中区域３是实验列表区域，在这罩显示了微机接口的各种实验，以树型菜单的形式展现，每一个实验节点Ｆ面包括两个子节点：实验说明和编辑程序，当用户点击实验说明节点时，在ＨＴＭＬ页面浏览器中便会显示相应的实验说明文档，而当点击编辑程序节点时，如果已经存在和该实验相对应的实验程序编辑窗口，则激活该子窗口，反之则新建一个编辑窗几．并要求用户选择编程语言以提供对选中的编程语言的语法支持；区域４就是编辑区域了，包括显示实验说明文档的ＨＴＭＬ页面浏览器和实验程序的文本编辑器，截图中包括两个子窗口，位于后面的一个标题为帮助信息的子窗口便是ＨＴＭＬ页面浏览器窗口，显示的是使用集成环境的ＦＡＱ说明页面，位于前面的一个是实验程序编辑窗口，一在编辑的是一个Ｃ语言程序；区域５是鼠标右键菜单；区域６是信息输出区，将命令提示符窗【］中显示的信息转到信息输出区显示。

图４．２集成环境界面图
２４
华中科技大学硕士学位论文
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝≈——＝＝＝＝一：：＝
总之集成环提供一体化的开发平台，从编辑，编泽，链接，运行，调试等都可以通过集成开发平台来进行完成，还提供对虚拟实验设备的调用，十分方便和轻松对《微型计算机接口技术》这门实验课进行虚拟实验。

５，２集成环境的性能测试
该集成环境主要是针对微机接口技术实验，接口实验的目的是通过实验者编写实验程序控制虚拟设备的运转。

要用户编写实验程序，集成环境早必须提供文本编辑器，除了文奉编辑器外，集成环境中还具备编译器、虚拟设备库、多文档、查找、替换等功能，让实验者拥有一个方便灵活的一体化实验环境。

在进行虚拟实验性能测试之前，要通过添加新硬件的方式安装虚拟设备驱动程序，才能对集成环境的性能进行测试。

（１）界面测试：集成开发环境的ＤＥ界面承接了传统的Ｗｉｎｄｏｗｓ程序应用程序界面，芪分为四部分，分别是实验列表区，文本编辑区，调试信息输出区和包含菜单、工具条、状态栏以及接ｒ｜集成开发环境中独有的启动虚拟设备菜单。

主界面这些基本界面，ｉ素互相配合使用，形成了有接口技术实验自己特色的ＩＤＥ环境。

集成环境的界面如卜－图５，１所示。

图５．１集成环境界面显示。