[發明專利]一種虛擬硬件實驗室設備

在審

• 申請號: 201910204844.0
• 申請日: 2019-03-18
• 公開（公告）號: CN110058683A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 傅海鵬;張新;馬凱學
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06F17/50
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 韓新城

本發明公開一種虛擬硬件實驗室設備，包括信號處理單元，用于通過不同實驗軟件模塊進行電子通信及數字信號處理實驗；虛擬硬件實驗室服務器，運行有用虛擬硬件實驗室服務器軟件，根據客戶端的指令，完成實驗選擇并下載實驗軟件模塊到信號處理單元，接收來自信號處理單元的信號數據，顯示在虛擬硬件實驗室服務器的顯示界面并同時送往客戶端；多個客戶端，運行有用戶操作界面軟件，用于向虛擬硬件實驗室服務器發出實驗選擇及下載實驗軟件模塊到信號處理單元的指令，以及獲取從虛擬硬件實驗室服務器轉發來的實際實驗信號波形并對實驗信號數據頻譜分析。本發明具有利用率高、易維護、使用便利等諸多優點。

技術領域

本發明涉及虛擬仿真實驗室技術領域，特別是涉及一種虛擬硬件實驗室設備。

背景技術

電子通信和數字信號處理實驗包括取樣定理實驗、語言壓縮算法實驗、頻移鍵控(FSK)調制解調實驗、雙音多頻(DTMF)信號發生和識別實驗、信號時域和頻域分析實驗、FIR數字濾波器實驗、IIR數字濾波器實驗、自適用數字濾波器實驗等實驗項目。

虛擬仿真實驗室是虛擬現實技術研究的重要載體，隨著虛擬實驗技術的成熟，人們開始認識到虛擬仿真實驗室在教育領域的應用價值。在實驗教學時具有利用率高、易維護、使用便利等諸多優點。在虛擬實驗室中，學生既可在虛擬實臺上動手操作又可自主設計實驗，有利于其培養操作分析能力和創新意識。

因此，設計一個能進行上述多種實驗的虛擬硬件實驗室設備，很有必要。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，而提供一種用于電子通信原理和數字信號處理課程的虛擬硬件實驗室設備。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

一種虛擬硬件實驗室設備，包括：

信號處理單元，用于通過運行不同的實驗軟件模塊，進行相應的電子通信及數字信號處理實驗；

虛擬硬件實驗室服務器，與所述信號處理單元通信連接，運行有用虛擬硬件實驗室服務器軟件，用于根據客戶端的指令，完成實驗選擇并下載實驗軟件模塊到信號處理單元，接收來自信號處理單元的信號數據，顯示在虛擬硬件實驗室服務器的顯示界面并同時送往客戶端；

多個所述客戶端，與所述虛擬硬件實驗室服務器通過無線或無線局域網相連接，運行有用戶操作界面軟件，用于向所述虛擬硬件實驗室服務器發出實驗選擇及下載實驗軟件模塊到信號處理單元的指令，以及獲取從虛擬硬件實驗室服務器轉發來的實際實驗信號波形并對實驗信號數據進行頻譜分析。

所述信號處理單元包括Microchip Explorer 16數字信號處理開發板以及一個音頻輸入輸出子板，所述的Microchip Explorer 16數字信號處理開發板上的數字信號處理器運行用C語言寫成的的實驗軟件模塊的實驗程序。

所述實驗程序包括取樣定理實驗程序、ITU-TG711語音壓縮算法實驗程序、頻移鍵控FSK調制和解調器實驗程序、雙音多頻DTMF信號發生與識別實驗程序、信號時域/頻域分析實驗程序、FIR數字濾波器實驗程序、IIR數字濾波器實驗程序、自適用數字濾波器實驗程序、G726語音壓縮算法實驗程序。

所述虛擬硬件實驗室服務器接收到一個客戶端指令后，分析指令，按指令要求進行處理：如果是實驗選擇指令，則設定實驗軟件模塊；如果是實驗下載指令，則將設定的實驗軟件模塊下載到信號處理單元上；如果是運行實驗指令，則命令數字信號處理單元開始運行；如果接收到復位指令，則將使信號處理單元的硬件復位；如果接收到參數調節指令，包括信號源選擇、增益調節、延時調節，開啟或關閉濾波器，則將相應的參數命令送往信號處理單元使信號處理單元改變運行參數。

所述客戶端具有顯示終端，在其軟件顯示界面上設置有相應的指令按鈕，以供用戶輸出包括指令實驗選擇，實驗下載，運行實驗，停止實驗，復位以及對接受到真實實驗波形進行頻譜分析的指令。