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可扩展的远程虚拟硬件实验平台软件系统的研究与实现

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表目录

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 本文的主要工作

1.3.1 研究目标

1.3.2 工作内容

1.4 本文的组织结构

第二章 关键技术介绍

2.1.1 Zynq-7000 AP Soc简介

2.1.2 Zynq-7000编程模型及ZedBoard板

2.2 HAL/HEL架构

2.2.1 HAL/HEL发展背景及概念

2.2.2 HAL/HEL编程模型

2.3 多用户弹性负载均衡服务

2.3.1 负载均衡服务算法

2.3.2 权重最少连接数调度算法处理流程

2.4 OpenGL

2.5 软件系统可扩展编程技术

2.5.1 面向构件式编程

2.5.2 插件技术

2.6 本章小结

第三章 RVHEP软件系统需求分析与总体设计

3.1 RVHEP需求分析

3.2 系统实验的组织形式

3.3 系统架构设计方案

3.4 RVHEP软件系统功能设计

3.4.1 硬件层功能介绍

3.4.2 服务层功能设计

3.4.3 交互层功能设计

3.5 可扩展的远程虚拟硬件实验平台软件系统的虚拟特性

3.6 本章小结

第四章 RVHEP模块可扩展性的研究与设计

4.1 RVHEP模块可扩展性的需求分析与功能设计

4.1.1 RVHEP模块可扩展性的需求分析

4.1.2 RVHEP功能设计及系统开发模型

4.2 RVHEP系统模块可扩展性的研究与设计

4.2.1 RVHEP系统模块可扩展性的总体设计

4.2.2 顶层构件的设计

4.2.3 中间层插件的设计

4.2.4 底层可配置文件的设计

4.3 本章小结

第五章 基于HEL层的三轴加速度计软件仿真模型的研究与设计

5.1 基于HEL层构建三轴加速度计仿真模型的设计需求分析

5.2 几何对象变换及二维平面模拟三维空间运动的研究

5.2.1 几何对象变换

5.2.2 二维平面模拟三维空间运动的研究

5.3 三轴加速度计运动模型研究

5.4 本章小结

第弗六八章早系糸统现实头现

6.1 RVHEP实现

6.1.1 RVHEP客户端功能模块的实现

6.1.2 RVHEP服务器端的实现

6.1.3 ARM监控端的实现

6.2 模块可扩展性的实现

6.2.1 接口的实现

6.2.2 对象代理的实现

6.2.3 注册信息管理的实现

6.3 三轴加速度计仿真模型的实现

6.4 本章小结

7.1 开发及测试环境

7.2 RVHEP系统功能测试

7.2.1 上传数据流文件功能测试

7.2.2 键盘输入控制和数码管显示功能测试

7.2.3 可扩展性功能测试

7.2.4 其他功能测试

7.3 服务器端弹性负载测试

7.4 三轴加速度计仿真模型测试

7.5 本章小结

第八章 总结与展望

8.1 主要工作及创新

8.1.1 工作总结

8.1.2 工作创新

8.2 未来研究方向

致谢

参考文献

攻读学位期间的科研成果

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摘要

近年来,随着网络信息技术的快速发展,传统的数字电路类实验也正在经历着信息化的变革,多种形式的远程实验、虚拟仿真实验相继被国内外各高校采用。与此同时,中国也提出建设国家虚拟仿真实验教学中心并要求推广中国大学MOOC平台,因此,将传统的数字电路类的实验方式进行变革是未来教学数字化的一个重要部分。当前,围绕远程虚拟仿真实验,通常有两种做法:一是建立本地纯软件模拟仿真;二是通过摄像头或者网络间接地进行远程实验。这两种做法都存在一定的弊端,前者不能给用户真实的实验感受,而后者会导致实验设备结构复杂、成本高昂。因此,本文提出了一种底层基于真实的硬件平台、上层进行虚拟仿真的可扩展的远程虚拟实验的方法。
  首先,本文对系统的整体需求和可扩展的虚拟特性进行了分析,提出硬件支撑与软件模拟相结合的远程硬件实验平台方案,在此基础上,设计了远程虚拟硬件实验平台软件系统整体架构。
  其次,本文对开放架构下的系统模块可扩展性进行了研究,设计了适合本系统的“全局架构编程模型”,即顶层构件定义、中间层插件实现、底层XML可配置。本文还设计了适合本系统特点的通信机制以及消息数据格式协议,实现了系统功能部件以及模拟硬件板的可扩展。
  第三,本文采用硬件仿真层的概念,完成了几何对象变换以及二维平面模拟三维空间的研究,在此之上,通过四元组数据模型完成了对三轴加速度计运动模型的建模研究,并通过OpenGL实现了该模型。
  最后,本文完成了整个远程虚拟硬件实验平台软件系统的实现,并对各相关子功能部分进行了测试,测试结果良好,验证了系统设计的正确性。

著录项

  • 作者

    张海东;

  • 作者单位

    东南大学;

  • 授予单位 东南大学;
  • 学科 计算机科学与技术;计算机系统结构
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 杨全胜;
  • 年度 2017
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 TP311.52;
  • 关键词

    远程虚拟硬件实验平台; 软件设计; 可扩展性;

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