時間：2022-07-10 20:09:03
序論：在您撰寫程序設計論文時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
對于引用的定義可以歸納為符號的類型和符號的使用方式，在符號的類型中就符號的使用標示：標示符號&+引用名稱=代碼的名稱；例如：printc；if&chart=if；標示出不同的定義，if就是標示符號的引用，也就是所謂的名稱改變。符號的分析圖為(圖1)所示。在這里必須要以下的說明：&符號在標示中只是以標示名稱的形式存在，不作為任何的含義；&符號在引用的過程中，對于初始的代碼變化不會起到改變的作用，也不會促使代碼發生任何性質上的變化;在引用過程中，對于引用前和引用后&符號使用的兩個名稱在作用上是相同的，也就是說名稱只是一個代號，在程序使用中也是為了區分代碼改變的標準，這就不能再進行代碼的改名；代碼的重新命名不是定義上發生任何的變化，所以在數據庫當中的代碼性質不會進行更新，只有在程序順利運行后以及程序出現了調試過程后，新定義的使用&符號的代碼才能被列入新的程序數據庫當中。
2、程序設計中&符號的使用
C++程序中&符號出現的情況是標示為引用，對于函數的變化中會起到一定的作用，雖然不改變代碼的性質，但是對于函數的定義還是會出現一定的影響。&符號改變的數學函數的參數變化，對于參數的定義域起到了重要的作用。在C語言中的函數值的變化，其中關于main函數的變化之最多，也是在程序研究中使用&符號最多、最為關鍵的因素之一。在對于main函數的&符號使用中，首先要弄清楚函數的最初原型，對于函數的表達意義要有初步的了解，并且能夠合理的使用程序的改變方程式，對于main中的函數參數中&符號也有著不同的規范要求。在main可編輯函數中，agent是表示函數中參數的含義，&符號是表示為函數的變化地址，同時&符號也表達出函數中參數的個數，把agent最為函數參數的指導性參數值進行分析判斷，統計&符號可以得到函數相關數組的即時數組信息。在操作系統中，函數中&符號的配置啟動中，完全取決于操作系統的函數變化，對于操作中函數的初始變化值有著嚴格的要求，并在運行初始階段進行函數的歸零處理，后期在每個不同函數變換的模塊當中，提取出不同數值的數據參數，來指導計算機程序的有效運行狀態。通過改變符號的方式可以對于程序的效率有一定的提升。由上述例子看出，在函數中傳引用和傳指針的效果是相同的。這樣，被調函數中的形參實際上就是主調函數中的實參或目標變量的別名，因此被調函數中所有對形參的操作實際上就是對相應的主調函數中目標變量的操作，一般傳遞的數據較多時，采用引用時程序的效率較高。雖然使用指針傳遞地址也能達到相同的效果，但因為在被調函數中還要為形參分配存儲單元，而且在主調函數的實參必須使用變量的地址，這種方式必將導致程序閱讀性較差，而使用引用便顯得簡單易懂，而且程序結構也更清晰。常引用聲明方式：const類型標識符&引用名=目標變量名；在這種引用方式中，由于目標變量的值的修改不能通過引用來間接修改,因此可以很好地保護目標變量的值，使得引用有了很好的安全性，即相當于目標為const型的變量。當參數需要定義為引用型是，如果實際需要容許盡可能定義為const，這樣可以保證代碼的健壯性，同時也能帶來其它的好處。在函數的定義過程中對于代碼的變量指標在初始定義之后，在對變量的變化值進行記錄，該代碼指針變量便指向初始化指針變量的目標變量。通常情況下規定，具體操作過程時，對代碼的指針的操作實際是對其所指向變量的間接操作。程序設計過程中使用指針可以讓系統的程序的可讀性降低，在操作起來也相對的困難。而由于引用本身就是目標變量的別名，編程中對引用的操作就是對目標變量的直接操作。引用其實也是一種指針，只不過其操作方式與指針不相同，指針可以一對多進行映射，而引用卻只能一對一的進行，也就是一個參數對應一個代碼指針數值，即&符號中的數字不能被改變，因此在對于符號的使用中，鑒于引用比指針更容易進行操控和編輯。
3、結語
【行為導向教學法；程序設計；教學案例
隨著計算機應用的普及，計算機應用專業也成了熱門專業，而高級程序設計語言是計算機專業的一門必修課。在高級程序設計語言中，VisualBasic語言以其易學易用和功能強大，而且能夠方便快捷地開發Windows應用程序等特征，而深受使用者歡迎。因此，其也作為中等職業學校的高級程序設計課的首選。VB是一門集知識和技能于一體、實踐性很強的課程，要求學生既要學好理論知識，又要把握實際操作技能，同時，在進行軟件開發時，要對用戶需求及市場情況進行調研，再加上計算機軟、硬件快速更新換代的特征，要求學生還要具有很強的自學能力和終身學習的思想。對于這些要求來說，傳統的教學方法難以做到。而使用強調以職業活動為導向，以人的發展為本位的“行為導向教學法”將會較好的實現這些教學要求。本文擬就在中等職業教育的計算機程序設計（VisualBasic）教學中，如何運用“行為導向教學法”進行初步探索。
一、行為導向教學法的基本理論
“行為導向教學法”是在近幾年從德國引進的現代的職業教育新模式，其目標層次是培養人的行為能力，方法層次是人的行為活動。即摘要：這種教育以行為為目標，教學以行為為導向，教學是學生積極參和的全面的教學，學習過程是學生同時用腦、心、手來進行學習的過程。
行為導向教學法具有很強的針對性,即是以職業活動為導向，以教會學生“學會學習、學會工作”為目標而開展教學活動,因此,對學習者來說，學習目的是十分明確，即現在的學習是為今后的職業服務。教學活動的開展，通常是圍繞某一課題、新問題或項目開展，是以“學習任務”為載體，引導學生自主學習和探索的過程。整個教學過程為一個包括獲取信息、制訂計劃、做出決定、實施工作計劃、控制質量、評定工作成績等環節在內的完整的行為模式。使用“行為導向教學法”，將能更好的培養學生的關鍵能力（專業能力、方法能力、社會能力、個性能力），以達到職業教育的“職業教育就是就業教育”的教學目標。
二、行為導向教學法在VisualBasic教學中的必要性和可行性
（一）必要性
現行的計算機專業類教材大多和其它學科式的教材一樣，重視知識結構的系統性，教學內容大多以線性方式展開，適用于“循序漸進”的傳統教學模式，以《VisualBasic程序設計》的教材為例，從語言基礎、流程控制、過程和數組、窗體和控件、對話框設計、菜單、工具欄和狀態欄設計等等，分章編排，在每一章的內容里，也同樣按線性方式展開。假如，在教學中仍按傳統的教學方法按章節講授，勢必降低的課程的綜合性、實用性，也缺乏趣味性，這不但難以培養學生學習喜好，使得教學雙方都陷入困境，而且，學生不知道如何在真實的情境中靈活地使用知識和運用技巧。這樣的學習，是很難面對今后職業的。要改變這一現象的方法，比較成功的是運用以課題或項目來開展教學活動的行為導向教學法進行教學，在教學中，淡化知識的系統性和連貫性，更多關注的是知識之間的聯系，在聯系中學習知識、在綜合運用中學習知識，使學生不僅學會了程序設計知識本身，又培養了學生運用程序設計的知識去解決實際新問題的能力，達到“學以致用”的教學目的。
（二）可行性
《VisualBasic程序設計》是一門實踐性和操作性很強的課程，知識涉及許多抽象的術語，如摘要：類、對象、過程、語句、控件等等，還有大量的開發工具的使用。僅就VB的開發環境為例，其中就包含了摘要：窗體設計器、代碼編輯器、對象瀏覽器、屬性窗口、工程管理器、工具箱、菜單、工具欄等等。把握和熟悉它們的最好方法，就是在不斷的結合實際的“案例”（案例教學法）或“課題”（項目教學法）的操作實踐中去把握。在教學中，教師可以把課程內容包含在兩到三個綜合貼近實際的項目，給出案例，再把這個項目分成若干個小項目（或模塊）。例如摘要：以開發一個“學生信息管理系統”為一個綜合項目（教師首先給出案例演示，以引起同學們的關注），再分別以“登錄窗口”、“查詢窗口”等為小項目進行設計開發，學習相關的基礎知識（如摘要：在設計“登錄窗口”的項目中，學生可以把握“文本框、標簽、命令按鈕、屬性設置、變量命名規則、變量定義、變量數據類型、變量的聲明語句、賦值語句”等相關知識群）。學生在具有目標明確的項目驅動下，以“做中學”的方法進行學習，這樣，不僅可以提高他們學習的主動性和學習樂趣，同時也培養了他們的關鍵能力。
二、“行為導向教學法”案例
行為導向教學法中的“項目教學法”是指師生以團隊的形式共同實施一個完整“項目”的工作而進行的教學活動。通過在開展項目過程中有針對性的工作來培養學生的關鍵能力，非凡是獨立工作能力、想象力、創新能力。項目教學法包括了計劃、實施和檢查及成果展示的全過程。它是由學生自己來完成整個過程的教學方法。以下是一個項目教學法的簡案。
項目摘要：學生信息管理系統
（一）教學目標
1.培養學生運用VisualBasic知識解決實際新問題的能力；
2.培養學生獨立學習和工作的能力；
3.培養學生和人合作的能力。
（二）項目的實施過程
三、需要重點注重的兩個新問題
（一）教師角色的轉換
在行為導向教學中，對教師提出了更高的要求。教師應是“雙師型”的教師，老師的角色由傳統的教學主導者轉變為教學活動的引導者或主持人，在教學過程中，教師以咨詢員、伙伴、朋友等角色出現在學生中，教學方法由注重“教法”轉變為注重“學法”，為此，要完成教學任務，教師要付出更多的心血。
（二）項目設計的合理性
項目設計的最重要的原則就是可實踐性，以保證學生可操作，并有收獲。因此，項目的設計應采用結構化的方法，自上而下，逐步細化的原則；項目的實施，則采用自下而上，由易到難，逐步完善的原則進行。
本節課的教學對象為我校大專班學生。他們有一定的應用軟件的操作基礎，但對于編程語言，絕大多數都是初次接觸，缺乏系統的、理性的認識，基礎知識薄弱。在學習過程中，學生普遍專注力差，面對滿堂灌式的理論教學很容易思想拋錨，但對于自己感興趣的知識，卻接受的很快，領悟力比較強。所以，在教學過程中應采用靈活多樣的教學方法，調動學生學習積極性，幫助他們更好地理解并掌握所學知識。
二、教法學法
1、教法：本節課的教學，貫徹了啟發式教學原則。通過游戲引入新課，由教師引導學生進行觀察思考和歸納總結，同時充分發揮多媒體的功能，通過課件演示、具體實例的分析，使抽象的事物形象化，盡可能的通俗易懂，再配以恰當的課堂提問與練習，讓學生分析、探究，更進一步的加深理解。因此本節課采用的教學方法有：游戲、引導、演示、問答、練習等。2、學法：為了充分發揮學生的主觀能動作用，在上述教學方法的指導下，引導學生運用“觀察”、“討論”、“練習”、“展示”等方法，徹底掌握if語句的使用，能夠自己分析問題，認真思考，耐心實踐。讓學生不但要學會知識，更要會學知識，會用知識。
三、教學過程
1、新課引入：采用提問的方式，復習已學習過的知識，如選擇結構的概念。并通過創設情境，引入新課內容。先編寫一個程序引導學生參與游戲，游戲內容是隨機抽取一個學生的學號作為當天的幸運星，程序會根據輸入號碼的大小，給出不同的提示。在學生被激發出興趣后立刻提出問題：為什么程序會根據輸入數據的大小，顯示出不同的提示信息？由此引入了新課：If語句。在這一環節中，主要應用了游戲法、問答法等教學方法。不但引入了新課，更激發了學生的學習興趣。
2、新課講解：課程第一部分就是本節課的重點，if語句的語法格式。為了突出重點，加深學生的印象，講解前，首先用舉例法，通過表格顯示幾個常用的自然語言中進行分支選擇的表達方法，如：如果明天是晴天，那么出去郊游，否則延期出行。然后引導學生對比幾個不同的示例仔細觀察，查找出語句中的共同點和不同點，并通過課件中的動畫引導他們進行思考分析，逐步歸納出這種句型的表達方式：如果條件成立，那么執行動作1，否則執行動作2。由此實現了由特定的自然語言表述，到通用的自然語言格式的過渡。再通過提問的方式引導學生說出if、then、else等單詞，用英文替換中文表述，結合VB命令格式中的符號約定，讓學生自己寫出VB中if語句的基本表示方式，if條件表達式then語句序列1else語句序列2，實現自然語言到vb語言的過渡。但這個格式并不完整，可再次讓學生思考，哪些項是必需的哪些是可以省略的。這里還是用表格對比法，讓學生看到，在自然語言中表述分支選擇時，比較口語化的時候，有些語句是可以省略的。對應到VB中，也是一樣，這樣就得出了最終的if語句語法格式，If<條件表達式>Then[<語句序列1>][Else<語句序列2>]。隨后，再對一些要注意的地方進行講解說明。到此，本節課的重點部分也講述完畢，在這個過程中，主要采用了舉例、比較、類推、提問、講授、動畫等教學方法，整個過程采用了“自然語言表述實例自然語言通用句型VB語法格式”的教學順序，層層深入，符合特殊到一般、具體到抽象，由淺入深，由易到難的認知規律，由此實現了重點的突出。If語句的用法是本節課的難點，這里主要利用流程圖作為突破點的。首先，給學生講解如何根據語法格式繪制它的流程圖，通過PPT動畫，將語法構造與流程圖一一對應起來，使程序的執行過程更加直觀，讓學生對程序代碼與流程圖的關系的理解更直白，更透徹。然后，通過舉例法，讓學生了解，如何將實際問題進行分解，轉換為相應的流程圖，再根據前面所學，將流程圖轉換為具體代碼。課程進行到這里，部分學生的注意力可能已經開始分散，此時可進行游戲的第一步解密，不但再次激發起學生的興趣，也進一步幫學生理解如何分解問題，由問題到流程圖，再由流程圖到程序代碼。在難點的講解中，主要采用了動畫、對比、舉例等教學方法，通過由語法流程圖，構建了語法與流程圖之間的對應關系，再根據實際問題繪制流程圖，反推代碼，實現難點的突破。
3、課堂練習：為了檢驗學生對這部分知識點的掌握情況，通過布置習題，讓學生思考解答，針對學生的完成情況做出點評，糾正學生易犯的錯誤，達到鞏固新知的目的。在這一環節中，主要采用練習法和糾錯法等教學方法。
4、課后小結：與學生一起回顧本節所學內容，加深記憶和理解，完成知識的建構。并告訴學生，將在第二學時繼續對游戲解密，完成整個程序的設計，讓他們抱著期待的心情迎接下一節課。
四、結束語
實際上，只有從芯片開始仔細設計，才能方便地實現多處理器系統的調節功能。這里選用的是AD公司新出品的SHARC級處理器ADSP21160。
ADSP21160具有很大的片內存儲區、多重內部總線結構、獨立的I/O子系統；具有構造多處理器系統的所有特點，能夠真正支持處理器數目的可調節功能，十分適合組成高性能浮點的多DSP系統。
VxWorks是目前世界上用戶數量最大的實時操作系統。這使它除了具有優越的技術性能之外，還具有豐富的應用軟件支持、良好的技術服務和可靠的系統穩定性。由于它具有以上優點，本系統中選用了VxWorks作為MVME167的操作系統。
一、ADSP21160的特點
ADSP21160是AD公司采用超級哈佛結構的一種新產品。21160的匯編代碼與2106x兼容，處理器具有SIMD（單指令流多數據流）功能；而2106x只具有SISD（單指令流單數據流）功能。為了充分利用這種新的功能，一些指令做了一些改變。ADSP21160包括1個100/150MHz的運算核、雙端片內SRAM、1個支持多處理器的集成在片內的I/O處理器和多重內部總線以消除I/O瓶頸。
ADSP21160的匯編源代碼與2106x兼容。SIMD計算結構：2個32bit的計算單元，其中每一個單元包括乘法器、ALU、移位寄存器及寄存器文件。具有完備的與設備接口功能。包括獨立的I/O處理器、4Mbit的片內雙端SRAM、可直接連接的多處理器特性及端口（串口、連接口、外總線及JTAG）。
ADSP21160包括2個運算處理單元，具有SIMD功能。處理單元指的是PEX和PEY。PEX始終是有效的，而PEY的有效是通過設置MODE1寄存器中的PEYEN位來實現的。當PEY模式有效時，同一條指令在2個處理器單元中都得到執行，但每一個處理器單元中的操作數不同。
SIMD模式在存儲區和處理器單元之間的數據傳輸也是很有作用的。當使用SIMD模式，通過加倍數據帶寬來保證處理器單元的操作。在SIMD模式，當使用DAGs來傳輸數據時，存儲區每次訪問所傳輸的是兩個數據值。
ADSP21160包括4Mbit的片內SRAM，分為兩塊，每一塊2Mbit?？梢远x為不同字長的指令和數據存儲。每一個存儲塊的雙端口結構可以使存儲塊獨立地被運算核處理和I/O處理器訪問。21160的存儲區最大可以容納128K的32bit數據，或256K的16bit數據，或85K的48bit指令，或其他混合字長的數據，但總和最大為4Mbit。所有存儲區可以16、32、48、64bit字長的字訪問。外端口支持處理器與片外存儲器及外設的接口，片外的4G地址空間屬于21160的統一地址空間。
外端口支持同步、異步及同步BURST訪問。DMA控制器的操作相對處理器運算核是獨立和不可見的，即DMA操作可與執行指令同時進行。DMA傳輸可以在內部存儲區與外部存儲區、設備或主機之間進行。21160共有14個DMA通道，其中：連接口(linkport)占6個；串口占4個；外端口(externalport)占4個。21160可以通過DMA傳輸來下載程序，異步設備也可以通過DMA請求/應答線來控制2個DMA通道。
21160具有許多特點支持多DSP系統。外端口與連接口支持多處理器系統的直接連接，外端口支持統一的地址空間，允許DSP之間互相訪問。片內具有分布式總線仲裁邏輯，最多支持6片21160和主機連接。外端口的最大數據傳輸率為400MB/s，廣播寫信號可以同時發
送到各片21160。6個連接口提供了另一種方法實現多處理器之間的通信。連接口的最高傳輸速率為600MB/s。
整個系統基于VME總線。VME總線系統作為最早的國際通用開放式總線，自1981年起，經歷了近20年的發展。其影響不斷擴大，功能不斷完善，現已成為性能最好、應用最廣的國際總線標準之一。
根據設計要求，采用了4片ADSP21160。片外共享內存SRAM可以被主機和各片DSP直接訪問；EPROM用來存放初始化程序和各片DSP要運行的程序，在系統上電后這些程序被下載到各片DSP中；LEDs用來顯示插件的狀態，如reset、normal等。每一片都有1個連接口連到插件的前面板，這樣前端采集來的數據就可以很方便地傳輸到多DSP上，而且也使數據的傳輸模式更加靈活。
連接口(linkport)是SHARC系列DSP芯片的一個特點。ADSP21160共有6個8bit連接口提供額外的I/O服務。在100MHz時鐘下運行時，每個連接口可達100MB/s。連接口尤其適合多處理器間點到點的連接。連接口可以獨立地同時操作，通過連接口的數據封裝成48/32bit字長后，可以從片內存儲區直接被運算核讀取或DMA傳輸。每一個連接口有它自己的雙緩沖I/O寄存器，數據傳輸可編程，硬件由時鐘/應答握手線控制。4片DSP使用連接口實現DSP間兩兩互連。
21160的主機接口可以很方便地與標準微處理器總線（16/32bit）相連，幾乎不需要額外硬件。主機通過21160的外端口對其進行訪問，存儲區地址映射為統一的地址空間。4個DMA通道可以用于主機接口，代碼和數據傳輸的軟件開銷很小，主處理器通過HBR、HBG和REDY信號線與21160進行通信，主機可以對片內存儲區進行直接讀寫。
二、開發環境Tornado
VxWorks的開發環境是WindRiver公司提供的Tornado。Tornado采用主機-目標機開發方式，主機系統可采用運行SunSolaris、HP-UX以及Win95/NT的工作站或個人計算機，VxWorks則運行在Intelx86、MC68K、PowerPC或SPARC等處理器上。Tornado支持各種主機-目標機連接方式，如以太網、串行線、在線仿真器和ROM仿真器。
Tornado的體系結構使得許多強有力的開發工具可以用于各種目標機系統和各種主機-目標機連接方式下，而不受制于目標機的資源和通信機制。同時VxWorks具有良好的可剪裁性。因此它適用于各種嵌入式環境的開發，小到資源極其有限的個人手持式設備如PDA（PersonalDigitalAssistant）；大到多處理機系統，如VME系統。
Tornado可提供一個直觀的、可視化的、用戶可擴充的開發環境，極大縮短了開發周期。同時，由于Tornado是一個完全的開放系統，使得集成第三方開發工具變得十分容易。
主機與目標機之間的通信是通過運行各自處理器上的進程來完成的，使主機上的開發工具和目標機的操作系統可以完全脫離相互連接的方式。
為了擺脫主機-目標機通信帶寬和目標機資源的限制，Tornado將傳統的目標機方的工具遷移到主機上，如shell、loader和符號表等。這樣，系統不再需要額外的時間和帶寬在主機和目標機之間交換信息，降低了對連接帶寬的需求，也避免了目標機的資源（如內存）被工具或符號表大量占用，使得應用程序擁有更多的系統資源。同時這種遷移也使得各種主機開發工具獨立于目標機存在，從而使同一主機平臺上的工具可以用于所有的目標機系統。
作為一個應用軟件開發環境，Tornado提供了友好的可視化開發界面、交叉編譯環境、源碼級調試工具、目標機命令解釋器和目標機狀態監視器等多種應用工具，為應用軟件開發提供了一個高效而可靠的平臺。
三、程序設計
我們選用的DSP開發工具是AD公司提供的VisualDSP。這是一個集成開發環境，支持對SHARC系列DSP芯片的開發。實時操作系統VxWorks的開發工具是WindRiver公司的Tornado集成開發工具。VisualDSP可以C語言或匯編語言編
寫的DSP代碼，最新版本的VisualDSP還支持C++。它還有1個優點，就是可以編譯多片DSP的源代碼，并產生下載文件，這就可以很方便地進行多DSP系統的軟件模擬。
ADSP21160陣列的設計結構使它既可以構成單指令流多數據流（SIMD）的并行處理機，也可以構成多指令流單數據流（MISD）或多指令流多數據流（MIMD）的流水線處理機，視用戶的要求而定。這兩種并行方案的選擇，簡單來說就是選擇分割數據流還是分割處理工序。SIMD方案的原理如圖1所示。
以下介紹我們實驗室承擔的水聲信號處理系統。本系統以VME總線為系統開發平臺，前端調理模件、模數轉換模件和前端控制模件等為VME插件，采用SHARC級DSP芯片陣列完成聲納信號實時處理，基于嵌入式實時操作系統VxWorks及X窗口系統的中央控制和顯示。
圖2是4片DSP的任務分配圖。從前端采集來的信號，經波束形成和復解調，再經過窄帶濾波后的信號分為兩路，一路送去進行幅度檢波，一路做頻域處理。幅度檢波就是對復信號求模，根據信號幅度判決有無目標存在。頻域處理分兩種情況：當發射信號為單頻脈沖時，進行功率譜估計，然后根據多普勒頻移估計目標速度；當發射信號為雙曲調頻信號時，進行相關處理。
聲納綜合數據處理主要包括主動聲納信號處理和被動聲納信號處理。其中，主動聲納信號處理又根據發射信號的不同，分為非相干處理、相干處理、功率譜處理。聲納綜合數據處理主要完成：目標自動檢測、目標參數測定和動目標跟蹤。
四、操作流水線
操作流水線是模塊內數據計算與I/O的流水線，物理上表現為CPU與I/O端口的DMA之間的并行。在前端處理中由于數據率高，通信開銷很大。以通信任務最為繁重的復解調和多普勒補償模塊為例，輸入數據率為2Mw/s，輸出數據率為4Mw/s，高速連接口LinkPort最高速率為100Mw/s，如果采用串行傳輸的話，通信時間就將占用60%以上的處理時間，計算時間顯然嚴重不足。所以必須采用并行執行，流程圖如圖3所示。這也是一種異步流水線方式，每次傳送和計算完成都須要設置標志以通知下一操作。
結束語
在VxWorks實時操作系統下，4片ADSP21160上的程序已經通過模擬輸入和系統測試。采用SHARCDSP陣列能夠很好地完成聲納信號實時處理,每一片DSP至少有10%的計算裕量，基本達到設計要求。
送到各片21160。6個連接口提供了另一種方法實現多處理器之間的通信。連接口的最高傳輸速率為600MB/s。
整個系統基于VME總線。VME總線系統作為最早的國際通用開放式總線，自1981年起，經歷了近20年的發展。其影響不斷擴大，功能不斷完善，現已成為性能最好、應用最廣的國際總線標準之一。
根據設計要求，采用了4片ADSP21160。片外共享內存SRAM可以被主機和各片DSP直接訪問；EPROM用來存放初始化程序和各片DSP要運行的程序，在系統上電后這些程序被下載到各片DSP中；LEDs用來顯示插件的狀態，如reset、normal等。每一片都有1個連接口連到插件的前面板，這樣前端采集來的數據就可以很方便地傳輸到多DSP上，而且也使數據的傳輸模式更加靈活。
連接口(linkport)是SHARC系列DSP芯片的一個特點。ADSP21160共有6個8bit連接口提供額外的I/O服務。在100MHz時鐘下運行時，每個連接口可達100MB/s。連接口尤其適合多處理器間點到點的連接。連接口可以獨立地同時操作，通過連接口的數據封裝成48/32bit字長后，可以從片內存儲區直接被運算核讀取或DMA傳輸。每一個連接口有它自己的雙緩沖I/O寄存器，數據傳輸可編程，硬件由時鐘/應答握手線控制。4片DSP使用連接口實現DSP間兩兩互連。
21160的主機接口可以很方便地與標準微處理器總線（16/32bit）相連，幾乎不需要額外硬件。主機通過21160的外端口對其進行訪問，存儲區地址映射為統一的地址空間。4個DMA通道可以用于主機接口，代碼和數據傳輸的軟件開銷很小，主處理器通過HBR、HBG和REDY信號線與21160進行通信，主機可以對片內存儲區進行直接讀寫。
二、開發環境Tornado
VxWorks的開發環境是WindRiver公司提供的Tornado。Tornado采用主機-目標機開發方式，主機系統可采用運行SunSolaris、HP-UX以及Win95/NT的工作站或個人計算機，VxWorks則運行在Intelx86、MC68K、PowerPC或SPARC等處理器上。Tornado支持各種主機-目標機連接方式，如以太網、串行線、在線仿真器和ROM仿真器。
Tornado的體系結構使得許多強有力的開發工具可以用于各種目標機系統和各種主機-目標機連接方式下，而不受制于目標機的資源和通信機制。同時VxWorks具有良好的可剪裁性。因此它適用于各種嵌入式環境的開發，小到資源極其有限的個人手持式設備如PDA（PersonalDigitalAssistant）；大到多處理機系統，如VME系統。
Tornado可提供一個直觀的、可視化的、用戶可擴充的開發環境，極大縮短了開發周期。同時，由于Tornado是一個完全的開放系統，使得集成第三方開發工具變得十分容易。
主機與目標機之間的通信是通過運行各自處理器上的進程來完成的，使主機上的開發工具和目標機的操作系統可以完全脫離相互連接的方式。
為了擺脫主機-目標機通信帶寬和目標機資源的限制，Tornado將傳統的目標機方的工具遷移到主機上，如shell、loader和符號表等。這樣，系統不再需要額外的時間和帶寬在主機和目標機之間交換信息，降低了對連接帶寬的需求，也避免了目標機的資源（如內存）被工具或符號表大量占用，使得應用程序擁有更多的系統資源。同時這種遷移也使得各種主機開發工具獨立于目標機存在，從而使同一主機平臺上的工具可以用于所有的目標機系統。
作為一個應用軟件開發環境，Tornado提供了友好的可視化開發界面、交叉編譯環境、源碼級調試工具、目標機命令解釋器和目標機狀態監視器等多種應用工具，為應用軟件開發提供了一個高效而可靠的平臺。
三、程序設計
我們選用的DSP開發工具是AD公司提供的VisualDSP。這是一個集成開發環境，支持對SHARC系列DSP芯片的開發。實時操作系統VxWorks的開發工具是WindRiver公司的Tornado集成開發工具。VisualDSP可以C語言或匯編語言編
寫的DSP代碼，最新版本的VisualDSP還支持C++。它還有1個優點，就是可以編譯多片DSP的源代碼，并產生下載文件，這就可以很方便地進行多DSP系統的軟件模擬。
ADSP21160陣列的設計結構使它既可以構成單指令流多數據流（SIMD）的并行處理機，也可以構成多指令流單數據流（MISD）或多指令流多數據流（MIMD）的流水線處理機，視用戶的要求而定。這兩種并行方案的選擇，簡單來說就是選擇分割數據流還是分割處理工序。SIMD方案的原理如圖1所示。
以下介紹我們實驗室承擔的水聲信號處理系統。本系統以VME總線為系統開發平臺，前端調理模件、模數轉換模件和前端控制模件等為VME插件，采用SHARC級DSP芯片陣列完成聲納信號實時處理，基于嵌入式實時操作系統VxWorks及X窗口系統的中央控制和顯示。
圖2是4片DSP的任務分配圖。從前端采集來的信號，經波束形成和復解調，再經過窄帶濾波后的信號分為兩路，一路送去進行幅度檢波，一路做頻域處理。幅度檢波就是對復信號求模，根據信號幅度判決有無目標存在。頻域處理分兩種情況：當發射信號為單頻脈沖時，進行功率譜估計，然后根據多普勒頻移估計目標速度；當發射信號為雙曲調頻信號時，進行相關處理。
聲納綜合數據處理主要包括主動聲納信號處理和被動聲納信號處理。其中，主動聲納信號處理又根據發射信號的不同，分為非相干處理、相干處理、功率譜處理。聲納綜合數據處理主要完成：目標自動檢測、目標參數測定和動目標跟蹤。
四、操作流水線
操作流水線是模塊內數據計算與I/O的流水線，物理上表現為CPU與I/O端口的DMA之間的并行。在前端處理中由于數據率高，通信開銷很大。以通信任務最為繁重的復解調和多普勒補償模塊為例，輸入數據率為2Mw/s，輸出數據率為4Mw/s，高速連接口LinkPort最高速率為100Mw/s，如果采用串行傳輸的話，通信時間就將占用60%以上的處理時間，計算時間顯然嚴重不足。所以必須采用并行執行，流程圖如圖3所示。這也是一種異步流水線方式，每次傳送和計算完成都須要設置標志以通知下一操作。
一、前言
Windows提供強大的功能以及友好的圖形用戶界面(GUI),使得它不僅廣泛的用作管理事務型工作的支持平臺,也被工業領域的工程人員所關注。但Windows3.1并非基于優先級來調度任務,無法立即響應外部事件中斷,也就不能滿足工業應用環境中實時事件處理和實時控制應用的要求。因此,如何在Windows環境中處理外部實時事件一直是技術人員尤其是實時領域工程人員所關注的問題。目前已有的方法大都采用內掛實時多任務內核的方式,如Windows下的實時控制軟件包FLX等,而iRMX實時操作系統則把Windows3.1當作它的一個任務來運行。對于大型的工程項目,開發人員可采用購買實時軟件然后集成方式。
對中小項目,從投資上考慮就不很經濟。如何尋找一種簡明的方法來處理外部實時事件依然顯得很必要。
本文首先闡述Windwos的消息機制及中斷機制,然后結合DPMI接口,給出一種保護模式下中斷程序的設計方法,以處理外部實時事件。經實際運行結果表明,該方法具有簡潔、實用、可靠的特點,并同樣可運行于Win95。
二、Windows的消息機制
Windows是一消息驅動式系統,見圖1。Windows消息提供了應用程序與應用程序之間、應用程序與Windows系統之間進行通訊的手段。應用程序要實現的功能由消息來觸發,并靠對消息的響應和處理來完成。
Windows系統中有兩種消息隊列,一種是系統消息隊列,另一種是應用程序消息隊列。計算機的所有輸入設備由Windows監控,當一個事件發生時,Windows先將輸入的消息放入系統消息隊列中,然后再將輸入的消息拷貝到相應的應用程序隊列中。應用程序中的消息循環從它的消息隊列中檢索每一個消息并發送給相應的窗口函數中。一個事件的發生,到達處理它的窗口函數必需經歷上述過程。值得注意的是消息的非搶先性,即不論事件的急與緩,總是按到達的先后排隊(一些系統消息除外),這就使得一些外部實時事件可能得不到及時的處理。
圖1
三、Windows的保護模式及中斷機制
1.Windows的保護模式
保護模式指的是線性地址由一個選擇符間接生成的,該選擇符指向描述表中的某一項;而實模式中則通過一個段/偏移量對來直接尋址。80386(486)CPU提供的保護模式能力包括一個64K的虛擬地址空間和一個4G的段尺寸。Windows3.1實現時有所差別,它支持標準模式和增強模式。標準模式針對286機器,不屬本文探討范圍。增強模式是對386以上CPU而言,Windows正是使用保護模式來打破1M的屏障并且執行簡單的內存保護。它使用選擇器、描述器和描述器表控制訪問指定內存的位置和段。描述器表包括全局描述器表、局部描述器表、中斷描述器表。保護模式與實模式有許多不同。其中顯著的差異是訪問內存的機制不同。
2.中斷機制
(1)實模式中斷
為了便于理解,我們先回顧實模式中斷。
在實模式下,中斷向量表IVT起到相當重要的作用。無論來自外部硬件的中斷或是內部的軟中斷INTn,在CPU中都產生同樣的響應。
①CPU將當前的指令指針寄存器(IP)、代碼段寄存器(CS)、標志寄存器壓入堆棧。
②然后CPU使用n值作為指向中斷向量表IVT的索引,在IVT中找出服務例程的遠地址。
③CPU將此遠地址裝入CS:IP寄存器中,并開始執行服務例程。
④中斷例程總以IRET指令結束。此指令使存在堆棧中的三個值彈出并填入CS、IP和標志寄存器,CPU繼續執行原來的指令。
(2)保護模式中斷
保護模式中斷過程與實模式中斷過程類似,但它不再使用中斷向量表IVT,而使用中斷描述符表(IDT)。值得一提的是,Windows運行時IVT還存在,應用程序并不使用它,Windows仍然使用,但含義已不同。
①IVT結構:IVT在RAM的0000∶0000之上,占據開始的1024字節。
它仍然由BIOS啟動例程設置,由DOS填充到RAM中。
②IDT中斷描述符表:保護模式下,Windows操作系統為實現中斷機制而建立的一個特殊表,即中斷描述符表IDT。該表被用來保存中斷服務例程的線性地址,它們是真正的24位或32位地址,沒有段:偏移值結構。中斷描述器表最多可含有256個例程說明,詳細說明請見【3】。I
DT結構見圖2。
圖2
③當中斷或異常發生時,處理過程與實模式類同。當前的CS∶IP值和標志寄存器值被存儲。保存的內容還包括CPU其他內部寄存器的值,以及目前正在被執行的任務的有關信息(若必須發生任務切換的話)。CPU設法獲取中斷向量后,以它為索引值,查找IDT中的服務例程遠地址,接著將控制轉移到該處的服務例程。這是與實模式轉移到IVT的不同所在。保護模式使用IDTR寄存器分配和定位內存中的IDT中斷描述符表。IDT在內存中是可移動的,與IVT固定在內存中剛好相反。IDT中斷描述符表在Windows中起決定性的作用。理解了Windows下保護模
式的中斷機制。有助于我們理解中斷服務程序的設計,它的關鍵就在于如何將服務例程的地址放入IDT中斷描述符表中。當中斷發生時,如何將斷點地址及CPU各寄存器值保護起來;中斷結束時,如何將保護的值恢復。Windows系統本身并不提供實現上述功能的API,而DOS保護模式接口DPMI正具備了上述的功能。
下面我們首先介紹DPMI接口,然后基于它實現Windows下中斷服務程序的設計。
四、DOS保護模式接口DPMI
Windows除了標準服務外,還支持一組特殊的DOS服務,稱為DOS保護模式接口DPMI,由一些INT2FH和INT31H服務組成。它使應用程序能夠訪問PC系列計算機的擴充內存,同時維護系統的保護功能。DPMI通過軟件中斷31h來定義了一個新的接口,使得保護模式的應用程序能夠用它作分配內存,修改描述符以及調用實模式軟件等工作。
Windows為應用程序提供DPMI服務。即Windows是DPMI的宿主(host),應用程序是DPMI的客戶(client),可通過INT-31H調用得到DPMI服務。INT-31H本身提供多功能。其中它的中斷管理服務允許保護模式用于攔截實模式中斷,并且掛住處理器異常。有些服務能夠和DPMI宿主合作,以維護應用程序的虛擬中斷標志。
可以用INT31H來掛住保護模式中斷向量,以中斷方式處理外部實時事件。利用INT31H,功能0205H:設置保護模式中斷向量,將特定中斷的保護模式處理程序的地址置入中斷向量里。調用方式:AX=0205H,BL=中斷號,CX∶(E)DX=中斷處理程序選擇符:偏移值。返回:執行成功CF=清零,執行失敗CF=置位。
掛住/解掛中斷向量的時機很重要。主窗口第一次被創建時會傳送它WM-CREATE消息,這時是掛住中斷向量的最好時機。退出時需解掛向量,否則Windows可能崩潰。主窗口接收到WM-DE-STROY之后進行解掛工作,是最適合的。解掛向量可先用INT35H,0204H功能將老的中斷向量保存,退出時用INT35H,0205H恢復。
五、編程實現
有了DPMI的支持,我們就可以很方便地處理數據采集、串行通信等工業過程中的實時事件。下面以Windows3.1平臺下中斷方式實現的串行通信為例,說明中斷程序的編制和實現。為便于參考,給出了詳細的代碼。開發平臺BC3.1/BC4.5,其本身支持0.9版的DPMI,無需運行其它支持DPMI的軟件。編程語言C,可與C++混合編譯。
初始化COM1,9600波特率,每字符8bits,1個停止位,中斷接收,查詢發送。
//windowsasycommunication
//byLiXiuming
//lastmodifiedonJune25,1996
#include〈windows.h〉
#include〈dos.h〉
voidinterruptfarDataReceive();
voidinterruptfar(*old-vector)();
unsignedchardatacom-r[1024],datacom-s[1024];
intinflag=0;
unsignedints8259;
intInitCom1()
{//串口1初使化
s8259=inportb(0x21);//讀入8259當前狀態并保存
outportb(0x21,s8259&0xe8);//初始化8259,允許0x0c號中斷
outportb(0x3fb,0x83);
outportb(0x3f8,0x0c);
outportb(0x3f9,0x00);
outportb(0x3fb,0x03);
outportb(0x3fc,0x08);//允許中斷信號送到8259A,以便能中斷
outportb(0x3f9,0x01);//0x01,中斷允許
return1;
}
voidinterruptfarDataReceive()
{//中斷接收子程序
staticinti=0;//靜態局部變量
charrechar=0;//每中斷一次,i自動加1
rechar=inportb(0x3f8);//從數據口讀出發送過來的數據
if(inflag==0)
{
if(rechar!=s&&i==0)//幀起始
{
i=0;
gotoll;
}
datacom-r[i++]=rechar;//存入datacom-r[](通信緩沖區)
if(rechar==e)//幀結束
{
inflag=1;
i=0;
}
}
ll:outportb(0x20,0x20);//回送中斷結束標志
}
//調用DPMI
//保存舊的0CH號保護模式中斷向量
//設置新的保護模式中斷服務例程
voidInitCom(void)
{
asm{
cli
movax,204h
movbl,0ch
int31h
sti
}
old-vector=MK-FP(-CX,-DX);//保存
asm{cli//設置新的0x0c中斷服務例程
movax,205h
movbl,0ch
movcx,segdatareceive
movdx,offsetdatareceive
int31h
sti
}
InitCom1();
}
//恢復8259狀態
//恢復0CH保護模式向量
voidRestoreComm(void)
{
outportb(0x21,s8259);
asm{
cli
movax,205h
movbl,0ch
movcx,segold-vector
movdx,offsetold-vector
int31h
sti
}
}
在窗口第一次被創建時會傳送它WM-CREATE消息,這時調用InitCom()即可。在主窗口關閉時,即主窗口中收到WM-DESTROY消息時,調用RestoreComm()恢復原來的狀態。
這樣在對串口初始化,設置中斷服務例程后,通信事件發生時,會立即跳入中斷子程序中執行,越過系統的消息隊列,達到實時處理通信事件的目的。而數據處理模塊可通過全局標志flag訪問全局的數據通信緩沖區獲取實時數據。這種實現方式與基于消息機制的Windows通信API實現相比具有實時性強的特點,因為它超過Windows系統的兩極消息機制。
上述程序已在實際系統中得到應用。在Windows3.1支持下,同時運行三個Windows任務:服務器SERVER(內有實時串行通信,多個網絡數據子服務),客戶CLIENT,FOXPRO數據庫系統。整個系統運行良好。切換到WIN95平臺下(支持0.9版DPMI),系統也運行良好。
參考文獻
1張豫夫、曹建文譯.【澳】BarryKauler著.Windows匯編語言及系統程序設計.北京大學出版社,1995
陰陽理論強調萬物皆含有“陰陽”，“陰”與“陽”之間的互動，構成了穩定、平衡的局面。在面向對象程序設計里，繼承性體現了陰陽理論的這種“構成論”。派生類通過繼承得到了父類的一切—父類中的數據（陰）和函數（陽）。如果在祖先類定義好數據（陰）和函數（陽），那么從這個祖先類派生出去的所有子類都將含有數據（陰）和函數（陽）。CPerson類中，含有陰（Name和Age屬性）和陽（GetName()、GetAge()、SetName()、SetAge()四個函數）兩大部分，通過派生得到CChina、CUsa和CJapan三個子類，在這所有的派生類中，都繼承了CPerson的陰、陽兩部分的內容，即使這三個派生類再派生其它子類，依然會繼承CPerson的陰、陽兩部分的內容，正所謂“萬物負陰而抱陽，沖氣以為和”，面向對象編程中這種陰、陽互動的內部工作方式構成了它強大的生命力。
2多態性抽象類與陰陽理論
面向對象程序設計的多態性中出現的抽象類，因其定義的某些函數（陽）是純虛函數，沒有具體的代碼，實現不了常規的操作（缺失“陽”的功能），這種抽象類（含有“陰”卻無功能性的“陽”）不能夠生成對象，正符合“孤陰不生”之道。在抽象類中，接口類是一種典型的沒有數據（陰）的抽象類，它只含有純虛函數（無功能性的“陽”），從上面分析可知，該類型也是不能夠實例化對象的，正所謂“獨陽不長”?！兑捉洝分杏小疤斓仉硽?，萬物化醇，男女構精，萬物化生”，在古籍《雪心賦》中更有“孤陰不生，獨陽不長”的名句[6]。句中的“天地”、“男女”更抽象一步可理解為“陰陽”，兩句都強調“陰陽”在萬物的構成中相互依存的對立統一性。
3總結
當電纜沒有開路、錯位質量故障時，A0～A31端的電纜等效電阻RT≤7000mΩ時，對A0～A31端分別取樣進行精密測量。在綜合考慮IC100～IC131輸入端低電平應≤0.7V和圖2中運算放大器輸入靈敏度兼容情況下，取恒流源IS的輸出電流為10±0.5mA，Re0～Re31＝33Ω±5%，Vces≤0.1±0.05V。因此可以計算出VA采樣取值范圍是0.353～0.566V，VB的采樣取值范圍是0.348～0.384V。為此圖2中選用OPA335運算放大器，其輸入電壓范圍是0～3V（單電源供電時），最大輸入失調電壓為5μV。圖2中運算放大器輸出電壓V0～V31可由式（4）計算。由于OPA335的最大輸入失調電流是70pA，在設計中控制最大輸入電流在0.1～1mA之間，選擇RA＝RB＝2kΩ±5%，R1＝RF＝33kΩ±5%，電壓增益為16.5，輸出電壓范圍0～3.6V。
2測量分析電路設計
A/D轉換與分析電路設計在圖3中，A/D轉換電路ADC0809的輸入端IN0~IN7分別與圖2中運算放大器的輸出端V0～V7連接，將模擬信號轉化為8位數字輸出信號，并傳送給單片機的D0～D7端口，由單片機進行分析運算。路模擬輸出信號共需要4塊ADC0809電路進行模數轉換。單片機P0.0～P0.7端口接收ADC0809輸出的8位數字信號后進行分析。
3電纜等效電阻檢測程序設計
3.1標準等效電阻值確定
端子壓接后電纜等效電阻的標準值因電纜長度不同而有差異?？刹捎妙A先設定標準值和自動確定標準值兩種方法。對線徑為0.4mm的銅芯線電纜，預先設置標準值RT標準可按照式（5）進行計算：RT標準=75+148•L（5）其中，L是電纜長度，單位為m；RT標準的單位是mΩ。自動確定標準值方法是以正常工藝在質量穩定情況下，將首根檢驗的壓接端子的電纜作為樣品，對32個芯線等效電阻進行自動檢測對比，選取其中的最小值，然后乘以系數1.05作為標準值。
3.2自動設定標準值程序設計
標準等效電阻值存放于I2C存儲器AT24C08中。檢測程序設計多路通信電纜端子精密檢測的主程序流程圖如圖5所示。以下為采集的主要函數，假設通道數為36路。
4批量檢測結果分析
