[发明专利]一种虚拟硬件实验室设备

说明书

本发明公开一种虚拟硬件实验室设备，包括信号处理单元，用于通过不同实验软件模块进行电子通信及数字信号处理实验；虚拟硬件实验室服务器，运行有用虚拟硬件实验室服务器软件，根据客户端的指令，完成实验选择并下载实验软件模块到信号处理单元，接收来自信号处理单元的信号数据，显示在虚拟硬件实验室服务器的显示界面并同时送往客户端；多个客户端，运行有用户操作界面软件，用于向虚拟硬件实验室服务器发出实验选择及下载实验软件模块到信号处理单元的指令，以及获取从虚拟硬件实验室服务器转发来的实际实验信号波形并对实验信号数据频谱分析。本发明具有利用率高、易维护、使用便利等诸多优点。

技术领域

本发明涉及虚拟仿真实验室技术领域，特别是涉及一种虚拟硬件实验室设备。

背景技术

电子通信和数字信号处理实验包括取样定理实验、语言压缩算法实验、频移键控(FSK)调制解调实验、双音多频(DTMF)信号发生和识别实验、信号时域和频域分析实验、FIR数字滤波器实验、IIR数字滤波器实验、自适用数字滤波器实验等实验项目。

虚拟仿真实验室是虚拟现实技术研究的重要载体，随着虚拟实验技术的成熟，人们开始认识到虚拟仿真实验室在教育领域的应用价值。在实验教学时具有利用率高、易维护、使用便利等诸多优点。在虚拟实验室中，学生既可在虚拟实台上动手操作又可自主设计实验，有利于其培养操作分析能力和创新意识。

因此，设计一个能进行上述多种实验的虚拟硬件实验室设备，很有必要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种用于电子通信原理和数字信号处理课程的虚拟硬件实验室设备。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种虚拟硬件实验室设备，包括：

信号处理单元，用于通过运行不同的实验软件模块，进行相应的电子通信及数字信号处理实验；

虚拟硬件实验室服务器，与所述信号处理单元通信连接，运行有用虚拟硬件实验室服务器软件，用于根据客户端的指令，完成实验选择并下载实验软件模块到信号处理单元，接收来自信号处理单元的信号数据，显示在虚拟硬件实验室服务器的显示界面并同时送往客户端；

多个所述客户端，与所述虚拟硬件实验室服务器通过无线或无线局域网相连接，运行有用户操作界面软件，用于向所述虚拟硬件实验室服务器发出实验选择及下载实验软件模块到信号处理单元的指令，以及获取从虚拟硬件实验室服务器转发来的实际实验信号波形并对实验信号数据进行频谱分析。

所述信号处理单元包括Microchip Explorer 16数字信号处理开发板以及一个音频输入输出子板，所述的Microchip Explorer 16数字信号处理开发板上的数字信号处理器运行用C语言写成的的实验软件模块的实验程序。

所述实验程序包括取样定理实验程序、ITU-TG711语音压缩算法实验程序、频移键控FSK调制和解调器实验程序、双音多频DTMF信号发生与识别实验程序、信号时域/频域分析实验程序、FIR数字滤波器实验程序、IIR数字滤波器实验程序、自适用数字滤波器实验程序、G726语音压缩算法实验程序。

所述虚拟硬件实验室服务器接收到一个客户端指令后，分析指令，按指令要求进行处理：如果是实验选择指令，则设定实验软件模块；如果是实验下载指令，则将设定的实验软件模块下载到信号处理单元上；如果是运行实验指令，则命令数字信号处理单元开始运行；如果接收到复位指令，则将使信号处理单元的硬件复位；如果接收到参数调节指令，包括信号源选择、增益调节、延时调节，开启或关闭滤波器，则将相应的参数命令送往信号处理单元使信号处理单元改变运行参数。

所述客户端具有显示终端，在其软件显示界面上设置有相应的指令按钮，以供用户输出包括指令实验选择，实验下载，运行实验，停止实验，复位以及对接受到真实实验波形进行频谱分析的指令。