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通信工程师论文范文(两篇)

发布时间:2018-04-02 10:43 所属栏目:电子论文 浏览: 关键词:

摘要: 下面是两篇通信工程师论文范文,第一篇论文介绍了基于4G无线网络通信的数采控制器的设计,论文阐述了嵌入式技术设计的硬件和软件结构。第二篇论文介绍了基于J2EE架构的企业信息化应用平台的研究与设计,实现了软件开发的模块化、组件化,提高随需应变能力。

  

  下面是两篇通信工程师论文范文,第一篇论文介绍了基于4G无线网络通信的数采控制器的设计,论文阐述了嵌入式技术设计的硬件和软件结构。第二篇论文介绍了基于J2EE架构的企业信息化应用平台的研究与设计,实现了软件开发的模块化、组件化,提高随需应变能力。

通信企业管理

  《基于4G无线网络通信的数采控制器的设计》

  摘要:应用4G无线网絡通信及嵌入式技术设计了一款无线数采控制器,该数采控制器采用S3C2440作为主控制器。阐述了系统的硬件和软件结构,硬件设计介绍了硬件的构成及功能;软件设计包括Linux嵌入式系统驱动程序开发、调试,应用程序软件的开发、调试等。

  关键词:4G无线网络通信;嵌入式系统;数采控制器

  引言

  數据采集系统应用范围越来越广,功能越来越全,更需要一种高效、简洁、高性价比的无线传输方式。随着无线通讯网络技术的迅速发展,无线通讯网络的通信带宽逐渐增大、通信速率增大、通信质量也有较大提高,使得数据通过无线网络传输变得高效、实时性强、错误率低。目前,在生活中我们使用的无线网络通讯种类中,使用最宽、最广的就是4G通信,本文设计了一套由嵌入式与4G无线通信模块构成的无线数据采集传输系统,可以满足多数环境的需要。

  1 系统的总体方案

  应用4G无线网络通信及嵌入式技术设计了一款无线数采控制器。无线数采控制器采用ARM9架构的S3C2440芯片作为CPU,USR-G401t型4G无线移动通信网络模块实现4G无线通信,SP485芯片实现RS485通信,开关量输入输出信号通过光耦芯片进行隔离,SD卡作为数据临时存储,操作系统选择嵌入式Linux,同时对该设备硬件、软件实现作详细的研究分析。下图是4G无线数采控制器的结构。

  如图1所示的4G无线数采控制器,图中可以看出,该设备包括:16路继电器输出模块,16路开关量信号输入模块,1路4G无线通信模块,2路RS-485通信模块(通过应用程序软件可以实现各种协议的485通信,可实现和各种仪表及PLC进行通信),1路SD卡模块(用于少量数据的存储)。

  2 硬件设计

  2.1 核心板电路设计

  核心板上包括了S3C2440芯片、Flash存储芯片(K9F1216UOA) 、ROM存储芯片

  (HY57V561620FTP-H)、时钟电路元件及电源电路电子元件等。核心板设计成独立的板卡,将所有功能引脚引出后给主板使用,采用6层电路PCB板。Flash存储电路分为Nor Flash和Nand Flash两种存储电路,Nor Flash的存储容量为16MB(用来存储引导程序),Nand Flash的存储容量为1GB(系统设计时,根据现场的应用情况使用该容量完全满足系统运行要求),SDRAM的存储容量为512MB核心板的设计主要是为实现版块的公用性,可以使用于不同的主板。内存及Flash存储要能够满足系统稳定运行的最小需求,同时要求具有较好散热性能。

  2.2 主板电路设计

  2.2.1 主板继电器输出部分

  在现场中设备所有外部电源及开关量信号都是直流24V,考虑到继电器的输出能力及稳定性等,在设计继电器输出时也设计为24V电源驱动,干接点输出。

  输出信号电路的设计时采用TLP521光耦合器进行隔离,以避免外部的高压或反向电压的注入烧毁核心元器件。根据手册可以选择光耦合器输入信号端的电阻大小即为15011左右的电阻作为限流使用,如图2所示。

  2.2.2 主板SD卡部分

  由于系统采用4G网络进行数据传输,由于4G网络存在不稳定性,故有些数据不能够实时的传输到中控中心,在设计时考虑了SD卡,用来存储一些重要的数据。SD卡的设计如图3所示。

  DATO、DAT1、DAT3、CMD信号线都采用10KΩ电阻上拉至3.3V,目的是增强电路的驱动能力,nCD信号用于检测SD卡是否插入,当卡没有插入卡座时,该引脚为高电平,当卡完全插入卡座的时候,nCD被拉为低电平。WP信号脚是用来检测SD卡是否有写保护,原理和卡的插入检测是一样的,故采用R49下拉电阻接地。

  2.2-3 串口通讯电路

  现场需要采集数据,这些数据如果采用4?20mA的模拟信号采集,采集器得设计很多的模拟信号的采集通道。故我们在设计时就考虑采用通信的方式进行数据的采集,可以减少现场的布线及后期的维护工作,且可以保证数据的可靠性。设计通信时,我们采用两线制RS485串行通信,MODBUSRTU通信协议进行通信,其实现电路原理图如图4所示。

  2.3 4G无线模块电路设计

  无线网卡采用现有模块化电路,电源由主板供应,主板可以提供给该子版块稳定的3.8V电源。4G无线网卡选用USR-G40U,采用USB接口模式进行通信。4G无线模块USIM卡电路如图5。

  USIM卡的接口速率为3.25MHz左右,因此USIM卡座的布局应该取最近于USR-G401T位置,避免走线过长,最好对各信号线作地线包络。CLK、IO、RESET这三个信号需要增加47pF的电容用于滤除天线信号的干扰,CLK、IO、RESET及VCC这四个信号都需要进行防静电保护措施。USIM卡接口ESD(Electro-Static Dischang即静电释放)防护,如上图所示,电路中采用了瞬态电压抑制二极管(TVS)来作为板卡的静电防护,PCB板布线的时候TVS要尽量的靠近SIM卡放置。

  3 软件设计

  该控制器采用嵌入式设计,在选择嵌入式操作系统时,我们选择开源Linux操作系统,内核版本为Linux-2.6.30.4。

  3.1 驱动程序的编写

  嵌入式设备基本都是根据需求完全定制化开发的,故不能够找到完整的驱动程序支持系统,这就需要我们进行驱动程序的开发,驱动程序的开发软件我们可以在网络上找到很多软件来建立开发环境,本次我们使用的是Eclipse软件来开发我们的驱动程序。开发完成后我们需要在内核系统中添加对驱动程序的支持,然后配置内核,完成后编译成功后烧写到设备才能能够运行。

  进行设备驱动程序的开发,其开发流程如图6所示。

  3.2 应用程序的设计

  应用程序的实现是建立在操作系统及驱动程序的基础之上,通过操作系统接口及设备驱动程序的接口应用Eclipse开发环境开发需要的应用程序。操作系统提供了需要的大部分功能接口函数,而要获取外部设备的数据则需要通过驱动程序接口来应用外设备进行数据交换。

  设备设计的是无人值守的,故在设计时无论出现任何诱因导致设备故障或者死机时,都要尽量能够保证应用程序的复位、数据的恢复,最坏的情况下要能够保证设备能够自动重启。复位、初始化所有的外设、驱动程序、应用程序,并启动继续进行工作,必要时要能夠将故障前的运行状态再次导入驱动及应用程序,继续运行故障前的作业。设计软件时应该充分应用看门狗,以实现设备的自复位功能,实现设备的“自修复”、“无故障”工作状态。

  系统在实现各个子功能及业务流程后,设备还不能够按照项目需求运行,设备还在不能够运行起来,只实现了各部分的功能,还需要一个管理应用程序,将之前设计的各种功能、各种业务进行统一的管理,将各个子功能的业务综合的统一起来、结合起来实现项目需求,这就是所要开发的设备数采应用程序。其实以上所有的应用程序都是该数采应用程序的子程序,数采应用程序协调着各个外设的工作,处理着各个外设的数据,其数据采集系统应用程序的业务流程图如图7所示。

  4 控制器的性能评估、测试

  4.1 硬件性能测试

  设备在现场运行时和在实验阶段完全不一样的,实验阶段使用的电源、信号等都是相当的平稳的,没有较大波动,也不存在雷击、过压、欠压、过流、欠流、静电、摔撞、电磁干扰、温度、湿度、冷露、结冰、鼠虫等影响,故设备都能够正常的运行,但是在现场引用的过程中往往出现的考究设备性能的远远不只以上情况。故在测试硬件性能上要对设备的供电、信号输入/输出、通讯接口等进行相应的测试,以保证设备在一定的外部干扰环境下能够稳定、可靠的运行。

  4.2 软件性能测试

  软件会受到硬件的新增、删除、更改、故障的影响,会受到使用者的操作的影响,还会受到软件自身运行的影响,同时还会受到数据拷贝过程中数据丢失、数据溢出、数据损坏的影响,在实际使用时往往还会遇到很多其他因素的影响导致软件的崩溃。故在测试软件性能上我们要对各种情况下软件运行的状态进行测试评估,进行多种复杂情况下的软件测试评估,在一定的范围内要保证设备的软件能够稳定、可靠的运行。

  5 结束语

  本文设计了一种基于4G无线网络通信的数采控制器,该数采控制器可以在不同的应用场合有效的采集数据,可以应用到农业、工业、医疗等生产生活的各个领域。本系统有较好的应用性和可移植性,有一定的理论和应用价值。

  《基于J2EE架构的企业信息化应用平台的研究与设计》

  摘要:针对软件企业开发的业务需求,本文提出基于PEE架构的企业信息化平台的解决方案,平台基于OSGI思想、提供组件概念、支持模块重复使用,实现了软件开发的模块化、组件化、自由定制化开发,提高了随需应变能力,降低了开发、维护、实施成本。文中详细介绍了企业应用集成开发平台的应用背景、组成框架、主要功能、关键技术等方面内容。

  关键词:企业应用平台;J2EE;OSGI

  引言

  软件企业的核心竞争力体现在品牌优势、产品功能和性能、快速响应需求能力、服务水平等诸多方面。优秀的企业级信息应用和开发平台,能够提供集成化、模块化、个性化、易扩展、易维护、快速响应需求的产品全生命周期技术支撑和保证,从而加快产品开发、方便产品部署和集成、提高个性化需求的响应速度、简化产品代码管理、降低项目实施和维护成本,进而能够整体提高软件企业的创新能力、开发团队和产品技术水平、产品交付能力、创收能力和长期发展能力等。

  1 系统需求

  开发适合本公司特点的企业级应用开发平台,

  是大型软件产品设计的最佳实践,是企业级客户信息化建设的客观需求,也是软件企业长期良性发展的必要条件。国际上成功软件企业的发展历程证明,拥有自主平台的软件公司,在品牌知名度、产品性肯泛、团队技术水平、交付能力、服务保障能力等诸多方面,和仅拥有特定功能产品的软件企业相比,有无可比拟的巨大优势。

  2 系统功能

  本平台致力于减少项目开发周期、减轻开发人员的重复模块开发负担、降低项目成本、降低项目实施复杂性、以组件的形式做到重复使用、即插即拔。

  选定J2EE应用程序服务器为基础,在不破坏原有功能和技术标准的前提下,通过扩展新的功能模块、服务和二次開发能力,形成满足市场定位的企业应用平台和二次开发平台。平台总体框架示意

  图如图1所示:

  平台功能模块主要实现了单点登录、STMP邮件、工具集、基础功能组件、开发框架、多种业务引擎、平台助手、基础应用软件、二次开发支持等功能。

  2.1 单点登录

  单点登录(SSO),是目前比较流行的企业业务整合的解决方案之一。SSO的定义是在多个应用系统中,用户只需要登录一次就可以访问所有相互信任的应用系统。本平台采用耶鲁大学的CAS项目,其具备最先进的设计理念,体系结构合理、配置简单、客户端支持广泛、技术成熟。

  2.2 OSGI容器

  OSGI(Open Service Gateway Initiative)技术是面向Java的动态模型系统。通过与应用服务器的集成仓d造一个组件服务式容器,引入Bundles概念,容许任何Bundles插拔、互相引入,从而实现组件的可重用式幵发部署。

  2.3 工具集

  平台提供了多种工具助手,以期提供更完美的服务,其中包含集合、时间、文件系统、编码、加密、OSGI组件访问等功能。

  2.4 ZK框架

  ZK是一套以AJAX/XUL/Java为基础的网页

  应用程序开发框架,用于丰富网页应用程序的使用界面。是Java写成的开发工具。

  2.5 Quartz定时任务

  Quartz是一个开源的作业调度框架,它完全由Java写成,并设计用于J2SE和J2EE应用中。它提供了巨大的灵活性而不牺牲简单性。你能够用它来为执行一个作业而创建简单的或复杂的调度。

  2.6 数据库JPA

  JPA全称Java Persistence API.JPA通过JDK注解或XML描述对象一关系表的映射关系,并将运行期的实体对象持久化到数据库中。

  JPA的总体思想和现有Hibernate、JDO等ORM框架大体一致。总的来说,JPA包括三个方面的技术:ORM映射元数据、API、查询语言。

  2.7 JBPM工作流

  JBPM,全称是Java Business Process Management业务流程管理),它是覆盖了业务流程管理、工作流、服务协作等领域的一个开源的、灵活的、易扩展的可执行流程语言框架。JBPM是公幵源代码项目,使用它要遵循ASL(Apache License Version2.0)和EULA(JBoss End User License Agreement)协议。

  2.8 消息推送

  平台提供了三种消息类型,普通、提示、告警,以弹窗形式进行,为用户及时得到重要通知的反馈提供了方便,也使得二次开发人员不必耗费精力在消息功能插件上的开发,只需调用合适的消息推送函数即可。

  2.9 二次开发

  基于OSGI思想的二次开发以组件插拔方式实现,允许二次开发人员自由开发自己的Bundle,只需要明白需要引入哪些Bundle以及引入Bundle提供的功能即可。

  2.10 集成开发环境

  平台内置多Bundles组件包含了数据库连接、批处理任务、工作流、报表、消息推送、权限管理、用户管理、在线用户监控、安全审计、系统日志等功能,二次幵发人员只需基于这些基本功能Bundles的引用开发业务模块即可。

  3 主要技术方案

  系统利用成熟的计算机技术、数据库技术,统一规划设计,以计算机网络、数据库系统为基础,以系统架构设计方法为指导,研究、幵发企业应用集成开发平台。

  整个平台完全基于J2EE技术平台,采用SOA架构设计来构架;主要采用了工作流控制系统、消息传递系统、邮件发送系统实现系统的协调工作;采用CAS技术实现单点登陆;用集成身份认证系统作为系统的身份与安全控制;安全系统按照军工企业保密要求设计,强化安全性。

  4 关键技术

  4.1 ZK框架

  ZK是一套开放源码、相容于XUL/HTML标准、Java写成的开发工具。

  ZK的使用极大的方便了开发人员,从传统的JavaScript繁复的代码量中解脱出来,甚至无需使用JavaScript,而直接使用JAVA语言进行页面开发,该技术类似与谷歌的GWT,在中国市场具有更加广阔的应用前景。

  4.2 OSGI技术

  OSGI服务平台向Java提供服务,这些服务使Java成为软件集成和软件开发的首选环境。Java提供在多个平台支持产品的可移植性。OSGI技术提供允许应用程序使用精炼、可重用和可协作的组件构建的标准化原语。这些组件能够组装进一个应用和部署中。

  因为OSGI技术为集成提供了预建立和预测试的组件子系统,所以OSGI技术使你从改善产品上市时间和降低开发成本上获益。

  5 结束语

  J2EE企业信息化开发平台贯彻以人为本的设计理念,以OSGI思想为指导,树立风格一致的开发环境,体现人性化设计,开发框架友好,易学好用;可以自由定制不同用户需求的系统界面;软件功能较强,内容丰富,满足软件企业的企业信息化应用系统开发和集成部署要求。

  推荐阅读:《通信企业管理》(月刊)创刊于1981年,是由人民邮电报社主办的专业理论刊物。传播邮电企业管理的先进经验,探讨邮电经济体制改革的理论与实践问题。


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