基于网络的虚拟实验平台

—电路管理模块的设计与实现

摘要

虚拟实验平台是一个能很好地提升教学效果的平台。在这个平台当中，完全通过软件模拟的方式来仿真实现接口实验的各个步骤及实验效果。本平台主要功能已在单机上基本完成，但在网络化越来越重要的今天，一个平台仅仅能够在单机上使用是远远不够的，进行网络化的增强改进就显得十分重要。在网络化改进时要解决很多新的问题，如电路图文件的的定义，NAT转换的处理，传输途径的选择，传输协议的选择等问题。在本毕业设计当中，主要是设计一个与虚拟实验台相配套的电路图文件格式，在此格式当中需要描述的信息除一般电路包括的器件信息、器件管脚信息、连线信息外，还包括仿真实现器件功能的软件模块信息，所有这些信息通过自定义的文本文件格式来描述。在虚拟实现平台运行时，可以通过选择不同的电路图文件做不同的实验。在实验进行当中，有可能要修改连线，要求本模块能实现对这些操作实施记录、保存。电路图文件可以通过网络传输、更新，是基于网络的虚拟实验平台的重要的基本功能。

关键词：虚拟实验平台；网络化改进；电路管理；P2P；NAT转换

1 引言 2
1.1 课题研究意义 2
1.2 课题研究方法 2
2 涉及到的技术 3
2.1 电路管理 3
2.2 电路图的传输--P2P技术 3
2.3 P2P要解决的重要问题--NAT转换 3
3 涉及到的概念 4
3.1 虚拟实验平台 4
3.2 VC++开发环境简介 4
3.3 API简介 4
3.4 8253芯片功能简单介绍 5
4 软件设计的功能简介 6
4.1 电路图设计 6
4.2 电路图的连线操作 7
4.3 连线部分电路图文件的保存 8
4.4 对于保存信息的读取 9
5 电路文件格式的定义 9
5.1 什么是电路图文件 9
5.2 连线部分的保存格式 9
5.3 8253实验连线部分格式 10
5.4 芯片部分的保存格式 11
5.5 8253实验芯片部分格式 11
6 程序代码设计 14
6.1 总体思想 14
6.2 命名规则 14
6.3 主要涉及到的类 14
6.4 打开实验电路图文件 15
6.5 添加新线操作 17
6.6 对添加新线的保存操作 18
6.7 读取保存的连线操作 19
7 改进建议和措施 19
7.1 平台后期期望 19
7.2 平台改进建议 19
结    论 20
参考文献 20
致    谢 21
声    明 22

1.1 课题研究意义

虚拟实验平台是一个很好的提升教学质量的平台，实验作为教学中相当重要的一个环节在实际教学当中是必不可少的，对于现有的教学环节当中可能存在部分实验室紧张的情况，这样每个学生就不能都接受到实验这个重要环节当中的知识，因此在这样的情况下，我们就想到了自己做一个虚拟的实验平台来改进这一情况，而且在计算机上做硬件接口的实验还能达到比如修改实验过程更容易等直接在硬件上做实验达不到的效果，在最后做出来的虚拟实验平台当中，我们可以能够自己选择器械，进行连线工作，在完成连线以后还能载入预先写好的汇编指令，对模拟的芯片进行相对应的指令操作，能够将图形信息编译为数字信息进行记录。保证各个管脚能够连接，连接后信号能够正常传送。在网络化越来越重要的今天，一个不能和外界通信的软件平台正在逐渐失去其本身的意义，用一个形象的比喻来讲，网络化改进好比是对一个原本能力很强，但是其本身却不能说话的人进行改造，改造以后的这个人，不仅能说，同样也能听，在一定程度上具备了沟通的能力，对虚拟实验平台的网络化改进也是如此，我们可以在网络化的基础上实现其他的很多功能，如动态升级该平台，教师实现其实验管理，教师远程协助学生完成实验等功能，在设计当中，我们涉及了两个问题，NAT转换，UDP传输，版本的判断等问题，在整个网络化改进组完成该项目的改进以后，该平台将是一个在实际的教学实验环节当中非常实用，功能非常强大的一个平台。

1.2 课题研究方法

考虑到学生的使用方便和设计的方便，我们网络化改进小组进行了分工，考虑到把电路图文件写到平台当中不方便后期的网络化升级，一但想要做新的实验都需要修改平台代码，再加上因为平台实验众多的原因，学生在实验的时候也需要通过自己实际的动脑来设计新的实验电路图，提高学生的设计能力，因此，在网络化升级的时候需要有一个单独电路图文件来辅助虚拟实验平台的升级，而我负责的就是电路图部分，因此首先需要能够把这些电路图信息写到一个文件，再把这个文件保存起来，初期考虑到使用数据库，但是因为数据库存储文件的不方便和消耗的资源太多等原因，因此我们直接采用文件的方式来保存这些信息，而所有的这些文件信息都是写到一个文本文档当中的，因此，文本文件（txt文件）的内容格式定义就成了本课题的重点研究对象。

在网络化越来越重要的今天，一个不能和外界通信的软件平台正在逐渐失去其本身的意义，用一个形象的比喻来讲，网络化改进好比是对一个原本能力很强，但是其本身却不能说话的人进行改造，改造以后的这个人，不仅能说，同样也能听，在一定程度上具备了沟通的能力，对虚拟实验平台的网络化改进也是如此，我们可以在网络化的基础上实现其他的很多功能，如动态升级该平台，教师实现其实验管理，教师远程协助学生完成实验等功能，在设计当中，我们涉及了两个问题，NAT转换，UDP传输，版本的判断等问题，在整个网络化改进组完成该项目的改进以后，该平台将是一个在实际的教学实验环节当中非常实用，功能非常强大的一个平台。

参考文献

[1] 谭浩强.C程序设计[M].北京:清华大学出版社,2003。

[2] 王洪涛.深入剖析Visual C++[M].北京：人民邮电出版社,2003。

[3] 刘乐善,欧阳星明,刘学清.计算机接口技术及应用[M].武汉：华中科技大学出版社,2000。

[4] 严蔚敏，吴伟民.数据结构（C语言版）[M].北京：清华大学出版社,1997。

[5] 侯俊杰. 深入浅出 MFC,2004[M]. 武汉：华中理工大学出版社,2001。

[6] David J.Kruglinski Scot Wingo George Shepherd. Programming Visual C++ 6.0 技术内幕[M].北京：北京希望电子出版社,2001。

[7] Johne.Swanke. VisualC++MFC编程实例[M]. 北京：机械工业出版社,2000。