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篇(1)

關(guān)鍵詞： 高職類院校 數(shù)字通信原理課程 教學(xué)心得

數(shù)字通信原理課程是電子科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程專業(yè)必修的主干專業(yè)基礎(chǔ)課程，它的課程內(nèi)容是在數(shù)字通信基本理論的基礎(chǔ)上，著重研究數(shù)字通信傳輸體質(zhì)和數(shù)字信號傳輸?shù)募夹g(shù)問題。

對于高職類院校的相關(guān)專業(yè)學(xué)生來說，重點是要在這個課程中掌握數(shù)字通信系統(tǒng)的基本組成與基本概念，研究數(shù)字信號傳輸?shù)幕纠碚?，以培養(yǎng)實際技能。

當(dāng)前我國開設(shè)數(shù)字通信原理課程教學(xué)的高職類院校比較多，對于這門課程的教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)效果的探討也不少，我在實踐教學(xué)的基礎(chǔ)上談?wù)剬@門課程的一些教學(xué)研究。

一、數(shù)字通信原理教材的選擇

數(shù)字通信類的教材有國外原版的經(jīng)典教材，如Bernard Sklar的經(jīng)典教材《數(shù)字通信（第5版）（英文版）》，這本教材在闡述數(shù)字通信基本問題的基礎(chǔ)上，著重是對數(shù)字通信的新技術(shù)做了一系列分析，專業(yè)性強(qiáng)，理論分析透徹，比較適合通信專業(yè)的高年級本科生或研究生使用。但對于高職類院校的學(xué)生來說，由于學(xué)生學(xué)習(xí)層次的不同和培養(yǎng)目標(biāo)的不同，就不適宜選用這樣的教材。在實踐教學(xué)中，我們使用的是國內(nèi)的一些優(yōu)秀教材，比如北京郵電大學(xué)毛京麗主編的《數(shù)字通信原理》等，這些國內(nèi)優(yōu)秀教材能夠結(jié)合學(xué)生實際，既深入簡出地介紹數(shù)字通信技術(shù)的基本概念與理論，又結(jié)合實用性探討了數(shù)字通信的實用技術(shù)，淺顯易懂，減少了一些不必要的數(shù)學(xué)推導(dǎo)與計算。

當(dāng)然國內(nèi)國外的優(yōu)秀教材都很多，無論是選擇哪種教材，都必須注意符合學(xué)生的能力層次，以及培養(yǎng)目標(biāo)的要求。

二、考核方式靈活多變

這門課程的考核既要注意理論知識的掌握，又要注意實踐技能的操作考核。

傳統(tǒng)的總結(jié)式考試對于這門課來講，有一錘子買賣的感覺，很可能會導(dǎo)致學(xué)生過于關(guān)注考試結(jié)果，死記硬背一些原理概念。這樣的考試考核并不能實際促進(jìn)學(xué)生對這門課程知識的掌握。為了淡化學(xué)生對于考試的緊張感，我們可以采取靈活多變的綜合性考試，以期達(dá)到一定的效果。既要安排傳統(tǒng)的筆試，又要安排動手操作的實驗考核。在筆試命題部分，注意試題的難度與類型，要抓住課程的核心要領(lǐng)，根據(jù)教學(xué)大綱內(nèi)容難易結(jié)合，題型注意多樣性。實驗考核，一部分是來自對學(xué)生平時實驗的態(tài)度檢查情況，包括學(xué)生實驗考勤，實驗報告完成的質(zhì)量，另一部分可以采取對學(xué)生抽做實驗的方式進(jìn)行考核。

三、注重立體化課程建設(shè)

數(shù)字通信原理完整的課程體系既包括主講教材的傳授，又包括清晰明了的多媒體教學(xué)材料制成，還包括實驗實訓(xùn)的指導(dǎo)和習(xí)題指導(dǎo)。

目前對于主講教材的重視，大家都已經(jīng)達(dá)成了共識。隨著技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，數(shù)字通信的技術(shù)手段也是日新月異，我們可以通過安排一定的學(xué)時來了解。但是我們的實驗實訓(xùn)指導(dǎo)和習(xí)題指導(dǎo)等還沒有跟上來，在配套的課程建設(shè)方面，容易對學(xué)生的學(xué)習(xí)造成一定的障礙。

四、緊扣教學(xué)大綱，合理安排基礎(chǔ)知識與實驗知識的比例

針對高職學(xué)生的學(xué)習(xí)特點以及認(rèn)知規(guī)律，教師在教學(xué)過程中，重點要講授數(shù)字通信原理的基本理論與方法，同時隨著技術(shù)的發(fā)展，也要不斷擴(kuò)展學(xué)生的閱讀知識面，以符合時代的要求。在基礎(chǔ)知識的講授中，注意強(qiáng)調(diào)對數(shù)字通信系統(tǒng)所涉及的基本概念、公式、原理的掌握，打牢知識基礎(chǔ)，有計劃地安排一些理論作業(yè)練習(xí)，強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)理論知識的扎實性。在基礎(chǔ)知識的教學(xué)中，我們不必追求一些繁復(fù)冗余的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，重點是強(qiáng)調(diào)公式的掌握與運用。

當(dāng)然，由于這門課程的預(yù)修課比較多，如果單一的學(xué)習(xí)課程，效果未必能達(dá)到預(yù)想，因此我們建議在學(xué)習(xí)這門課程前，應(yīng)當(dāng)對信號與系統(tǒng)、工程數(shù)學(xué)、高頻電子電路等課程預(yù)先學(xué)習(xí)，這樣在知識體系上，才能達(dá)到一個比較好的架構(gòu)，也能夠?qū)σ苿油ㄐ?、衛(wèi)星通信等后續(xù)課程打好基礎(chǔ)。教師在備課的時候，要結(jié)合不同學(xué)生的要求，從學(xué)生的實際出發(fā)，多想辦法，靈活講授。

同時，為了提高專業(yè)技術(shù)能力的訓(xùn)練，數(shù)字通信原理課程必須安排相應(yīng)有效的實驗實訓(xùn)操作。

目前數(shù)字通信原理的基本實驗是抽樣定理實驗、PAM實驗、PCM實驗。這些驗證性實驗是奠定數(shù)字通信基本理論的基礎(chǔ)，是學(xué)生掌握數(shù)字通信基本原理的必要步驟，也是鍛煉學(xué)生技能的入門之步。

隨著實驗條件的不斷改革，以及技術(shù)的不斷革新，一批集合多個實驗與實訓(xùn)項目的通信原理實驗箱在市場上出現(xiàn)了，根據(jù)教材與學(xué)生的需求，可以選擇引進(jìn)適合自身需求的實驗器材。除基本的驗證性實驗，數(shù)字通信原理還可以開展綜合的課程設(shè)計性實驗。

由于受到課時的限制，在實驗前，學(xué)生必須對數(shù)字通信原理的實驗?zāi)康幕蛳嚓P(guān)知識進(jìn)行預(yù)習(xí)，這樣才能在有限的課時里，完成適量的實驗內(nèi)容與流程。

數(shù)字通信實驗的數(shù)據(jù)比較多，由于設(shè)備的影響，以及操作的不當(dāng)，學(xué)生在實驗過程中所出現(xiàn)的狀況也比較多，實驗數(shù)據(jù)的記錄與流程的記錄就顯得尤為重要，要鼓勵學(xué)生在不同的實驗數(shù)據(jù)里去尋找規(guī)律，在不同的實驗現(xiàn)象里探究原因。數(shù)字通信原理的課程設(shè)計實驗由于難度比較大，建議采取小組合作的方式，讓學(xué)生完成。

五、提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，重視數(shù)字通信原理的課程設(shè)計

我在教學(xué)實踐中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生由于知識層次與能力水平的不同，對數(shù)字通信原理的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)態(tài)度差異性比較大。

這門課程難度比較大，而且內(nèi)容比較復(fù)雜，要想掌握課本知識，必須有端正的學(xué)習(xí)態(tài)度和積極的學(xué)習(xí)情緒。在實踐教學(xué)中，我們一方面可以通過各種教學(xué)手段來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，另外一方面可以進(jìn)行一些課程設(shè)計活動。

高職類學(xué)生學(xué)習(xí)課程比較多，時間比較緊張，課程設(shè)計可以確定一些小設(shè)計、小綜合性的題目。重點不是讓學(xué)生做大的綜合性設(shè)計，而是讓學(xué)生在課程設(shè)計中能夠達(dá)到復(fù)習(xí)鞏固課本知識的目的，更是讓學(xué)生能夠擁有一些小的設(shè)計能力。

在課程設(shè)計中，讓學(xué)生能夠描述自己的設(shè)計目的與設(shè)計要求，能夠使用準(zhǔn)確到位的語言描述設(shè)計原理。對于數(shù)字通信原理這門課程來說，其課程設(shè)計還必須包括具體的設(shè)計程序，教師可以對學(xué)生進(jìn)行程序上的指導(dǎo)，并且小組探討設(shè)計結(jié)果。

一個完整的課程設(shè)計會使學(xué)生大大地提高學(xué)習(xí)的主動性，并能夠在活動中取得益處，比如學(xué)習(xí)查閱資料，學(xué)習(xí)制作完整的課程設(shè)計報告，在活動中培養(yǎng)小組團(tuán)隊意識，提高對數(shù)字通信課程的探究性。

近些年來，對于數(shù)字通信原理的教學(xué)研究也很多，對于從事數(shù)字通信原理的高校教師也不斷地提出了新的要求。我在實踐教學(xué)的基礎(chǔ)上對于數(shù)字通信原理課程的教學(xué)實際，以及存在的一些問題，提出了一些探討，希望能為該課程的教學(xué)提供一些借鑒。

參考文獻(xiàn)：

［1］段梅梅.傳道、授業(yè)、解惑在“通信原理”課程教學(xué)中的應(yīng)用.桂林電子科技大學(xué)學(xué)報，2007，27，（4）：306-308.

篇(2)

關(guān)鍵詞：電子式互感器；數(shù)字同步；數(shù)字通信技術(shù)

1 電子式互感器

1.1 基本概念

在設(shè)計電子式互感器的結(jié)構(gòu)時，對于高精度采集模擬電信號的任務(wù)，需要利用采集器來實現(xiàn)，使電信號得到傳遞。在電子式互感器當(dāng)中，外部接口數(shù)字化、傳感原理新型化等是其中的重要內(nèi)容。在光學(xué)無源電子式互感器當(dāng)中，傳輸和采集信號的傳輸介質(zhì)使光學(xué)器件，其信號傳變性能十分優(yōu)良。此外，還有一種非光學(xué)有源電子式互感器，在此類電子式互感器當(dāng)中，高精度信號是由高壓側(cè)電子回路進(jìn)行采集，通過對羅氏線圈等傳感器、數(shù)據(jù)采集電路等進(jìn)行應(yīng)用，向低壓地電位傳輸采集的信號。

1.2 主要特點

在電力系統(tǒng)當(dāng)中，隨著數(shù)字化、智能化程度的不斷提高，電子式互感器能夠很好地滿足實際應(yīng)用需求，具有很高的測量精度，而且在不同的荷載狀態(tài)下，也不會影響其測量精度。同時，電子式互感器的絕緣性良好，具有較高的安全性。[1]電壓互感器短路或電流互感器開路的風(fēng)險不存在，同時具有較大的電子式互感器動態(tài)范圍。在電子式互感器中，沒有鐵芯存在，因而不會發(fā)生鐵磁諧振，具有良好的暫態(tài)特性、易攜帶性、輕便性等特點。

1.3 輸出信號

在電子式互感器當(dāng)中，主要包括模擬信號、數(shù)字信號等輸出信號的類型。測量的數(shù)字信號輸出電流為2D41H的測量值，電壓保持為2D41H、電流保護(hù)數(shù)值保持在01CFH，在模擬信號輸出的電流互感器當(dāng)中，數(shù)值為4伏、225毫伏、150毫伏。

1.4 配置原則

在110千伏及以上的電壓環(huán)境中，綜合考慮成本和技術(shù)方面的問題，可采用常規(guī)互感器、電子式互感器，如果對于66千伏以下的電壓來說，用戶外敞開配電裝置保護(hù)測控集中布置的基礎(chǔ)上，也可采用常規(guī)傳感器、電子式傳感器。[2]如果保護(hù)測控下放布置，則不應(yīng)采用常規(guī)傳感器。

2 數(shù)字同步技術(shù)的應(yīng)用

在傳統(tǒng)電磁式互感器當(dāng)中，是連續(xù)輸出模擬量，同時模擬量同步狀況較為良好，而不同傳感器的傳變角差是其主要區(qū)別。而在實際應(yīng)用中，傳變角差數(shù)值都會很小，因此基本可以忽略。而在電子式傳感器當(dāng)中，除了模擬化傳感頭之外，還包括數(shù)字處理、模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，所以在應(yīng)用電子式傳感器的過程中，必須對數(shù)據(jù)同步的問題加以解決。而在電子式互感器的同步方面，涉及了很多相關(guān)的內(nèi)容。[3]在相同間隔當(dāng)中，數(shù)據(jù)計算對于母線電壓、線路電壓、功率因數(shù)、電流、電壓、無功功率、有功功率等同步都發(fā)揮著重要的作用。根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來開，在一個間隔當(dāng)中，同一單元最多能夠?qū)?2個測量量進(jìn)行處理和輸出，因此，應(yīng)當(dāng)保持這些測量量之間的良好同步。在變電站當(dāng)中，一些設(shè)備需要對多個不同間隔的電流、電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用，例如平行雙線橫聯(lián)差動保護(hù)裝置、集中式母線保護(hù)設(shè)備、集中式小電流接地選線設(shè)備等，在相關(guān)間隔中，應(yīng)當(dāng)確保同步的合并單元輸出數(shù)據(jù)。對于輸電線路，如果差動保護(hù)方式為數(shù)字式縱聯(lián)電流，在線路各側(cè)，也應(yīng)保持同步的數(shù)據(jù)，也涉及了很多相關(guān)的變電站。在電網(wǎng)檢測系統(tǒng)當(dāng)中，需要對全系統(tǒng)同步相角測量進(jìn)行提供，在全系統(tǒng)當(dāng)中，也可能實現(xiàn)同步的數(shù)據(jù)采集。

3 數(shù)字通信技術(shù)的應(yīng)用

在高壓傳感器當(dāng)中，通常會輸出較小的數(shù)值模擬量，在傳輸過程中，為了對損耗進(jìn)行降低，在傳輸當(dāng)中通常利用離散數(shù)字信號。而在光纖通信當(dāng)中，還應(yīng)當(dāng)利用光信號對電子信號輸入進(jìn)行轉(zhuǎn)變，在光纖當(dāng)中進(jìn)行傳輸，進(jìn)而完成通信的過程。相比于模擬通信，數(shù)字通信具有更高的質(zhì)量，在通信系統(tǒng)當(dāng)中，其應(yīng)用也更為廣泛。數(shù)字通信中對電路信號進(jìn)行調(diào)制的主要方式就是數(shù)據(jù)編碼，對數(shù)字信號進(jìn)行調(diào)制，使之形成光信號實現(xiàn)光纖傳輸，利用光電轉(zhuǎn)換器在接收端對光信號進(jìn)行接收，重新轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，完成傳輸信號的任務(wù)。光源是數(shù)字光纖通信中的主要信號，因此，選擇傳輸碼，對于數(shù)字通信來說非常重要。很多碼型都可以應(yīng)用在光纖通信當(dāng)中，例如偽雙極性碼、插入比特碼、mBnB碼等。在實際選擇中，應(yīng)當(dāng)注重選擇具有一定獨立性的比特序列，可以檢測的接收誤碼、誤碼的擴(kuò)展性很小，為了提取信息方便，不能有長串的1或0出現(xiàn)，同時還應(yīng)控制較少的碼速率提升較低的碼光功率代價。電子式互感器由于具有較短的傳輸距離，并且在能量供應(yīng)中可能存在一定的問題，因此，難以有效地通過以上的編碼方式加以實現(xiàn)。因此，利用數(shù)字傳輸?shù)姆绞?，采用?shù)據(jù)編碼、V/F-F/V、異步串行傳輸?shù)确椒?，能夠更好地確保測量精度。在光纖數(shù)字通信當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)先編碼數(shù)字信號，然后通過光纖進(jìn)行傳輸，在電子互感器當(dāng)中，也可應(yīng)用這種方法。根據(jù)電子式互感器的特點來看，在傳輸信號的過程中，可以采用雙穩(wěn)觸發(fā)器、門電路觸發(fā)器等。在開始每個數(shù)據(jù)的時候，對輸出狀態(tài)利用雙穩(wěn)觸發(fā)器進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，在中間時段的數(shù)據(jù)當(dāng)中，如果數(shù)據(jù)為0，則保持不變的雙穩(wěn)觸發(fā)器狀態(tài)，如果數(shù)據(jù)為1，則其輸出狀態(tài)由雙穩(wěn)觸發(fā)器再次進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。在這種編碼方式的實現(xiàn)當(dāng)中，為了更好地發(fā)揮作用，應(yīng)當(dāng)確保初始狀態(tài)為0的編碼電路，并根據(jù)系統(tǒng)時鐘頻率的二分之一設(shè)定數(shù)據(jù)時鐘頻率。在低壓側(cè)當(dāng)中，為了對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行更為準(zhǔn)確的翻譯，應(yīng)當(dāng)在低壓側(cè)恢復(fù)和處理相應(yīng)的時鐘和數(shù)據(jù)。在數(shù)字通信技術(shù)的應(yīng)用當(dāng)中，時鐘信號的恢復(fù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，對于電子互感器整個系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量、傳輸距離等，都會產(chǎn)生極大的影響和作用。在恢復(fù)時鐘信號的步驟中，其目的是為了更好地判斷接收到的數(shù)據(jù)信號，對穩(wěn)定的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行恢復(fù)，從而將抖動和噪聲除去，為后續(xù)的處理和傳輸提供便利，在這樣的情況下，能夠提供相應(yīng)的特別信號，為系統(tǒng)的良好運行提供支持。

4 結(jié)語

在當(dāng)前的社會當(dāng)中，電力能源是一種非常重要的能源，因此電力系統(tǒng)的良好運行狀態(tài)有著重要的意義。在電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的控制與檢測當(dāng)中，電子式互感器是一種十分常用的設(shè)備，對于電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的良好運行發(fā)揮著極大的作用。隨著科技的發(fā)展，在電子式互感器當(dāng)中，數(shù)字技術(shù)得到了更為良好的應(yīng)用，而其中的數(shù)字同步技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)等，在實際應(yīng)用當(dāng)中也發(fā)揮出了更為良好的作用和效果。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 羅彥，段雄英，鄒積巖，王寧，鄭占鋒.電子式互感器中數(shù)字同步和數(shù)字通信技術(shù)[J].電力系統(tǒng)自動化，2012

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[3] 張明珠，李開成，李振興，易楊.基于高精度采集卡的電子式互感器校驗系統(tǒng)設(shè)計[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，

2010（15）：114-118.

作者簡介：于慶（1994―），男，吉林洮南人，沈陽理工大學(xué)學(xué)生。

篇(3)

關(guān)鍵詞：電子互感器 通信接口 監(jiān)視及分析裝置 軟硬件設(shè)計

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）03-0139-02

1 概述

近年來，隨著智能變電站技術(shù)的不斷發(fā)展及相關(guān)產(chǎn)品不斷完善，電子互感器逐步在智能變電站中得到應(yīng)有。但由于不同廠家生產(chǎn)的采集器與合并單元間的數(shù)據(jù)編碼與傳輸標(biāo)準(zhǔn)存在著差異性，不利于系統(tǒng)的維護(hù)與升級。因此，研究智能變電站中采集器與合并單元之間的通信規(guī)約，研制用于測試和驗證不同廠家生產(chǎn)的電子互感器數(shù)字通信接口的標(biāo)準(zhǔn)性、一致性、兼容性的測試及檢驗裝置便具有十分重要的意義和工程價值。

針對此研究課題，國內(nèi)已開展的相關(guān)研究工作主要包括：四川大學(xué)的張麗杰等對電子互感器采集器與合并單元通信規(guī)約進(jìn)行了研究，提出使用4B5B碼代替曼徹斯特碼、BCH碼代替CRC校驗碼的新的數(shù)據(jù)傳輸接口方案，并對新方案進(jìn)行仿真[1]；湖南大學(xué)的高樂等對電子互感器接口通信模型設(shè)計進(jìn)行了研究[2]；華中科技大學(xué)的謝佳君在其碩士論文中對基于FPGA的電子互感器數(shù)字接口合并單元進(jìn)行了研究，從硬件和軟件兩個方面對同步、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)輸出功能的實現(xiàn)進(jìn)行了分析[3]；西南交通大學(xué)的常曉勇對基于IEC61850電子互感器數(shù)字接口硬件方案進(jìn)行了研究[4]；另外，寧夏電科院和上海遠(yuǎn)景公司對智能變電站合并單元時間性能測試問題開展了研究[5]。

本文首先對國內(nèi)主流電子互感器廠家數(shù)字通信接口規(guī)范進(jìn)行匯總分析，提出了滿足智能電網(wǎng)運行的電子互感器數(shù)字信號技術(shù)規(guī)范。依據(jù)此規(guī)范進(jìn)行了電子互感器數(shù)字通信接口測試裝置的軟硬件設(shè)計，實現(xiàn)電子互感器數(shù)字通信接口協(xié)議的報文接收與解析，及兼容性分析，本裝置可以對工程應(yīng)用中，電子互感器三種常見信號傳輸形式信號進(jìn)行測試分析，對其中傳遞的電力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計算、記錄，能夠顯示電力實時波形。以直觀、易懂的方式將FT3報文展現(xiàn)出來，自動分析其編碼格式，并能夠顯示其速率。

2 電子互感器數(shù)字通信接口分析

電子互感器的二次輸出分為數(shù)字輸出和模擬輸出兩種，模擬輸出是為了利用變電站現(xiàn)存的模擬接口二次設(shè)備，是一種過渡性的措施，數(shù)字輸出是智能變電站對電子互感器提出的要求。雖然早在1999年就出臺了電子電壓互感器（Electronic Voltage Transformer）數(shù)字通信接口標(biāo)準(zhǔn)IEC60044-7，但當(dāng)時受各種因素的限制，在此標(biāo)準(zhǔn)中，沒有提出數(shù)字輸出的概念。2002年出臺了電子電流互感器（Electronic Current Transformer）標(biāo)準(zhǔn)IEC60044-8，首次提出了電子互感器數(shù)字輸出的概念，并對其輸出特性做出明確規(guī)定。我國國家電力公司在十五規(guī)劃中將電子互感器的國家標(biāo)準(zhǔn)校驗系統(tǒng)研制工作立項，交給國家互感器質(zhì)檢中心承擔(dān)，已于2004年完成。2004年3月，我國互感器標(biāo)準(zhǔn)委員會正式成立了電子互感器標(biāo)準(zhǔn)制定工作組，2004年5月召開了工作組第一次會議，開始實施IEC標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化成我國國家標(biāo)準(zhǔn)的工作。此項工作于2007年年底完成，并出臺了國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20840.7（電子電壓互感器）和GB/T20840.8（電子電流互感器）。但是此標(biāo)準(zhǔn)是只針對電子互感器本身的技術(shù)要求，未對電子互感器和合并器之間的通訊接口規(guī)范做出定義。

從時間上來看，現(xiàn)階段我國針對電子互感器的數(shù)字輸出研究處速發(fā)展階段，所以制定電子互感器統(tǒng)一的輸出標(biāo)準(zhǔn)是非常必要。

3 電子互感器數(shù)字通信接口規(guī)范

根據(jù)IEC60044-8標(biāo)準(zhǔn)，在電子互感器數(shù)字接口設(shè)計中，物理層應(yīng)采用Manchester編碼方案，并通過基于光纖或銅纜的傳輸系統(tǒng)來實現(xiàn)物理連接。在實現(xiàn)時，針對物理層與數(shù)據(jù)鏈路層的特性，有兩種具體的技術(shù)方案。一種是IEC60044-8中描述的通訊方式，使用內(nèi)插法或同步脈沖法得到輸出信號，并按照IEC60870-5-1（遠(yuǎn)動設(shè)備及系統(tǒng)傳輸幀格式）規(guī)定的FT3數(shù)據(jù)幀格式封裝，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。另一種采用IEC61850-9-1描述的以太網(wǎng)接入方式，使用同步脈沖得到時間連續(xù)的一次電流和電壓及抽樣信號，按照ISO/IEC8802.3協(xié)議規(guī)定的幀格式進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

3.1 物理層規(guī)范

合并單元到二次設(shè)備的連接可以是光纖或銅線，標(biāo)準(zhǔn)傳輸采用通用幀格式，速率為2.5Mbps，采用曼徹斯特編碼，最高有效位先送。對于采用光纖連接的傳輸系統(tǒng)，兼容的接口是合并單元上的光纖連接器。根據(jù)傳送距離的不同，可以選用塑料光纖或者玻璃光纖。如果采用光纖傳輸，必須注意光驅(qū)動器和光接收器的性能。

3.2 鏈路層規(guī)范

鏈路層采用IEC60870-5-1規(guī)定的FT3幀格式。這種幀的優(yōu)點是數(shù)據(jù)完整性好，可用于告訴多支路同步數(shù)據(jù)鏈。鏈接服務(wù)類是S1：發(fā)送/無應(yīng)答，這樣數(shù)據(jù)傳輸是連續(xù)的和同期性的，無需二次單元的確認(rèn)和應(yīng)答。幀內(nèi)容由啟動字符、數(shù)據(jù)段和CRC校驗碼組成。這一方法在技術(shù)上易于實現(xiàn)，通訊協(xié)議易于標(biāo)準(zhǔn)化，對于不同的一次電氣連接具有高度的靈活性。

3.3 應(yīng)用層規(guī)范

為了與IEC61850-9-1兼容，應(yīng)定義若干標(biāo)志符。數(shù)據(jù)幀包括數(shù)據(jù)塊數(shù)、塊長等，一幀數(shù)據(jù)有2個狀態(tài)字，每個狀態(tài)字占用2個字節(jié)。若某些電壓、電流量沒有使用，則在狀態(tài)字中相應(yīng)的位上要置位，并且在該數(shù)據(jù)域的值須為0000H。若電子互感器故障，則相應(yīng)的無效標(biāo)志和維修請求標(biāo)志要置位。

3.4 數(shù)據(jù)標(biāo)定規(guī)范

測量用電子互感器數(shù)字輸出額定標(biāo)準(zhǔn)值是十六進(jìn)制的2D41H（十進(jìn)制11585），保護(hù)用電子互感器數(shù)字輸出額定標(biāo)準(zhǔn)值是十六進(jìn)制的0ICFH（十進(jìn)制463）。分成測量和保護(hù)兩個標(biāo)準(zhǔn)值是因為保護(hù)用電子互感器可以測量的電流/電壓可達(dá)到額定一次值的40倍（0%偏移）或20倍（100%偏移）而不會過載，測量用電子互感器可以測量的電流/電壓可達(dá)到額定一次值的2倍而不會過載。

電子互感器數(shù)據(jù)采樣頻率額定標(biāo)準(zhǔn)值有下面幾種：80fr-48fr-20fr，fr為額定頻率。對于較高的準(zhǔn)確級，需選用高的數(shù)據(jù)采樣頻率。如果被供給的系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)率大于數(shù)據(jù)采樣頻率，則在二級設(shè)備內(nèi)使用IEC60255-24中描述的稀抽樣技術(shù)。數(shù)字輸出的電子互感器還定義了額定延時，它指數(shù)據(jù)處理和傳輸所需的額定值。在計算互感器的相位誤差時，應(yīng)從相位差中減去額定延時引起的偏移量。由于采用等距采樣，因此兩個采樣點之間的間隔Ts是常量，且等于數(shù)據(jù)采樣頻率的倒數(shù)。額定延時的標(biāo)準(zhǔn)值有：2Ts，3Ts。

3.5 數(shù)據(jù)傳輸時間同步規(guī)范

數(shù)據(jù)同步問題是指智能變電站二次設(shè)備需要的采樣數(shù)據(jù)是在同一個時間點上采得的，即采樣序列的時間同步以避免相位和幅值產(chǎn)生誤差。解決同步問題有插值計算法和同步脈沖法。

插值計算是由二次設(shè)備完成，根據(jù)互感器提供的若干個時間點上的采樣值，插值計算得到需要的時間點上的電壓、電流值。同步脈沖法則是使用統(tǒng)一的同步脈沖信號，電子互感器在送出的采樣值中打上時標(biāo)，提供給二次設(shè)備。同步脈沖可以通過主時鐘獲得，例如GPS接收機(jī)。為保證GPS接收機(jī)的正常工作，通常需要一個開放的整流輸出器與站電池連接。對于長距離和高精度要求的情形，應(yīng)采用光輸入。在沒有電磁干擾的環(huán)境下，低電壓輸入也是一個低成本高效的方案。

提供給合并單元的同步時鐘輸入可以是電氣連接的，也可以是光學(xué)連接的，而且必須遵循以下規(guī)范：

（1）觸發(fā)時刻：低電平到高電平的上升沿觸發(fā)。

（2）時鐘頻率：每秒鐘發(fā)出一個同步脈沖，無論輸入脈沖是否異常，合并單元都需要對同步脈沖做真實性核查。

當(dāng)同步時鐘采用光學(xué)輸入時，應(yīng)遵循以下規(guī)范：

（1）觸發(fā)水平：光強(qiáng)幅值的50%。

（2）應(yīng)使用同樣的光纖連接器件和光纖。

（3）脈沖持續(xù)時間th>10μs。

（4）脈沖間隙tl>500ms。

當(dāng)同步時鐘采用低電壓輸入時，應(yīng)遵循以下規(guī)范：

（1）電壓等級：10V或24V。

（2）觸發(fā)電平：5V。

（3）脈沖持續(xù)時間th>30ms。

（4）脈沖間隙tl>500ms。

（5）輸入電流范圍：1mA-20mA。

實際應(yīng)用中可將兩種方案結(jié)合起來，平時采用GPS脈沖對時，當(dāng)GPS接收機(jī)失效的時候，由二次設(shè)備進(jìn)行插值計算得到需要的時間點上的采樣值。當(dāng)傳統(tǒng)設(shè)備數(shù)據(jù)不具有GPS時標(biāo)的時候，也必須進(jìn)行插值計算，以滿足系統(tǒng)測量和控制的需要。

4 通信接口監(jiān)視及分析裝置設(shè)計

電子互感器協(xié)議接收與解析裝置由前端采集與后臺分析兩部分組成：前端采集負(fù)責(zé)ECT、EVT的編碼識別、解碼、封包及協(xié)議轉(zhuǎn)換功能；后臺分析完成ECT、EVT編碼的分析、顯示及電力數(shù)據(jù)的分析。

電子互感器監(jiān)視與分析裝置硬件原理總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示：

前置采集部分采用1U、19英寸機(jī)箱結(jié)構(gòu)，帶有8路FT3串行采集光口、2路100M光以太網(wǎng)口，能夠同時對8路互感器進(jìn)行監(jiān)視。

后臺分析采用3U、19英寸機(jī)箱結(jié)構(gòu)，內(nèi)置高性能嵌入式CPU，能夠滿足高速數(shù)據(jù)的處理。

ECT/EVT與測試設(shè)備之間的數(shù)字量采用串行數(shù)據(jù)傳輸，采用異步方式，傳輸介質(zhì)采用光纖傳輸。符合GB/T20840.8相關(guān)規(guī)定。支持符合GB/T18657.1的FT3的四種固定長度幀格式，具體如下：

（1）數(shù)字量傳輸幀格式-I（單相互感器）。

（2）數(shù)字量傳輸幀格式-II（三相電流互感器）。

（3）數(shù)字量傳輸幀格式-III（三相電壓互感器）。

（4）數(shù)字量傳輸幀格式-IV（三相電流電壓互感器）。

電子互感器與測試設(shè)備之間采用多模光纖，光纖接頭采用ST，支持的傳輸速率為2.0Mbit/s或其整數(shù)倍。采樣率為80點/周波，幀格式I、II、III的傳輸速率為2.0Mbit/s，幀格式IV的傳輸速率為4.0Mbit/s。采樣率為256點/周波，幀格式I、II、III的傳輸速率為6.0Mbit/s，幀格式IV的傳輸速率為8.0Mbit/s。

前置接收裝置采用TI公司高性能的32位DSP處理器，主頻高達(dá)600MHz，處理性能可達(dá)4800MIPS；內(nèi)置全雙工的自適應(yīng)以太網(wǎng)芯片；提供一個高性能FPGA芯片，強(qiáng)實時數(shù)據(jù)由FPGA編碼實現(xiàn)，接收同步基準(zhǔn)和采集器數(shù)據(jù)。使用6層電路板及表面貼裝技術(shù)，提高了裝置可靠性，可適用于需要數(shù)字量合并功能的場合，主要功能有：

（1）同步基準(zhǔn)輸入。裝置接入兩路同步基準(zhǔn)，提高裝置同步的可靠性。由同步基準(zhǔn)產(chǎn)生PPS秒脈沖，PPS到來時DSP翻轉(zhuǎn)重采樣的采樣序號。裝置利用同步時鐘（例如GPS系統(tǒng)的授時信號）作為數(shù)據(jù)采樣的基準(zhǔn)時鐘源。

PPS采用光信號，在低到高的脈沖上升沿觸發(fā)，合并單元應(yīng)作合理性檢查，驗明輸入脈沖是否有誤。

（2）晶振誤差補(bǔ)償。晶振的精度受環(huán)境溫度等因素影響，本裝置采用先進(jìn)的自適應(yīng)晶振誤差補(bǔ)償技術(shù)，大大提高了輸出數(shù)據(jù)的均勻性。

（3）重采樣。裝置所接的采集器發(fā)送報文時間要求有固定延時，采集器按固定延時發(fā)送報文，裝置在接收到各采集器輸入的報文后由重采樣模塊進(jìn)行重采樣，重采樣采用二元拉格郎日算法，數(shù)據(jù)滿足電力系統(tǒng)精度及實時性要求。

5 應(yīng)用與結(jié)論

本文對國內(nèi)主流電子互感器廠家數(shù)字通信接口規(guī)范進(jìn)行匯總分析，提出了滿足智能電網(wǎng)運行的電子互感器數(shù)字信號接口技術(shù)要求。依據(jù)此規(guī)范進(jìn)行了電子互感器數(shù)字通信接口監(jiān)視及分析裝置的軟硬件設(shè)計，實現(xiàn)電子互感器數(shù)字通信接口協(xié)議的報文接收與解析，及兼容性分析。

本裝置已經(jīng)在多個智能變電站工程中得到實際應(yīng)用，實現(xiàn)了電子互感器三種常見信號傳輸信號的測試分析，能夠直觀方式顯示FT3報文格式的電力實時波形，自動分析其編碼格式，并能夠顯示其速率。本文將對電子互感器數(shù)字通信接口技術(shù)成熟和電子互感器的應(yīng)用推廣起到推動作用。

參考文獻(xiàn)

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篇(4)

【關(guān)鍵詞】通信原理 學(xué)科教學(xué)知識 科學(xué)發(fā)展

【中圖分類號】G42 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）21-0051-03

信息社會，電子與通信技術(shù)的發(fā)展加快了人類社會的文明化進(jìn)程。在電子與通信類專業(yè)的課程結(jié)構(gòu)中，通信原理是極為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。該課程的教學(xué)任務(wù)在于講授通信系統(tǒng)的基本概念和基本原理，教學(xué)目的在于讓學(xué)生掌握通信系統(tǒng)的基本組成、理論原理、實現(xiàn)方法和系統(tǒng)性能，能夠在后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和工作中靈活應(yīng)用，并激發(fā)他們對通信學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情，使他們有足夠的自信和能力來適應(yīng)這一日新月異的領(lǐng)域。該課程內(nèi)容涉及隨機(jī)過程、復(fù)變函數(shù)與積分變換、信息論、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理等多方面的知識。

高等教育是人才培養(yǎng)的主渠道，而教師則是決定學(xué)校教育質(zhì)量的關(guān)鍵。在20世紀(jì)80年代的西方教師專業(yè)化運動中，美國斯坦福大學(xué)的Shulman教授提出了“學(xué)科教學(xué)知識”（Pedagogical Content Knowledge，PCK，也有人譯為教育學(xué)內(nèi)容知識、教學(xué)學(xué)科知識、學(xué)科內(nèi)容教學(xué)知識等）這一重要概念。舒爾曼認(rèn)為，學(xué)科教學(xué)知識是學(xué)科知識和教育學(xué)知識的特殊混合體，是教師對學(xué)科知識獨特的專業(yè)理解，為教師所特有，是“教師對如何幫助學(xué)生理解具體學(xué)科內(nèi)容而做出的理解”。學(xué)科教學(xué)知識使教師學(xué)會思考和組織學(xué)科理論的疑難研究和創(chuàng)新，使之與學(xué)習(xí)者多樣的興趣與不同的能力相適應(yīng)，從而組織教學(xué)。學(xué)科教學(xué)知識的提出，為教師的專業(yè)化發(fā)展提供了理論依據(jù)。學(xué)科教學(xué)知識是教師在教學(xué)中將特定的學(xué)科教學(xué)內(nèi)容加工轉(zhuǎn)化形成的、能為學(xué)生領(lǐng)悟的知識。學(xué)科教學(xué)知識的形成，需要教師首先對學(xué)科知識、教育理論、學(xué)生基礎(chǔ)、知識應(yīng)用等不斷進(jìn)行學(xué)習(xí)融合；其次對教學(xué)過程、教學(xué)效果反復(fù)歸納、總結(jié)，然后對教學(xué)經(jīng)驗不斷豐富，最終對教學(xué)水平不斷提高。因此，學(xué)科教學(xué)知識具有理論性、實踐性和個體性。學(xué)科教學(xué)知識的形成揭示了教師教學(xué)能力提高發(fā)展的復(fù)雜過程，使對提高教師教學(xué)能力和教學(xué)水平的研究更為深入與科學(xué)。因此，快速形成學(xué)科教學(xué)知識能力并科學(xué)發(fā)展，對一名新世紀(jì)的教師來說具有重要的現(xiàn)實意義。

在此，我們以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，按照“第一要義是發(fā)展，核心是以人為本，基本要求是全面協(xié)調(diào)可持續(xù)，根本方法是統(tǒng)籌兼顧”的要求，本著遵循教學(xué)規(guī)律、提高教學(xué)質(zhì)量的原則，通過加強(qiáng)教師學(xué)科教學(xué)知識，對通信原理課程教學(xué)進(jìn)行積極的探索。

一 以人為本，要樹立以學(xué)生為主體的教育理念

以人為本，體現(xiàn)在課程教學(xué)中就是要以學(xué)生為主體，以使學(xué)生理解掌握課程內(nèi)容為目的，以提高通信原理課程教學(xué)質(zhì)量為基礎(chǔ)，圍繞學(xué)生成才組織教學(xué)活動，構(gòu)建以“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的新型教學(xué)模式。這就要求我們在教學(xué)過程中注重以下三點：

1.尊重學(xué)生的人格

教學(xué)過程是師生交往、積極互動、共同提高的過程，是教師教與學(xué)生學(xué)的和諧統(tǒng)一。因此，教師要尊重學(xué)生、愛護(hù)學(xué)生，形成“民主平等、尊師愛生、情感交融、協(xié)力合作”的新型師生關(guān)系。師生在人格上是平等的，在課堂活動中是民主的，在相處的氛圍中是融洽的，這樣有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性，提高課堂教學(xué)效果。

2.珍惜學(xué)生的學(xué)習(xí)機(jī)會

學(xué)生來校學(xué)習(xí)機(jī)會難得，作為教師要認(rèn)真?zhèn)浜妹恳惶谜n、講好每一堂課，使每一堂課學(xué)生都能有所收獲。這就要求廣泛搜集課程資料，融會貫通地講授內(nèi)容，設(shè)計構(gòu)思好講授方法。教師在備課時，可以進(jìn)行換位思考，即將自己扮演成學(xué)生的角色，感受學(xué)生的困惑，思考講解的技巧，做到有的放矢，尋找到最佳的切入點和突破口，目的是使學(xué)生更好地理解知識要點，攻克知識難點，在最短的時間內(nèi)收到最佳的教學(xué)效果。

3.調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性

課堂教學(xué)是學(xué)校教育的主陣地、是學(xué)生掌握知識的主渠道，如何有效地提高課堂教學(xué)效果，是每位教師的職責(zé)和義務(wù)。因此，在教學(xué)過程中要采取合適的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在通信原理的實際課程教學(xué)中，我們實施了啟發(fā)式、討論式、設(shè)計式、情境式、協(xié)同式等教學(xué)方法，尤其是備課時采用換位思考法做了充分的教學(xué)準(zhǔn)備，極大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性，收到了良好的教學(xué)效果。

二 全面協(xié)調(diào)，統(tǒng)籌處理五個關(guān)系，搞好課程教學(xué)

在課程教學(xué)中，目前普遍存在的問題是知識的無限性與課時的有限性、科技發(fā)展的快速性與教學(xué)內(nèi)容的相對滯后性之間的矛盾。通信原理課程教學(xué)同樣如此，為此我們必須認(rèn)真進(jìn)行課程改革：（1）明確該課程在整個課程體系（即學(xué)生知識結(jié)構(gòu)）中的地位和作用；（2）研究和處理該課程與其他相關(guān)課程之間的內(nèi)容接口聯(lián)系；（3）對現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行推陳出新，及時跟蹤學(xué)術(shù)發(fā)展動態(tài)。在這樣的統(tǒng)一思想下，必須注重協(xié)調(diào)處理好以下五個關(guān)系。

1.教學(xué)內(nèi)容與授課學(xué)時數(shù)的關(guān)系

在課堂授課中，我們選用的是樊昌信教授主編的《通信原理》（第六版），這是國家十一五規(guī)劃教材，也是眾多院校通信專業(yè)研究生入學(xué)考試的指定參考教材，內(nèi)容豐富翔實、理論體系完整、知識點覆蓋面廣。內(nèi)容主要包括通信基礎(chǔ)知識與模擬通信原理、數(shù)字和模擬信號的數(shù)字傳輸以及數(shù)字信號的最佳接收原理、數(shù)字通信中的編碼和同步技術(shù)等三部分，推薦學(xué)時為90學(xué)時。而本校教學(xué)計劃中規(guī)定為80學(xué)時，其中還有20學(xué)時的實驗教學(xué)，理論講授只有60學(xué)時。因此，根據(jù)前后課程的設(shè)置，跳過確知信號這一章。考慮到《通信原理》的很多章節(jié)中（尤其是信號檢測）都會用到隨機(jī)過程的知識，隨機(jī)信號分析既是通信原理的分析方法，也是其技術(shù)基礎(chǔ)，故進(jìn)行了重點講授。同時將信道編碼放在后續(xù)課程“信息論與編碼”中講授，這樣能在有限的學(xué)時內(nèi)將課程的主要內(nèi)容講深、講透，將知識點融會貫通。

2.核心內(nèi)容與拓展知識的關(guān)系

通信原理課程自身特點顯著——抽象概念多、數(shù)學(xué)推導(dǎo)多、邏輯性強(qiáng)，是后續(xù)多門課程的基礎(chǔ)，教師在教學(xué)中必須緊緊抓住核心內(nèi)容。段梅梅在《傳道、授業(yè)、解惑在“通信原理”課程教學(xué)中的應(yīng)用》一文中指出，“道”是通信原理的精髓，即通信中最基本的原理和核心觀點；“業(yè)”是通信原理的基本研究方法、基本性能指標(biāo)和知識體系；“惑”是學(xué)生理解上的難點和實踐中遇到的問題。在授課過程中，教師可以按照傳“道”、授“業(yè)”、解“惑”，將核心目標(biāo)講清、講透，使學(xué)生理解掌握。如在數(shù)字調(diào)制中，2ASK、2FSK、2PSK是多進(jìn)制調(diào)制和新型調(diào)制技術(shù)的基礎(chǔ)，我們從數(shù)學(xué)原理、實現(xiàn)方法、解調(diào)方法、功率譜、帶寬、抗噪聲性能等逐一分析，相互比較，使學(xué)生不僅理解了三種調(diào)制原理調(diào)制方法，而且明確了相互關(guān)系和各自特點。同時，隨著移動通信、衛(wèi)星通信和計算機(jī)通信技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，新的數(shù)字載波調(diào)制技術(shù)不斷涌現(xiàn)，因此對多進(jìn)制調(diào)制和新的調(diào)制技術(shù)在課堂上進(jìn)行了適當(dāng)介紹，并指定相關(guān)參考書，由學(xué)生自學(xué)，教師輔導(dǎo)答疑。

3.傳統(tǒng)教學(xué)方法與現(xiàn)代教學(xué)方法的關(guān)系

傳統(tǒng)教學(xué)方法主要是指在課堂上教師講、學(xué)生聽、進(jìn)行知識灌輸?shù)囊环N教學(xué)方法。該方法的教學(xué)過程和結(jié)果往往是教師滿堂灌、學(xué)生被動學(xué)、學(xué)生興趣低、教學(xué)效果差。而現(xiàn)代教學(xué)方法則強(qiáng)調(diào)實行啟發(fā)式和討論式教學(xué)，教師在課堂上注重思路明晰、突出重點；注重與學(xué)生互動、調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；注重引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。在通信原理教學(xué)中，我們試行了“基于問題式學(xué)習(xí)”（Problem Based on Learning，簡稱PBL）的教學(xué)方法，設(shè)置了“抓住一個主線——抗干擾，理解兩個指標(biāo)——有效性和可靠性，掌握三種調(diào)制——幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制，把握四個準(zhǔn)則——香農(nóng)公式、奈奎斯特第一準(zhǔn)則、奈奎斯特第二準(zhǔn)則和抽樣定理”等核心問題，由學(xué)生根據(jù)課程內(nèi)容查閱相關(guān)資料進(jìn)行歸納總結(jié)，最終使學(xué)生能縱橫聯(lián)想、前后貫通，加深對課程內(nèi)容的理解、掌握。

4.常規(guī)實驗與虛擬實驗的關(guān)系

實驗教學(xué)是驗證和加深課堂講授知識、提高學(xué)生對抽象概念理解能力的一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)。通信原理安排了20學(xué)時、共5個實驗，包括三部分實驗內(nèi)容。第一部分以驗證性實驗為主，如普通雙邊帶調(diào)幅與解調(diào)實驗、2ASK、2FSK、2PSK（2DPSK）調(diào)制解調(diào)實驗、脈沖幅度調(diào)制解調(diào)實驗、脈沖編碼調(diào)制解調(diào)實驗等，重點是形象直觀地演示調(diào)制解調(diào)的原理，使學(xué)生加深對知識的理解。這些實驗在課堂講授后立即進(jìn)行，使理論課和實驗課相得益彰。第二部分是綜合性實驗，如數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)實驗、模擬通信系統(tǒng)實驗、數(shù)字和模擬通信終端實驗等，重點是使學(xué)生了解通信系統(tǒng)中的若干變換與反變換，掌握系統(tǒng)的概念。第三部分是開放性實驗，我們將剩余實驗開放，學(xué)生可根據(jù)個人的興趣愛好進(jìn)行選做，也可自行擬定實驗題目和實驗內(nèi)容。此外，考慮到通信原理內(nèi)容豐富，可做多個驗證型和綜合設(shè)計性實驗，但學(xué)時有限，只能重點選做。因此，在后續(xù)課程MATLAB語言及應(yīng)用中，利用通信工具箱中的信源編碼、糾錯編碼、信道、調(diào)制解調(diào)等庫函數(shù)和模塊開設(shè)了通信原理的計算機(jī)仿真實驗，對其硬件實驗進(jìn)行了補(bǔ)充和完善。

5.現(xiàn)代教學(xué)手段與傳統(tǒng)教學(xué)手段的關(guān)系

教學(xué)手段是完成教務(wù)任務(wù)、實現(xiàn)教學(xué)目的的重要途徑。傳統(tǒng)教學(xué)手段（主要是指黑板加粉筆）和現(xiàn)代教學(xué)手段（主要是指多媒體課件）各有利弊：前者清晰易懂，適用于講授數(shù)學(xué)推導(dǎo)和理論性強(qiáng)的課程，學(xué)生能緊跟教師思路，邊記筆記邊理解；后者形象直觀，信息量大，適用于介紹性多、公式推導(dǎo)少的課程。在授課過程中要根據(jù)不同課程的性質(zhì)和特點，選用不同的教學(xué)手段，并注重兩者的交叉使用。在通信原理教學(xué)中，我們根據(jù)不同章節(jié)內(nèi)容選用了多種教學(xué)手段。如幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制，其理論性強(qiáng)、數(shù)學(xué)推導(dǎo)較多。教學(xué)手段以板書為主，輔以多媒體課件顯示其調(diào)制波形，并利用Flas效果模擬，使枯燥的原理教學(xué)變得直觀具體、生動形象；也使學(xué)生學(xué)有興趣、理解全面、記憶深刻。而在講授緒論時，介紹性內(nèi)容偏多，則以多媒體課件為主。在講授數(shù)字信號的最佳接收時，則全部采用板書進(jìn)行。

三 可持續(xù)發(fā)展，加強(qiáng)課程學(xué)科教學(xué)知識的應(yīng)用

講授通信原理課程的教師應(yīng)不斷加強(qiáng)學(xué)科教學(xué)知識，并能熟練地運用于教學(xué)實踐活動中。一方面要強(qiáng)調(diào)基本理論、方法的分析，重點培養(yǎng)學(xué)生的思考能力；另一方面必須加強(qiáng)實驗教學(xué)和實際訓(xùn)練環(huán)節(jié)，重點是培養(yǎng)崗位技能。該課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生掌握典型數(shù)字通信系統(tǒng)的組成、工作原理、性能特點、基本分析方法和實驗技能等，熟悉當(dāng)前數(shù)字通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀和最新進(jìn)展。核心是教授學(xué)生通信知識，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)識素養(yǎng)，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。

1.學(xué)科知識傳授方面，教學(xué)重點放在數(shù)字通信系統(tǒng)部分

“通信原理”課程內(nèi)容包括通信的基本理論、模擬調(diào)制、數(shù)字傳輸、編碼技術(shù)幾大部分。由于現(xiàn)代通信的發(fā)展方向是數(shù)字通信，因此，教學(xué)重點應(yīng)在數(shù)字通信系統(tǒng)部分。在課程的開始階段，讓學(xué)生準(zhǔn)確把握數(shù)字通信系統(tǒng)的組成、各模塊的功能，使學(xué)生能把課程的重點內(nèi)容有機(jī)地聯(lián)系起來。在學(xué)習(xí)具體知識點時，能明確它們在通信系統(tǒng)中所起的作用，收到“既見樹木，又見森林”的效果?！巴ㄐ旁怼笔且婚T理論和實踐并重的課程，在理論教學(xué)方面，要讓學(xué)生掌握通信系統(tǒng)的基本組成、基本原理和分析方法。為了提高教學(xué)效果，在課堂上可以采用設(shè)問思考和逆向思考提問等教學(xué)方法，引發(fā)學(xué)生思考，啟迪學(xué)生思維，激起學(xué)生的求知欲。在教學(xué)過程中，注意觀察學(xué)生的理解能力。在備課時，采用換位思考法，感受學(xué)生的困惑，考慮講解的技巧，以最短的授課時間收到最佳的教學(xué)效果。同時，根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，注意將學(xué)生自學(xué)知識和精講重難點結(jié)合起來。在每章或小節(jié)結(jié)束時，注意及時進(jìn)行課程總結(jié)，使學(xué)生鞏固所學(xué)內(nèi)容，便于進(jìn)行后續(xù)學(xué)習(xí)。

2.介紹新技術(shù)、新知識，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

“通信原理”是通信專業(yè)的基礎(chǔ)課程，最新科技與成果很難及時寫入教材，用什么教材講什么內(nèi)容的傳統(tǒng)也使得學(xué)生對新科技、新成果知之較少。而通信的發(fā)展日新月異，新技術(shù)層出不窮，如何在有限的課時里讓學(xué)生既能掌握通信基本理論，又盡量領(lǐng)悟更多通信方面的新理論和新技術(shù)是教學(xué)中需要解決的問題之一。我們在教學(xué)中必須以教材內(nèi)容為主線，穿插講授最新科技知識。如在講解通信原理基本理論的同時，介紹移動通信的發(fā)展?fàn)顩r、移動通信中常用多址方式、3G技術(shù)等內(nèi)容，既能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開拓其視野，又能為他們將來從事新領(lǐng)域的研究指明方向。

3.通過多媒體和仿真輔助教學(xué)，加深對基本原理的理解

廣泛采用多媒體教學(xué)，并在課件設(shè)計上注意體現(xiàn)知識的建構(gòu)過程，重視知識要點的剖析，提高學(xué)生主體參與度；在課堂講解上，注意及時提煉重點知識，避免讓學(xué)生只看不思考，便于學(xué)生理解掌握原理，從而促成傳統(tǒng)教學(xué)和多媒體教學(xué)優(yōu)勢互補(bǔ)；同時，利用仿真軟件對通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真演示，提高學(xué)生的理解力，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)觀。

4.加強(qiáng)教學(xué)實踐，鞏固所學(xué)內(nèi)容

“通信原理”是一門實驗性很強(qiáng)的課程，為了幫助學(xué)生鞏固所學(xué)內(nèi)容、加深理解，筆者在教學(xué)中采用兩種方法來提高教學(xué)效果。第一，利用現(xiàn)有的實驗設(shè)備精心設(shè)計實驗內(nèi)容；第二，利用MATLAB仿真軟件編寫仿真程序，并課堂演示。如仿真實現(xiàn)多種解調(diào)方式的誤碼率曲線，可以讓學(xué)生直觀地了解它們之間的性能差異，體會“面對面”交流的樂趣。而編程基礎(chǔ)較好的學(xué)生可以開發(fā)簡單的數(shù)字通信系統(tǒng)，重點讓學(xué)生練習(xí)使用信源編碼信道及接收機(jī)的仿真實現(xiàn)等。這樣，不僅能提高學(xué)生的編程能力，而且還加深他們對整個通信系統(tǒng)的理解。

四 結(jié)束語

“通信原理”是信息化技術(shù)的一個重要基礎(chǔ)，隨著信息化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，必將發(fā)揮更加重要的作用。而這將引發(fā)從教學(xué)對象到教學(xué)內(nèi)容的一系列變革。因此，我們必須與時俱進(jìn)，以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，牢固樹立以學(xué)生為主體的教育理念，全面協(xié)調(diào)、統(tǒng)籌處理好五個關(guān)系，搞好課程教學(xué)；必須要加強(qiáng)課程學(xué)科教學(xué)知識的應(yīng)用、因材施教、靈活配置、創(chuàng)新應(yīng)用教學(xué)方法，上好每一堂課。只有這樣，才能實現(xiàn)課程教學(xué)的可持續(xù)發(fā)展。

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篇(5)

經(jīng)過多年的培養(yǎng)和引進(jìn)，本團(tuán)隊已經(jīng)構(gòu)建了較合理的師資隊伍結(jié)構(gòu)和比較扎實的師資基礎(chǔ)，建立起一支具備扎實理論基礎(chǔ)與豐富工程實踐經(jīng)驗的“雙師型”專業(yè)教師隊伍。近年來，聘用有豐富實踐經(jīng)驗、國內(nèi)外知名高校的高學(xué)歷、高水平的青年教師加入教學(xué)團(tuán)隊，近3年派遣1位中青年教師到美國做高級訪問學(xué)者，3位年輕教師到知名大學(xué)繼續(xù)深造。采取措施積極培養(yǎng)教師的職業(yè)責(zé)任感以及寬廣的國際視野，同時還聘請有豐富工程實際經(jīng)驗的工程師來校教學(xué)和指導(dǎo)學(xué)生。逐步提升專業(yè)教師工程實踐能力，選派1—2名教師到企業(yè)頂崗實訓(xùn)，參與企業(yè)技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品研制，提高其工程實踐能力。逐步改變現(xiàn)行以科研項目和為主的教師業(yè)績和學(xué)術(shù)水平評價體系，充分發(fā)揮和肯定部分工程實踐能力強(qiáng)的教師在學(xué)生培養(yǎng)過程中的積極作用。鼓勵年輕教師到企業(yè)進(jìn)行工程實踐訓(xùn)練或從事工程科技項目開發(fā)和工程項目設(shè)計，以加強(qiáng)自身的工程實踐能力，并爭取獲得工程師或高級工程師職稱。從現(xiàn)有合作企業(yè)中選聘具有豐富工程實踐經(jīng)驗的技術(shù)骨干，作為學(xué)生的“企業(yè)導(dǎo)師”參與實踐指導(dǎo)。注重引進(jìn)有企業(yè)工作經(jīng)歷的高級工程師及參與過企業(yè)項目研發(fā)的博士畢業(yè)生，以提高師資隊伍整體工程實踐能力。設(shè)計“知識—能力—品格”一體化培養(yǎng)的教學(xué)模式借鑒先進(jìn)的工程教育改革理念，結(jié)合本校的特色和人才培養(yǎng)定位，依托學(xué)校人才培養(yǎng)管理體系和架構(gòu)，設(shè)計“知識—能力—品格”一體化培養(yǎng)的課程模式，以學(xué)生的理論知識、個人素質(zhì)、發(fā)展能力、團(tuán)隊協(xié)作能力和在企業(yè)與社會環(huán)境下的工程綜合能力為培養(yǎng)目標(biāo)，加強(qiáng)工程實踐能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練。為了增強(qiáng)各個課程之間的聯(lián)系，克服現(xiàn)有的以考試為驅(qū)動的教學(xué)模式的弊端(重理論輕實踐、重知識學(xué)習(xí)輕知識應(yīng)用)，本課程增開一系列專題教學(xué)環(huán)節(jié)，將各章節(jié)知識點進(jìn)行滲透、融合，設(shè)置一系列專題，以增加章節(jié)之間的聯(lián)系，強(qiáng)化知識的應(yīng)用。同時將幾個相關(guān)專題整合為一個實訓(xùn)(工程)項目，每個項目都有明確的訓(xùn)練目標(biāo)和訓(xùn)練形式，由相應(yīng)的核心章節(jié)和若干專題來支撐。項目以接受任務(wù)開始，以完成項目為目標(biāo)展開學(xué)習(xí)，以完成項目設(shè)計為考核方式，構(gòu)建一種項目(任務(wù))驅(qū)動型的綜合培養(yǎng)方案。綜上所述，在原來的教學(xué)模式基礎(chǔ)上，增加了專題教學(xué)、項目實訓(xùn)和參加競賽三個實踐性較強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，有利于學(xué)生將所學(xué)知識融合在一起，提高知識的應(yīng)用能力，增強(qiáng)工程經(jīng)驗。有教學(xué)模式和改革后的教學(xué)模式的關(guān)系。建立起“組合合理、引入有效、結(jié)合市場”的教學(xué)環(huán)節(jié)(1)組合合理。課程組織按模擬通信系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)的組成順序講授，模擬通信系統(tǒng)作為獨立的章節(jié)進(jìn)行處理，數(shù)字通信系統(tǒng)按信源編碼、基帶傳輸系統(tǒng)、頻帶調(diào)制系統(tǒng)、最佳接收、信道編碼和同步系統(tǒng)進(jìn)行講述，通過該方法使學(xué)生容易循序漸進(jìn)地建立整個通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)聯(lián)系，不會造成對通信系統(tǒng)組成支離破碎的理解，能夠很好地建立起對課程核心的理解。(2)引入有效。課堂的引入要設(shè)計得當(dāng)，銜接好前次課程的內(nèi)容，例如如何利用信號與系統(tǒng)知識實現(xiàn)本課程的信號處理，如何利用數(shù)字電路、模擬電子線路、通信電子線路的知識實現(xiàn)通信系統(tǒng)的功能等，再如實現(xiàn)差分編碼可以教授學(xué)生如何用編程方法或硬件D觸發(fā)器方法設(shè)計實現(xiàn)要求的功能。(3)結(jié)合市場。適應(yīng)市場需求，把產(chǎn)品引入課程中。學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識的同時，了解市場相關(guān)產(chǎn)品的動態(tài)，熟悉產(chǎn)品的功能和使用范圍，也促使學(xué)生更加樂意完成書本的知識點轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用的過程，激發(fā)他們的探索欲望。同時，筆者在教學(xué)中，也經(jīng)常把自身與企業(yè)合作的項目拿到課堂進(jìn)行分析，從項目的創(chuàng)新型和技術(shù)指標(biāo)等方面去拓展學(xué)生的專業(yè)知識面，讓整個課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容更加豐富。這些措施對教師掌握新技術(shù)的要求大大提高，同時要求教師對前續(xù)課程有很深的了解。課程組教師都要求有講授前續(xù)一些課程的經(jīng)歷，大大提高教師鉆研技術(shù)的興趣，基本消除了從書本到書本、從理論到理論的枯燥的教學(xué)過程，真正發(fā)揮本課程的承上啟下的作用。

搭建好“基礎(chǔ)訓(xùn)練和創(chuàng)新實踐相結(jié)合”的校內(nèi)外實踐平臺實驗環(huán)節(jié)是工科學(xué)生最重要的教學(xué)環(huán)節(jié)之一，是理論聯(lián)系實際發(fā)揮學(xué)生創(chuàng)造性的重要過程，是理論應(yīng)用到解決實際工程技術(shù)問題的關(guān)鍵手段。通信系統(tǒng)的研究設(shè)計首先是理論方面的研究，要求學(xué)生能夠很好掌握和應(yīng)用通信的基礎(chǔ)理論，而后能夠利用仿真手段評估理論可行性和先進(jìn)性，并能夠靈活應(yīng)用所學(xué)技術(shù)實現(xiàn)自己的研究設(shè)計。為此，通過對多年的教學(xué)研究總結(jié)，本團(tuán)隊在通信原理實驗中將基礎(chǔ)訓(xùn)練、單元訓(xùn)練、綜合訓(xùn)練相結(jié)合，驗證實驗與設(shè)計實驗相結(jié)合，最終達(dá)到使學(xué)生對通信系統(tǒng)有一個全面了解的基礎(chǔ)上，通過“搭積木”的方式，完成通信系統(tǒng)的原理性設(shè)計與實現(xiàn)。在實驗平臺的搭建上形成如下特點:第一，硬件平臺采用模塊化設(shè)計，可支持“通信原理”中的各類模擬、數(shù)字通信的單元實驗、平臺中的各種接口支持各類波形的觀測，強(qiáng)化和提升學(xué)生對基本概念的理解;第二，更加注重基礎(chǔ)實驗的訓(xùn)練與升華，如對PCM、DPCM、CVSD、ASK、FSK、PSK(DPSK)、MSK、GMSK、QPSK、QAM編解碼等實驗進(jìn)行扎實訓(xùn)練過關(guān)，在完成基礎(chǔ)實驗的基礎(chǔ)上，可讓學(xué)生根據(jù)自己的能力特點，適當(dāng)選做一些設(shè)計性的課題，比如基于單片機(jī)(ARM)、A/D、DA、FPGA的數(shù)字振蕩器的設(shè)計，各類調(diào)制解調(diào)通信實驗等;第三，實驗平臺配合將學(xué)院建設(shè)的“無線通信技術(shù)研發(fā)與測試平臺”，利用AgilentADS通信系統(tǒng)設(shè)計仿真軟件，將信號發(fā)生器、示波器、頻譜分析儀集中在一起，在取代傳統(tǒng)示波器和替代高檔頻譜分析儀的基礎(chǔ)上，可完成較復(fù)雜的數(shù)字通信綜合實驗，如信噪比對模擬、數(shù)字基帶調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的傳輸誤碼率影響的研究、現(xiàn)代數(shù)字解調(diào)實驗等教學(xué)內(nèi)容，其中ADS軟件系統(tǒng)主要有通信系統(tǒng)仿真軟件包(E8852A)、射頻微波電路設(shè)計軟件包(E9004A－AK6)、3GPPWCDMA設(shè)計庫(E8875A)、高級通信系統(tǒng)模型庫(E8827A)等，該平臺使學(xué)生能夠接觸到業(yè)界最先進(jìn)的工具，取得良好的效果;第四，加強(qiáng)校外實踐基地的建設(shè)，推進(jìn)與廈門市電信局、聯(lián)想移動通信科技有限公司、廈門市華泰視通科技有限公司、廈門工程機(jī)械股份有限公司、廈華恒達(dá)數(shù)據(jù)通訊設(shè)備有限公司等多家單位的合作，建立長期穩(wěn)定的校外實習(xí)基地，開展實踐教學(xué)活動，促進(jìn)本課程校外實踐基地的建設(shè)。

筆者根據(jù)集美大學(xué)近幾年來的“通信原理”教學(xué)實踐，適應(yīng)通信新技術(shù)發(fā)展需要進(jìn)行課程改革，取得良好的教學(xué)效果，促進(jìn)了學(xué)生對通信原理課程內(nèi)涵的深刻理解和對該課程知識體系的良好掌握，提高了學(xué)生的實際動手能力，較好地激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造性和學(xué)習(xí)興趣。

作者：陳朝陽 劉璟 查時應(yīng) 單位：集美大學(xué)信息工程學(xué)院 上海遠(yuǎn)洋海事培訓(xùn)中心

篇(6)

關(guān)鍵詞：直接數(shù)字通信；USB；設(shè)計

一、直接數(shù)字通信設(shè)計中應(yīng)用USB技術(shù)的優(yōu)勢

近幾年隨著無線技術(shù)的快速發(fā)展，無線USB接口技術(shù)也應(yīng)運而生。無線USB是基于超寬帶無線通信技術(shù)（Ultra WideBand，UWB）技術(shù)的寬頻帶、低功率譜密度優(yōu)點。隨著各種類型的USB外設(shè)（如USB閃存盤、USB視頻頭、USB鼠標(biāo)等）的陸續(xù)出現(xiàn)，USB通信的優(yōu)點越來越廣泛的被人們所熟知，將外設(shè)連接到計算機(jī)時，USB接口成為優(yōu)先的選擇，USB總線主要具有以下優(yōu)點：

（1）使用方便：設(shè)備自動識別，自動安裝驅(qū)動程序，支持動態(tài)接入。

（2）應(yīng)用范圍廣：傳輸速率從幾Kb/s至幾百Mb/s；同一組總線上可以同時支持同步和異步傳輸類型；支持對多個設(shè)備的同時操作（多連接）；支持多達(dá)127個物理外設(shè)；支持在主機(jī)和設(shè)備間多個數(shù)據(jù)和消息流的傳輸。

（3）靈活性高：可以有很多不同大小的分組，并允許在一定范圍內(nèi)選擇設(shè)備的緩沖區(qū)；通過支持不同的分組緩沖區(qū)和時延要求，支持不同數(shù)據(jù)傳輸速率的設(shè)備。

（4）傳輸可靠性高：協(xié)議中包含錯誤檢測機(jī)制。

二、直接數(shù)字通信設(shè)計

（一）USB控制系統(tǒng)設(shè)計

USB接口引擎的芯片僅處理USB標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議包的通信；具有結(jié)構(gòu)相對簡單、靈活性高、設(shè)計復(fù)雜性低的特點。本文遵照USB協(xié)議的定義，參考市場上已有的USB IP核，可以分析出一個USB設(shè)備控制器應(yīng)具有如下主要功能：協(xié)議數(shù)據(jù)翻譯、總線上事件檢測、事務(wù)傳輸控制。

協(xié)議數(shù)據(jù)翻譯：由于USB數(shù)據(jù)傳輸采用反向不歸零（None-Return to Zero Inverted，NRZI）編碼，并有位填充，所以在發(fā)送或接收串行數(shù)據(jù)時需要進(jìn)行編碼與解碼。數(shù)據(jù)在控制器內(nèi)傳輸時以字節(jié)為單位，因此還需要進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換。USB數(shù)據(jù)以包為單位在總線上傳輸，在進(jìn)行NRZI解碼后需要識別數(shù)據(jù)包開始、結(jié)束標(biāo)志數(shù)據(jù)校驗采用循環(huán)冗余校驗（Cyclic Redundancy Check，CRC）方法，在接收或發(fā)送數(shù)據(jù)時需要進(jìn)行相應(yīng)的CRC校驗。

總線上事件檢測：對于USB總線事件需要進(jìn)行檢測與確定，完成在各狀態(tài)之間正確轉(zhuǎn)換。USB事務(wù)傳輸控制：不同類型的USB事務(wù)有不同的傳輸控制機(jī)制，需要根據(jù)USB協(xié)議中所規(guī)定的順序來收發(fā)一系列USB包，完成一次事務(wù)傳輸所以，USB設(shè)備控制器要做到能夠正確識別由主機(jī)發(fā)來的各種包，并能根據(jù)傳輸機(jī)制做出正確處理。

物理層包括收發(fā)器和UTMI兩部分，其中收發(fā)器采用Agere Systems公司的芯片USS2X1A 8-bit，它的主要功能包括包開始（Start of Packet，SOP）和包結(jié)束（End of Packet，EOP）信號的檢測和產(chǎn)生時鐘恢復(fù)，即時鐘和數(shù)據(jù)的分離和提?。籒AZI編碼和解碼；填充位的插入和刪除；串/并和并/串轉(zhuǎn)換；填充位錯誤和EOP錯誤的檢測。UTMI模塊實現(xiàn)總線上事件檢測功能，完成USB設(shè)備各狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。該部分對USB數(shù)據(jù)并不進(jìn)行處理，僅負(fù)責(zé)收發(fā)器和協(xié)議層PL模塊之間的數(shù)據(jù)傳遞。

控制器將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量直接存儲到FIFO存儲區(qū)中，也可以讀取FIFO存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)并輸出到外部I/O接口。從而在單片F(xiàn)PGA上控制伺服系統(tǒng)所有信號。

USB設(shè)備控制器的核心部分是協(xié)議層SIE模塊，它主要完成USB事務(wù)傳輸控制功能。協(xié)議層SIE對于UTMI傳遞過來的USB包要能進(jìn)行識別和翻譯。

端點控制模塊用于端點的選擇及端點訪問控制，USB核支持多達(dá)16個端點，實際使用時端點數(shù)目可設(shè)置。控制器都必須通過對端點寄存器讀寫來進(jìn)行控制。此模塊是由端點和狀態(tài)寄存器構(gòu)成，存放各種狀態(tài)信息和事件數(shù)據(jù)。

每個端點分別定義一套設(shè)置和功能相同但地址不同的寄存器，以端點0為例，它包括端點0狀態(tài)控制寄存器（EP0_CSR），記錄了端點狀態(tài)，包括端點號、端點類型和傳輸類型等一些狀態(tài)屬性的信息。

USB規(guī)范參照網(wǎng)絡(luò)中的開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（Open System Interconnect Reference Model，OSI）采用了分層描述。USB規(guī)范把USB系統(tǒng)分為三層，即接口層、設(shè)備層和應(yīng)用層。

（二）物理層面的數(shù)字部分設(shè)計

USB接口的物理層包括數(shù)字和模擬兩部分。本文只實現(xiàn)了物理層的數(shù)字部分。UTMI模塊含有接收狀態(tài)機(jī)、發(fā)送狀態(tài)機(jī)、接口狀態(tài)引擎和速度識別引擎4部分組成。接收/發(fā)送狀態(tài)機(jī)分別為接收和發(fā)送數(shù)據(jù)部分的核心控制邏輯，控制著對數(shù)據(jù)操作的順序，接口狀態(tài)引擎用于跟蹤接口的各狀態(tài)信息，它可以控制串行通信芯片的掛起/恢復(fù)工作模塊，還可以控制芯片的全速/高速通信速率的轉(zhuǎn)換。接口狀態(tài)引擎子模塊采用一個內(nèi)部狀態(tài)機(jī)保持各狀態(tài)信息和芯片操作模塊轉(zhuǎn)換的信息。這些信息放在狀態(tài)寄存器中。速度識別引擎用來判斷串行數(shù)據(jù)通信的速率，并處理芯片掛起和復(fù)位操作的數(shù)據(jù)流方向。

（三）串行接口引擎即協(xié)議層設(shè)計

設(shè)備控制器的核心部分是串行接口引擎即協(xié)議層模塊，它主要完成USB事務(wù)傳輸控制功能。協(xié)議層對于UTMI接口傳遞過來的USB包要能進(jìn)行識別和翻譯。同時該模塊判斷出當(dāng)前的傳輸事務(wù)是何種類型，根據(jù)USB事務(wù)傳輸機(jī)制適時發(fā)送正確的USB包，由收發(fā)器傳遞給UTMI模塊處理。該模塊的結(jié)構(gòu)主要包括：打包模塊、解包模塊和協(xié)議引擎模塊。協(xié)議層中的打包模塊專門負(fù)責(zé)組裝USB包，如果有需要發(fā)送的USB包，則送往打包模塊組裝，先組裝包頭，插入適當(dāng)?shù)腜ID，然后加入數(shù)據(jù)字段和校驗字段。

如果有UTMI模塊傳遞過來的USB包，則送往解包模塊拆裝，先解碼出PID，八位PID的低四位得到PID，通過USB2.0協(xié)議的PID類型定義譯出PID，再對其后的數(shù)據(jù)字段進(jìn)行校驗并和包中校驗字段比較。

（四）控制設(shè)備傳輸層面設(shè)計

應(yīng)用層不負(fù)責(zé)具體的傳輸，它控制設(shè)備傳輸哪些數(shù)據(jù)，由主機(jī)的用戶軟件和設(shè)備的功能單元組成，功能單元是用戶軟件對USB設(shè)備的抽象。設(shè)備的功能主要在這一層上實現(xiàn)。功能單元提供每個USB設(shè)備所需的特定功能，主機(jī)端包括用戶軟件和設(shè)備驅(qū)動程序，設(shè)備端的功能由功能單元來實現(xiàn)，他們之間的聯(lián)系看作是邏輯上的數(shù)據(jù)流。

數(shù)控系統(tǒng)的性能一定程度上是由系統(tǒng)參數(shù)決定，如何正確傳輸和設(shè)置這些參數(shù)是也是實現(xiàn)直接數(shù)字通信的關(guān)鍵問題，參數(shù)的正確傳輸與否直接影響機(jī)床正常的工作及其性能的發(fā)揮。通常一個數(shù)控系統(tǒng)都有大量參數(shù)，少則幾十個，多則上千，這里我們僅選取一個關(guān)鍵參數(shù)的傳輸來說明數(shù)據(jù) 如何在這一層上進(jìn)行傳輸。

在完成以上物理層和協(xié)議層的設(shè)計后，首先根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)把由一組指令實現(xiàn)的某種功能對應(yīng)的程序存入存儲器中，用一個命令代表這些功能。編寫控制程序時只要寫出該代表命令，就能實現(xiàn)這些功能。

參數(shù)的存儲由于數(shù)控機(jī)床的參數(shù)是需要根據(jù)機(jī)床的狀況進(jìn)行更改的，所以參數(shù)都保存在可讀寫的存儲區(qū)內(nèi)。本文設(shè)計了16個端點，每個端點的存儲區(qū)都可以存參數(shù)、程序、參數(shù)等數(shù)據(jù)。系統(tǒng)當(dāng)前的數(shù)據(jù)可以存放在任何一個區(qū)中，也可以從任一區(qū)域讀數(shù)據(jù)作為當(dāng)前使用的數(shù)據(jù)。

三、結(jié)語

本文首先介紹了USB系統(tǒng)的邏輯體系結(jié)構(gòu)，接著講述了USB協(xié)議規(guī)定的數(shù)據(jù)通信機(jī)制，數(shù)據(jù)傳輸格式，信息包的組成和分類，數(shù)據(jù)傳輸?shù)?種方式，本文結(jié)合本系統(tǒng)選擇中斷和控制傳輸方式，講述和USB設(shè)備控制器設(shè)計相關(guān)的一些基本概念，描述符的具體設(shè)置及通信配置。根據(jù)USB協(xié)議先對USB設(shè)備控制器進(jìn)行功能模塊劃分，對各部分進(jìn)行說明。完成對物理層和協(xié)議層的設(shè)計，給出了設(shè)計生成的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，接口信號，數(shù)據(jù)傳輸流程。

篇(7)

召開研討會的思路由來已久。2007年9月，TETRAMoU主席Phil Godfrey和執(zhí)行主席Phil Kidner一行曾與集群通信專家委員會成員會面，介紹TETRA技術(shù)。集群通信專家委員會認(rèn)為要推動中國的TETRA數(shù)字集群通信應(yīng)用，需要舉辦研討會，啟動TEDS正式登陸中國。

本次會議氣氛熱烈而活躍。TETRA MoU主席Phil Kidner介紹了簡單的TEDS總體概念。兩位副主席分別作專題演講。副主席Jeppe Jepsen作了“市場需求更大的數(shù)據(jù)量”為題的報告，指出在當(dāng)今的“執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)通信(Mission Critical)”中。TEDS能夠滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增長的容量需求；介紹了TETRA R2的基本情況以及全球第一個TEDS系統(tǒng)――Nodnett挪威國家多部門公共安全數(shù)字通信系統(tǒng)；最后提出TEDS的發(fā)展日程。副主席Risto Toikkanen作了“TEDS――技術(shù)概念和規(guī)則”的報告，介紹TEDS的三項目標(biāo)；談到TEDS的覆蓋、TEDS改善了頻譜效率、TEDS的容量和效率以及TEEDS對頻譜的需求等內(nèi)容；最后介紹歐洲對PMR和TEDS規(guī)范。TETRA MoU的演講穿插著與會者的提問。

會議組織了題目為“中國用戶對TEDS的需求”的討論。集群通信專家委員會副主任丁銳認(rèn)為目前的TETRA網(wǎng)絡(luò)不能滿足一般的話音業(yè)務(wù)，同時，網(wǎng)絡(luò)大量使用GPS定位信息，容易造成控制信道擁塞；業(yè)界要進(jìn)一步關(guān)注TETRA，在頻率資源配置上。要對目前利用率不高的數(shù)字集群系統(tǒng)(或體制)給予一定的傾斜；建議TETRA MOU與我國無線電監(jiān)測中心合作，開展相關(guān)的檢測工作。有專家提出，隨著TETRA技術(shù)的不斷演進(jìn)，市場也隨之變化，會對頻率產(chǎn)生新的需求。并有可能借機(jī)擴(kuò)容和新建數(shù)字集群通信項目。有些專家提出，北京、上海、廣州等城市的800MHz數(shù)字集群通信頻率的15MHz頻段已經(jīng)用完，要加以重視和解決；政務(wù)網(wǎng)、公共安全網(wǎng)絡(luò)、交通運輸用戶、GPS單兵定位(提高用戶密度和發(fā)送頻度)、數(shù)據(jù)庫查詢(提供查詢速度和效率)和臨時移動慢速圖像監(jiān)控等對國計民生都十分必需，建議集群通信專家委員會協(xié)助政府做一些調(diào)研和宣傳，引導(dǎo)市場。例如，可組織“TEDS在中國應(yīng)用”的討論。會議還建議在今年晚些時候，例如10月中旬召開一次TEDS全國性研討會，以便推廣這個技術(shù)。