交互式遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究及實(shí)踐

目錄
第1章 遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)的發(fā)展 1
1.1 遠(yuǎn)程教育的發(fā)展 1
1.2 互聯(lián)網(wǎng)+教育 4
1.3 虛擬實(shí)驗(yàn)與遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn) 6
1.4 研究現(xiàn)狀 7
1.4.1 虛擬實(shí)驗(yàn) 8
1.4.2 遠(yuǎn)程實(shí)物實(shí)驗(yàn) 9
第2章 遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究 14
2.1 遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)的概念 14
2.2 遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)的分類 14
2.2.1 基于虛擬仿真的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn) 15
2.2.2 基于遠(yuǎn)程控制的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn) 16
2.2.3 控制型遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)的分類 17
2.3 遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信 17
2.3.1 TCP/IP協(xié)議 18
2.3.2 工業(yè)以太網(wǎng) 20
2.3.3 LXI總線 23
2.3.4 CAN總線 25
2.3.5 FF總線 27
2.3.6 其他現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) 30
2.4 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)與遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn) 34
2.4.1 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu) 34
2.4.2 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的基本原理 35
2.4.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展 36
2.4.4 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的組建 38
2.5 遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式 39
2.5.1 基于C/S模式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 40
2.5.2 基于B/S模式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 44
2.5.3 基于C/S和B/S混合模式 46
2.6 遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的典型架構(gòu) 47
2.6.1 遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)單架構(gòu) 47
2.6.2 UTS架構(gòu) 48
2.6.3 iLab架構(gòu) 50
2.7 遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)協(xié)作實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 51
2.7.1 基于CSCL的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 52
2.7.2 遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室的協(xié)同 54
2.8 遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的調(diào)度 57
2.8.1 調(diào)度方法 58
2.8.2 Sahara的體系結(jié)構(gòu) 59
2.8.3 Sahara的預(yù)約調(diào)度 60
2.8.4 Sahara的排隊(duì)調(diào)度 60
第3章 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) 62
3.1 需求與任務(wù)分析 62
3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 65
3.3 組網(wǎng)與通信 67
第4章 可程控邏輯驗(yàn)證平臺(tái) 68
4.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 68
4.2 FPGA核心模塊 72
4.2.1 硬件概述 72
4.2.2 FPGA器件 72
4.2.3 配置電路 74
4.2.4 時(shí)鐘電路 77
4.2.5 存儲(chǔ)電路 77
4.2.6 按鍵與LED指示電路 80
4.2.7 用戶I/O接口 81
4.2.8 電源電路 82
4.3 底板硬件設(shè)計(jì) 83
4.3.1 信號(hào)發(fā)生與測(cè)控模塊 83
4.3.2 多模式輸出控制模塊 88
4.3.3 其他外圍實(shí)驗(yàn)單元 90
4.4 信號(hào)發(fā)生與測(cè)控模塊固件設(shè)計(jì) 91
4.4.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃 91
4.4.2 頻率脈寬測(cè)量模塊 93
4.4.3 信號(hào)發(fā)生模塊 101
4.4.4 旋轉(zhuǎn)編碼開關(guān)處理模塊 104
4.4.5 單片機(jī)接口模塊 106
4.4.6 單片機(jī)程序設(shè)計(jì) 112
4.5 多模式輸出控制模塊 116
第5章 控制服務(wù)器 118
5.1 控制服務(wù)器總體結(jié)構(gòu) 118
5.2 系統(tǒng)硬件 120
5.2.1 微控制器 120
5.2.2 供電控制 123
5.2.3 開關(guān)機(jī)控制 124
5.2.4 開關(guān)機(jī)檢測(cè) 125
5.2.5 通信模塊 126
5.2.6 蓄電池管理 132
5.2.7 其他模塊 141
5.3 系統(tǒng)配置與軟件實(shí)現(xiàn) 147
5.3.1 以太網(wǎng)模塊配置 147
5.3.2 軟件實(shí)現(xiàn) 151
5.3.3 單片機(jī)低功耗實(shí)現(xiàn) 158
第6章 視頻服務(wù)器 160
6.1 嵌入式硬件平臺(tái) 160
6.1.1 嵌入式處理器資源 161
6.1.2 板載外設(shè)資源 163
6.2 嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 163
6.2.1 Bootloarder移植 164
6.2.2 嵌入式Linux內(nèi)核移植 165
6.2.3 根文件系統(tǒng)構(gòu)建 166
6.3 V4L2驅(qū)動(dòng) 166
6.3.1 V4L2驅(qū)動(dòng)框架 167
6.3.2 V4L2驅(qū)動(dòng)調(diào)用流程 168
6.4 視頻的采集與傳輸 171
6.4.1 視頻采集 173
6.4.2 視頻傳輸 182
6.5 視頻服務(wù)器的編譯與運(yùn)行 187
6.6 攝像機(jī)與鏡頭 189
6.6.1 攝像機(jī) 189
6.6.2 光學(xué)鏡頭 193
第7章 實(shí)驗(yàn)服務(wù)器 198
7.1 數(shù)據(jù)通信 199
7.1.1 Winsock控件 199
7.1.2 與客戶端的通信 201
7.1.3 與控制服務(wù)器的通信 206
7.2 數(shù)據(jù)管理 213
7.2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建 213
7.2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)操作 218
7.2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù) 222
第8章 實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī) 226
8.1 FPGA的配置方法 228
8.1.1 AS與Fast AS配置 228
8.1.2 FPGA的PS配置 230
8.1.3 FPGA的JTAG配置 232
8.2 JTAG原理 234
8.2.1 邊界掃描 234
8.2.2 測(cè)試訪問端口 235
8.2.3 JTAG指令 239
8.3 基于嵌入式平臺(tái)的配置實(shí)踐 240
8.3.1 Jam STAPL 240
8.3.2 Jam Player 242
8.3.3 Jam Player移植 245
8.4 基于PC的配置實(shí)踐 249
8.4.1 Quartus的命令行設(shè)計(jì) 251
8.4.2 基于命令行的編程與配置 254
8.4.3 編程實(shí)現(xiàn) 263
8.5 系統(tǒng)通信 270
8.5.1 數(shù)據(jù)接收與轉(zhuǎn)發(fā) 270
8.5.2 配置文件接收 279
第9章 客戶機(jī)系統(tǒng) 282
9.1 客戶機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成 282
9.2 客戶端軟件結(jié)構(gòu) 283
9.3 服務(wù)請(qǐng)求 285
9.4 開關(guān)機(jī)控制 285
9.5 音視頻 286
9.6 遠(yuǎn)程配置 288
9.6.1 配置文件的發(fā)送 289
9.6.2 配置命令的發(fā)送 291
9.7 測(cè)量數(shù)據(jù)接收與控制命令發(fā)送 291
9.7.1 測(cè)量數(shù)據(jù)接收與顯示 291
9.7.2 控制命令發(fā)送 293
參考文獻(xiàn) 295