接口技术论文大全11篇
时间：2022-04-13 01:11:58绪论：写作既是个人情感的抒发，也是对学术真理的探索，欢迎阅读由发表云整理的11篇接口技术论文范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。
篇（1）
引言
在IBM公司推出PC机时，并行端口已经是PC机的一部分。并口设计之初，是为能代替速度较慢的串行端口驱动当时的高性能点阵式打印机。并口可以同时传输8位数据，而串口只能一位一位地传输，传输速度慢。随着技术的进步和对传输速度要求的提高，最初的标准并行端口即SPP模式的并行端口的速度已不能满足要求。1994年3月，IEEE1284委员会颁布了IEEE1284标准.IEEE1284标准提供的在主机和外设之间的并口传输速度，相对于最初的并行端口快了50～100倍。IEEE1284标准定义了5种数据传输模式，分别是兼容模式、半字节模式、字节模式、EPP模式和ECP模式。其中EPP模式、ECP模式为双向传输模式。EPP模式比ECP模式更简洁、灵活、可靠，在工业界得到了更多的实际应用。本文介绍的一种基于uPSD323X的EPP增强并口的设计核心是，使用uPSD323X内部的CPLD实现EPP接口。
1EPP接口协议介绍
EPP(EnhancedParallelPort,增强并行端口)协议最初是由Intel、Xirocm、Zenith三家公司联合提出的，于1994年在IEEE1284标准中。EPP协议有两个标准：EPP1.7和EPP1.9。EPP接口控制信号由硬件自动产品，整个数据传输可以在一个ISAI/O周期完成，通信速率能达到500KB/s～2MB/s。
EPP引脚定义如表1所列。
表1EPP接口引脚定义
对应并口引脚EPP信号方向说明
1nWrit输出指示主机是向外设写（低电平）还是从外设读（高电平）
2～9Data0～7输入/输出双向数据总线
10Interrupt输入下降沿向主机申请中断
11nWait输入低电平表示外设准备好传输数据，高电平表示数据传输完成
12Spare输入空余线
13Spare输入空余线
14nDStrb输出数据选通信号，低电平有效
15Spare输入空余线
16Ninit输出初始化信号，低电平有效
17nAStrb输出地址数据选通信号，低电平有效
18～25GroundGND地线
1.1EPP接口时序
EPP协议定义了4种并口周期：数据写周期、数据读周期、地址写周期和地址读周期。数据周期用于计算机与外设间传送数据；地址周期用于传送地址、通道、命令、控制和状态等辅助信息。图1是EPP数据写的时序图。图1中，nIOW信号实际上在进行EPP数据写时并不会产生，只不过是表示所有的操作都发生在一个I/O周期内。在t1时刻，计算机检测nWait信号，如果nWait为低，表明外设已经准备好，可以启动一个EPP周期了。在t2时刻，计算机把nWrite信号置为低，表明是写周期，同时驱动数据线。在t3时刻，计算机把nDataStrobe信号置为低电平，表明是数据周期。当外设在检测到nDataStrobe为低后读取数据并做相应的数据处理，且在t4时刻把nWait置为高，表明已经读取数据，计算机可以结束该EPP周期。在t5和t6时刻，计算机把nDataStrobe和nWrite置为高。这样，一个完整的EPP数据写周期就完成了。如果就图1中的nDataStrobe信号换为nAddStrobe信号，就是EPP地址写周期。
图2是EPP地址读周期。与EPP写周期类似，不同的是nWtrite信号置为高，表明是读周期，并且数据线由外设驱动。
从EPP读、写周期可以看出，EPP模式的数据传输过程是一个信号互锁的过程。以EPP写周期为例子，当检测到nWait为低后，nDataStrobe控制信号就会变低，nWait状态信号会由于nDataStrobe控制信号的变低为而高。当计算机检测到
nWait状态信号变高后，nDataStrobe控制信号就会变高，一个完整的EPP写周期结束。因此，EPP数据的传输以接口最慢的设备来进行，可以是主机，也可以是外设。
1.2EPP增强并口的定义
EPP增强并口模式使用与标准并口（SPP，StandardParalledPort）模式相同的基地址，定义了8个I/O地址。基地址+0是SPP数据口，基地址+1是SPP状态口，基地址+2是SPP控制口。这3个口实际上就是SPP模式下的数据、状态和控制口，保证了EPP模式和SPP模式的软硬件兼容性。
基地址+3是EPP地址口。这个I/O口中写数据将产生一个连锁的EPP地址写周期，从这个I/O口中读数据将产生一个连锁的EPP地址读周期。在不同的EPP应用系统中，EPP地址口可以根据实际需要设计为设备选择、通道选择、控制寄存器、状态信息等。给EPP应用系统提供了极大的灵活性。
基地址+4是EPP数据口。向这个I/O口中写数据将产生一个连锁的EPP数据写周期，从这个I/O口读数据将产生一个连锁的EPP数据写周期。基地址+5～+7与基地址+4一起提供对EPP数据口的双字操作能力。EPP允许主机在此个时钟周期内写1个32位双字，EPP电路再把32位双字拆为个字节依次从EPP数据口中送出去。也可以用其所长6位字方式进行数据传送。
由于EPP通过硬件自动握手，对EPP地址口和EPP数据口的读写操作都自动产生控制信号而无需软件生成。
2uPSD323X及其开发环境PSDsoftEXPRESS
ST公司的uPSD323X是带8032内核的Flash可编程系统器件，将于8032MCU、地址锁存器、Flash、SRAM、PLD等集成在一个芯片内。其主要特点如下：具有在线编程能力和超强的保密功能；2片Flash保存器，1片是128K或者256K的主Flash存储器，另一片是32K的从Flash存储器；片内8K的SDRAM；可编程的地址解码电路（DPLD），使存储器地址可以映射到8032寻址范围内的任何空间；带有16位宏单元的3000门可编程逻辑电路（CPLD），可以实现EPP接口等及一些不太复杂的接口和控制功能；2个异步串口、I2C接口、USB接口、5通道脉冲宽度调节器、50个I/O引脚等。由于uPSD323X采用的是8032内核，因此可以完全得到KeilC51编程器的PSDsoftEXPRESS是ST公司针对PSD系列产品（包括uPSD）开发的基于Windows平台的一套软件开发环境。经过不断升级，目前最新版是PSDsoftEXPRESS7.9。它提供非常容易的点击设计窗口环境用户不需要自己编程，也不需要了解HDL语言，只有点击鼠标即可完成对地址锁存器、Flash、可编程逻辑电路等外设的所有配置和写入。它支持所有PSD器件的开发，使用PSDsoftEXPRESS工具对uPSD323X系列器件的可编程逻辑电路的操作简单、直观。PSDsoftEXPRESS工具可以在ST网站（/psd）免费下载。
3用uPSD323X实现EPP接口设计
3.1硬件接口
EPP增强并口的速度最高可达到500KB/s～2MB/s,这对外设的接口设计提供了一个很高的要求，如果外设响应太慢，系统的整体性能将大大下降。用户可编程逻辑器件，系统的整体性能将大大降低。用户可编程逻辑器件，如FPGA（FieldProgrammableGatesArray,现场可编程门阵列）和CPLD（ComplexProgrammableLogicDevice,复杂可编程逻辑器件），可以实现EPP增强并口的接口设计，这种实现方案可以达到并口中的速度极限，并且保密性好。ST公司的uPSD323X内部集成了可编程逻辑电路（CPLD），因此使用uPSD323X可以很好地实现EPP增强并口的接口设计。
EPP接口（EPP1.7）外设硬件接口原理如图3所示。在本设计中，uPSD323X通过中断的方式接收PC机并口的数据，并且当外设准备好数据上传到PC机时，PC机采用的也是中断方式接收外设的数据。
在上述硬件电路的基于上实现EPP并口通信还需做两部分的工作：一部分工作是在PSDsoftEXPRESS工具中完成对CPLD的数据的锁存；另一部分工作是在KEILC51环境下编写中断服务程序，实现EPP数据的读取和发送。
图3
3．2对CPLD的编程及其实现数据锁存的过程
在PSDsoftEXPRESS工具中，将PA端口（EPPD0～EPPD7）配置成带有时钟上升沿触发的寄存器类型（PTclockedregister）的输入宏，PB0（nWait）配置成上升沿触发的D类型寄存器（D-typeregister）的输出宏，PB3（nWrite）、PB4(nDstrb)、PB2(nAstrb)配置成CPLD逻辑输入（logicinput）口。NDstrb信号和nAstrb信号各自取反再相与后的值作为输入宏单元和输出宏单元的时钟。上述对PA、PB端口的配置用方程式表示如下：
PORTAEQUATIONS：
=======================
！EPPD7_LD_0=nAstrb&nDstrb;
EPPD0.LD=EPPD3_LD_0.FB;
!EPPD3_LD_0=nAstrb&nDstrb;
EPPD1.LD=EPPD3_LD_0.FB;
!nWait_C_0=nAstrb&nDstrb;
EPPD2.LD=EPPD3_LD_0.FB;
EPPD3.LD=EPPD3_LD_0.FB;
EPPD4.LD=FPPD7_LD_0.FB;
EPPD5.LD=EPPD7_LD_0.FB;
EPPD6.LD=EPPD7_LD_0.FB;
EPPD7.LD=EPPD7_LD_0.FB;
PORTBEQUATIONS:
=======================
nWait.D:=1;
nWait.PR=0;
nWait.C=nWait_C_0.FB;
nWait.OE=1;
nDstrb.LE=1;
nAstrb.LE=1;
EPP数据的锁存过程如下：以计算机向外设传输数据（即EPP数据写周期）为例子，计算机首先检测nWait信号，如果nWait为低计算机把nWrite信号置为低，表明是写周期，同时将数据放到数据总线上，然后置低nDstrb信号。此时，nDstrb信号会出现一个上升沿，此上升沿会将PA端口的数据锁存到输入宏；同时，此上升沿使nWait信号变高，表示外设正忙阻计算机发数年。当计算机检测到nWait信号为高后就会将数据握手信号nDstrb变高，EPP数据写周期结束。上述EPP数据的锁存和nWait握手信号的产生都由硬件产生，因此数据传输速度快。整个数据传输过程可以在一个I/O周期内完成，锁存到输入宏的数据的读取和nWait信号的清除则在外部中断0服务程序软件完成。
3．3中断服务程序的功能描述及流程
由硬件原理图可以看出，EPP并口的nDstrb和nAstrb信号线分别连到uPSD323X的外部中断定和外部中断1引脚。当发生EPP数据读写时，nDstrb信号就会产生一个下降沿，引起外中断定中断。当发生EPP地址读写时，nAstrb信号就会产生一个下降沿，引起外中断1中断。外部中断0和外部中断1的中断服务程序的功能是相同的，只不过前者接收或发送的是数据而后者是地址、命令等。以外部中断0的中断服务程序为例，详细介绍数据正向传输（计算机向外设发送数据）和反向传输（外设向计算机传送数据）时中断服务程序的功能。外部中断0中断服务程序流程如图4所示。
（1）数据正向传输
当发生EPP数据写周期时，即数据正向传输时，计算机首先检测nWait信号。如果nWait为低，表示外设已准备好接收数据。计算机把nWrite信号置为低，表明是写周期，同时将数据放到数据总线上，然后置低nDstrb。NDstrb信号就会产生一个下降沿，此下降沿一方面将PA端口的数据锁存到输入宏并使nWait信号变高，表示外设正忙另一方面引起外部中断0中断，在外部中断0的中断服务程序中读取输入宏锁存的数据，然后将nWait信号清零通知计算机现在外设已经准备好可以再次接收数据了。
（2）数据反向传输
篇（2）
首先，机电接口被应用在机电一体化系统中能够作为模拟信号的输入接口而存在，通常在机电一体化系统的运行过程中，对于机械系统的运行状态信号的传递是由传感器或者变送器负责，而接收并且模拟机械系统的输出信号的则是机电接口。其原因是由于运行状态的信号多为模拟的电压或者电流信号，而电子系统对这些信号无法做到有效的识别和控制，只有通过机电接口对这些信号进行接收以及模拟，才能通过电子系统对这些信号进行有效的分辨，达到将机械系统和电子系统两者有效结合形成一个整体的目的。其次，机电接口被应用在机电一体化系统中能够作为模拟信号的输出接口而存在，在机电一体化系统的正常运行过程中，不仅电子系统对于机械系统的输出信号无法有效的识别和控制，机械系统对于直接由电子系统的输出信号也无法做到有效的识别和控制，智能有机电接口来实现两者之间的有效连接，机电接口能够对计算机的输出信号转换成机械系统能够识别的模拟电压信号或者模拟电流信号，帮助电子系统实现对机械系统的智能化和信息化控制，完成机电一体化系统正常运行的目的。最后，机电接口能够作为机电一体化系统中的开关信号通道接口而存在。在机电一体化系统的有效运转过程中，不仅要对机械系统和电子系统的实时连接做好接口设置工作，还有许多需要需要处理的开关闭合和断开信号、指示灯的显示与熄灭信号、继电器和接触器的吸合与释放信号等等需要处理，这些信号的模拟、输入以及输出同样需要用到机电接口。因此机电接口也能够作为保证机电一体化系统中的开关信号的正常运转的开关信号通道接口而存在。
2人机接口在机电一体化系统中的运用
人机接口在机电一体化系统中的作用主要是负责将技术人员的指令翻译成相关的信号输送到机电系统中，进行控制指令与动作指令之间的信息交换，保证机电一体化系统能够在工作人员的控制和管理下正常运转。因此人机接口在机电一体化系统中的运用主要是作为拔盘输入接口、键盘输入接口以及键盘输出接口而存在。其中拨盘输入接口的功能主要是负责机电一体化系统中系统参数的修正与控制作用，能够帮助工作人员对机电一体化系统中的诸多参数信息完成相关的调整工作，而键盘输入接口则是作为向电子技系统中的计算机键盘输入和输出接口而存在，其能够帮助电子系统中计算机与键盘之间的有效连接，其中电子系统的键盘又可以分为编码键盘和非编码键盘，两者分别具有不同的优势和劣势，然而总体都能够满足电子系统中计算机正常运转的诸多功能上的要求。
篇（3）
机电一体化系统可分为机械和微电子系统两大部分，各部分连接须具备一定条件，这个联系条件通常称为接口。各分系统又由各要素（子系统）组成。本文以机电一体化控制系统（微电子系统）为例，将接口分为人机与机电接口两大类。
一、机电接口
由于机械系统与微电子系统在性质上有很大差别，两者间的联系须通过机电接口进行调整、匹配、缓冲，因此机电接口起着非常重要的作用：
（1）行电平转换和功率放大。一般微机的I/O芯片都是TTL电平，而控制设备则不一定，因此必须进行电平转换；另外，在大负载时还需要进行功率放大；
（2）抗干扰隔离。为防止干扰信号的串入，可以使用光电耦合器、脉冲变压器或继电器等把微机系统和控制设备在电器上加以隔离；
（3）进行A/D或D/A转换。当被控对象的检测和控制信号为模拟量时，必须在微机系统和被控对象之间设置A/D和D/A转换电路，以保证微机所处理的数字量与被控的模拟量之间的匹配。
1、模拟信号输入接口。在机电一体化系统中，反映被控对象运行状态信号是传感器或变送器的输出信号，通常这些输出信号是模拟电压或电流信号（如位置检测用的差动变压器、温度检测用的热偶电阻、温敏电阻、转速检测用的测速发电机等）计算机要对被控对象进行控制，必须获得反映系统运行的状态信号，而计算机只能接受数字信号，要达到获取信息的目的，就应将模拟电信号转换为数字信号的接口——模拟信号输入接口。
2、模拟信号输出接口。在机电一体化系统中，控制生产过程执行器的信号通常是模拟电压或电流信号，如交流电动机变频调速、直流电动机调速器、滑差电动机调速器等。而计算机只能输出数字信号，并通过运算产生控制信号，达到控制生产过程的目的，应有将数字信号转换成模拟电信号的接口——模拟信号输出接口。任务是把计算机输出的数字信号转换为模拟电压或电流信号，以便驱动相应的执行器，达到控制对象的目的。模拟信号输出接口一般由控制接口、数字模拟信号转换器、多路模拟开关和功率放大器几部分构成。
3、开关信号通道接口。机电一体化系统的控制系统中，需要经常处理一类最基本的输入/输出信号，即数字量（开关量）信号包括：开关的闭合与断开；指示灯的亮与灭；继电器或接触器的吸合与释放；电动机的启动与停止；阀门的打开与关闭等。这些信号的共同特征是以二进制的逻辑“1”和“0”出现的。在机电一体化控制系统中，对应二进制数码的每一位都可以代表生产过程中的一个状态，此状态作为控制依据。
（1）输入通道接口。开关信号输入通道接口的任务是将来自控制过程的开关信号、逻辑电平信号以及一些系统设置开关信号传送给计算机。这些信号实质是一种电平各异的数字信号，所以开关信号输入通道又称为数字输入通道（DI）。由于开关信号只有两种逻辑状态“ON”和“OFF”或数字信号“1”和“0”，但是其电平一般与计算机的数字电平不相同，与计算机连接的接口只需考虑逻辑电平的变换以及过程噪声隔离等设计问题，它主要由输入缓冲器、电平隔离与转换电路和地址译码电路等组成。
（2）输出通道接口。开关信号输出通道的作用是将计算机通过逻辑运算处理后的开关信号传递给开关执行器（如继电器或报警指示器）。它实质是逻辑数字的输出通道，又称为数字输出通道（DO）。DO通道接口设计主要考虑的是内部与外部公共地隔离和驱动开关执行器的功率。开关量输出通道接口主要由输出锁存器、驱动器和输出口地址译码电路等组成。
二、人机接口
人机接口是操作者与机电系统（主要是控制微机）之间进行信息交换的接口。按照信息的传递方向，可以分为输入与输出接口两大类。机电系统通过输出接口向操作者显示系统的各种状态、运行参数及结果等信息；另一方面，操作者通过输入接口向机电系统输入各种控制命令，干预系统的运行状态，以实现所要求的功能。
1、输入接口。
（1）拨盘输入接口。拨盘是机电一体化系统中常见的一种输入设备，若系统需要输入少量的参数，如修正系数、控制目标等，采用拨盘较为方便，这种方式具有保持性。拨盘的种类很多，作为人机接口使用最方便的是十进制输入、BCD码输出的BCD码拨盘。BCD码拨盘可直接与控制微机的并行口或扩展口相连，以BCD码形式输入信息。
（2）键盘输入接口。键盘是一组按键集合，向计算机提供被按键的代码。常用的键盘有：
1）编码键盘，自动提供被按键的编码（如ASCII码或二进制码）；
2）非编码键盘，仅仅简单地提供按键的通或断（“0”或“1”电位），而按键的扫描和识别，则由设计的键盘程序来实现。前者使用方便，但结构复杂，成本高；后者电路简单，便于设计。
2、输出接口。在机电一体化系统中，发光二极管显示器（LED）是典型的输出设备，由于LED显示器结构简单、体积小、可靠性高、寿命长、价格便宜，因此使用广泛。常用的LED显示器有7段发光二极管和点阵式LED显示器。7段LED显示器原理很简单，是同名管脚上所加电平高低来控制发光二极管是否点亮而显示不同字形的。点阵式LED显示器一般用来显示复杂符号、字母及表格等，在大屏幕显示及智能化仪器中有广泛应用。
结语：
接口技术是研究机电一体化系统中的接口问题，使系统中信息和能量的传递和转换更加顺畅，使系统各部分有机地结合在一起，形成完整的系统。接口技术是在机电一体化技术的基础上发展起来的，随着机电一体化技术的发展而变得越来越重要；同时接口技术的研究也必然促进机电一体化的发展。从某种意义上讲，机电一体化系统的设计，就是根据功能要求选择了各部分后所进行的接口设计。接口的好与坏直接影响到机电一体化系统的控制性能，以及系统运行的稳定性和可靠性，因此接口技术是机电一体化系统的关键环节。
篇（4）
2软件设计
数据处理接口模块的软件主要由硬件初始化、自测试程序、周期数据收发和命令响应四大功能组成。其中周期数据的收发包含消息层和数据层两个层次。消息层负责命令的辨识和数据的组织搬运，数据层负责协议的执行和发送接收等底层任务。数据层基本数据帧的格式见图4所示。这里的同步字、数据长度、校验方式由主机在初始化时确定。其中校验方式可选择两种，若采用和校验，则检验位占用1字节；若使用CRC校验，校验位占2字节。在周期数据收发的数据层中，RS422链路分为测控链路和任务链路两部分。测控链路用于检测设备的连通性和硬件的正确性，任务链路用于任务系统之间的通信。因此，将用于测控通信的链路设计为无链接协议链路，将用于任务通信的链路设计为有链接协议链路。有链接协议的任务链路的状态转移图见图5所示。任务链路的工作原理是：上电后首先进行通信测试，主端首先发送LTST，若从端回复ALTST为正常，测试完成后，转入空闲工作状态；空闲状态时主从定期进行握手操作，当主机存在发送命令时，转入消息发送状态，当从端发来数据帧前导码LHDR时主端转入消息接收状态；消息发送完成后会进行发送检查，如果从接收无误会发来ACK握手信号，当出现超时或从发来NACK信号时进行重新发送状态，重试超过门限进入通信测试状态；消息接收状态时若消息正确则进入空闲状态，若接收超时或消息错误时发送NACK通知主端重新发送，当错误次数超门限时进入通信测试状态。
3低功耗设计
简易无人机携带燃料有限，而实际任务中往往又要求其尽可能长时间的滞空，这就要求各类设备尽可能地以较小的功耗完成较多的功能。因此本文从硬件软件等不同层面设计来降低模块的功耗。降低功耗总的来说有关闭无用功能、减少无用操作和合理器件选型三个方法。在不使用DSP内部的AD、eCAN、SCI等资源时，可将对应的资源的时钟HSPCLK和LSPCLK关闭，同时不使能这些资源，以达到降低功耗的目的。作为降压型线性电源，TPS74401芯片的耗散功率PD＝（VIN－VOUT）×IOUT，即电源的转换效率取决于输入输出电压差的大小，因此在电源转换电路的设计上应在满足电源芯片的最小dropoutvoltage的情况下尽量减小LDO器件输入输出电压差，可提高转换效率减少发热功耗，本文中1．8V电源由最接近1．8V电压的3．3V电源转换而来。为保持较好的信号完整性，模块上的印制板走线阻抗均按照单端50Ω差分100Ω控制。在RS422的发送端和接收端进行阻抗匹配以优化信号质量。在发送端使用33Ω串联匹配方式，接收端采用120Ω并联匹配方式，由于正常工作时差分电平约±5V，为降低直流功耗在并联匹配电阻处串接一10pF电容，这样既满足瞬态的信号完整性要求，也可在稳态时达到隔离直流，减小匹配电阻上直流功耗的目的。详见图6所示。在软件设计方面，采用定时查询和中断接收相结合的方式，减少DSP对外设的多余操作，避免不必要的轮询操作所产生的功率消耗。本文介绍的串行数据接口板在今后的改进设计中，可以注意合理的器件选型，以达到降低功耗的目的。例如：现设计中1．8V电源转换效率为54％，今后可结合实际电流消耗状况选用合适的开关电源代替线性电源［4］，并使开关电源工作在中等或较重负载状态，可提高电源效率至80％左右；现有设计中CPLD动态功耗约为0．7W，由于该模块中逻辑占用资源并不多，因此后期可考虑用更小功耗的中小规模可编程逻辑器件替换。目前现有设计中未考虑模块的睡眠唤醒功能，今后可结合主机实际的需求，添加相应功能的电路，以降低待机功耗。
篇（5）
1 引言
激光具有波长单一和良好的方向性，所以和传统的探测方法相比，激光探测具有精度高，抗干扰能力强等特点，在激光测距、激光雷达、激光告警、激光制导、目标识别等军事领域，都得到了广泛应用。针对不同武器系统的需求，激光探测系统接口呈现出多样性。
近年来，随着应用需求和集成化度的增加，激光探测系内部、激光探测系统和各武器平台之间集成了不同厂商的硬件设备、数据平台、网络协议等，由此带来的异构性给探测系统的互操作性、兼容性及平滑升级能力带来了问题。
对激光探测系统而言，接口技术的设计是整个系统集成的关键技术。一个激光探测系统的设计、实施，有很大的工作量是在接口的处理上，好的接口设计可以提高系统的稳定性、运行效率、升级能力等，本文以激光探测系统接口技术为研究对象，着重分析其接口技术类型、设计考虑因素和验证方法。
2 激光探测系统几种主要接口技术
接口是多要素或多系统之间的公共边界部分，对激光探测系统的接口包括机械接口、电气接口、电子接口、软件接口等，本文着重讨论电子接口。按物理电气特性划分，常用的激光探测系统接口类型可分为以下几类：
1 TTL电平接口：最通用的接口类型，常用做系统内及系统间接口信号标准。驱动能力一般为几毫安到几十毫安，在激光探测系统中主要应用是作为长距离的总线数据和控制信号的传输
2 CMOS电平接口：速度范围与TTL相仿，驱动能力要弱一些。
3 ECL电平接口：为高速电气接口，速率可达几百兆，但相应功耗较大，电磁辐射与干扰与较大。
4 LVDS电平接口：在标准中推荐的最大操作速率是655Mbps，电流驱动模式，信号的噪声和EMI都较小。
5 GTL接口电平：低电压，低摆幅，常用作背板总线型信号的传输，虽然使用频率一般在100MHz以下，但上升沿一般都比较陡，特别是对沿敏感的信号，如时钟信号。
6 RS-232电平接口：为低速串行通信接口标准，电平为±12V，用于DTE与DCE之间的连接。RS-232接口采用不平衡传输方式，收、发端的数据信号是相对于信号地的电平而言，其共模抑制能力低，传输距离近，多用于点对点接口通讯。
7 RS-422/RS-485接口：采用平衡方式传输，采用差分方式，使其在通讯速率、抗干扰性和传输距离较RS-232接口有较大改善。多用于多点接口通迅。RS485电平接口可驱动32个负载，忍受-7V到12V共模干扰。
9 光隔离接口：能实现电气隔离，更高速率的器件价格较昂贵。
10 线圈耦合接口：电气隔离特性好，但允许信号带宽有限
11 以太网：经常采用的是10Base-T和100Base-T两种主流标准，主要应用激光探测系统和分系统之间的接口通讯和数据传输。以太网接口具有性价比高、数据传输速率高、资源共享能力强和广泛的技术支持等众多优点。
12 USB接口：USB总线接口是一种基于令牌的接口，USB主控制器广播令牌，总线上的设备检测令牌中的地址是否与自身相符，通过发送和接收数据对主机作出响应，其最大的优点是安装配置简单。
3 激光探测系统接口方案设计考虑因素
随着大规模数字处理芯片和高速接口芯片的迅猛发展，激光探测系统也呈现出智能化、小型化、模块化的趋势。在激光探测系统中，信息接口的设计逐渐向标准化、网络化、多节点、高速等方向展
3.1 接口信号传输中的干扰噪声
3.1.1 接口信号传输中的主要干扰形式
a)串模干扰：杂散信号通过感应和辐射的方式进入接口信道的干扰。串模干扰的产生原因主要是传输中插件等所产生的接触电势、热电势等噪声引起的。
b) 共模干扰：干扰同时作用在两根信号往返线上，而且幅指相同。共模干扰产生的原因，主要是传输线路较长，在发送端和接收端之间存在着接地的电位差。
3.1.2 接口信号传输中的抗干扰措施
a)传输线的选择
为了抑制由于杂散电磁场通过电磁感应和静电感应进入信道的干扰，接口传输线应尽量选用双绞线和屏蔽线，并将屏蔽层接地，而且屏蔽层的接地要于激光探测系统一端浮地的结构形式配合，不要将屏蔽线层当作信号线和公用线。
b)传输线的平衡和匹配
采用平衡电路和平衡传输结构是抑制共模干扰的有力措施。目前广泛使用的是差分式平衢性线电路，例如RS-422/RS-485标准串口电路。
接口信号传输时还要考虑与传输线特性阻抗的匹配问题。一般长线传输的驱动器接收器都适用于驱动特性阻抗为50Ω—150Ω的同轴电缆和双绞线，一般接口接收器的输入阻抗要比传输线的特性阻抗大，因此要设法将两者匹配，最好将发送端和接收端匹配。
控制信号线的具体配置：控制信号线要和强电、数据总线、地址总线分开，尽量选用双绞线和屏蔽线，并将屏蔽层接地。
c)隔离技术：电位隔离是常用的抗干扰方法，接口信号采用光电隔离和电磁隔离可以切断接口内外线路的电气连接，从而减弱露流、地阻抗耦合等传导性干扰的影响。
3.2 接口硬件的选择原则：
3.2.1 为各类接口选择合适的总线接口芯片、接口总线，并设计具体的接口电路。
3.2.3 选择接口芯片时应根据激光探测系统CPU/MPU类型，总线类型／宽度和系统所完成的功能并按照高效、经济、可靠，方便、简单的原则来确定。
3.2.4 设计具体的接口电路应具体考虑电源问题
3.2.5 数据／命令的锁存和驱动
激光探测系统内部及激光探测系统和其他系统间实施数据／命令传输时，一般采用数据锁存技术来适应双方读写的时间要求。
3.3 接口的实时性
由于激光探测系统对数据处理和传输的实时性要求很高，设计时要使时钟抖动、通道间时延、工作周期失真以及系统噪声最小化，所以设计接口时尽量选用高通讯速率和同步工作方式。
接口软件的设计原则
同步通讯系统软件设计要充分考虑数据流量的控制，最好在数据发送方发送数据时每隔一段时间插入一段空闲时间，从而保证数据同步传输的可靠性。
异步通讯系统软件设计要充分考虑合理的数据校验方式，可以根据系统要求选择冗余校验、校验和、冗余校验的方法。
4 激光探测系统接口方案设计验证
构建高速有效的激光探测系统接口是非常有挑战性的，并且设计者需要在设计接口前后就考虑多个因素，详细的系统级的验证都是必须的。
4.1 设计前的验证
基于指令集模拟器和硬件模拟器软硬件模拟技术是一种高效、低代价的系统验证方法。接口设计软件采用汇编，C，C++等语言编写，用户编写的接口源程序经过交叉编译器和连接器编译，输入到软件指令集模拟器进行软件模拟。而接口硬件验证则采用硬件描述语言如VHDL设计，经过编译后由硬件模拟器模拟。但设计前的验证也有一定的局限性，比如只能验证数字接口和验证环境理想化等缺点。这些都需要设计后的验证
4.2 设计后的验证
最常见的验证方法是制作模拟激光探测系统内部接口和系统间外部接口的通用信号源，通用信号源可以模拟探测系统内部的如主回波、时统、显示、键盘等信号，也可以模拟输入外部操控命令，并将激光探测系统状态、测量数据等信息显示输出。
篇（6）
《微机原理和接口技术》是高职高专计算机及相关专业必修的一门专业基础课，同时也是一门实践性和应用性很强的课程。经过理论和实验两方面的教学，使学生把握微型计算机的基本工作原理，汇编语言程序设计的基本方法，微机系统和输入输出设备的典型接口电路和接口技术，并能综合运用软、硬件技术分析实际新问题。《微机原理和接口技术》这门课程的学习涉及到很多先行课程，比如《模拟电子技术》、《数字电路》等，这些课程的学习效果往往对本课程的学习有一定影响，加之本课程的教学内容较多，各个知识点之间相互交叉又造成理解上的困难，需要学生记忆的内容太多，导致学生学起来较困难，从而失去了学习的信心，达不到预期的教学效果。针对这样的目前状况，作者结合自己的教学实践，谈谈对于该课程教学的思索。
一、让学生充分熟悉到该课程的重要性，提高学生的学习动力及喜好
随着高校的扩招，就业压力的增大，学生密切的关注所学的知识是否能够促进自己未来的就业和发展，高职学生尤是如此，所以在教学过程中经常有学生提问说《微机原理和接口技术》这门课程晦涩难懂，学习它有什么实际意义，对我今后的学习和发展有什么功能。对于学生的提问我思索摘要：其实在教学过程中第一节课是非常关键的，在第一节课里教师应该将本课程的内容进行整体的介绍并且要告诉学生学习该课程的意义。《微机原理和接口技术》主要讲述微型计算机的基本工作原理，汇编语言程序设计的基本方法，微机系统和输入输出设备的典型接口电路和接口技术三部分内容。第一部分内容的学习有利于学生对微机工作原理有深入地了解，直接地应用在嵌入式计算机、自动控制等方面，把握它也有利于对后续课程的学习，比如《操作系统》、《编译原理》等，并且这一部分内容中介绍到的计算机内部各部件的结构又是汇编语言程序设计的基础。第二部分介绍的汇编语言程序设计是我们和计算机沟通最直接的方式，假如我们想从事计算机科学方面的工作的话，汇编语言的基础是必不可缺的，因为我们的工作平台、探究对象都是机器，我们通过汇编语言和机器交流，尤其在和硬件关系非常密切的程序或要提高运算速度的程序，即使是C语言也会有些力不从心，而汇编语言则能够很好扬长避短，最大限度地发挥硬件的性能。由于汇编语言和硬件密切相关，所以第一部分内容的学习一定要打好基础。第三部分内容是一些常用且典型的芯片，使学生能深层次的理解微机系统，为以后学习其他芯片打下基础。只有让学生熟悉到本课程的学习确实能对自己的就业和未来发展有用，才能激起学生学习的喜好和动力，提高主动学习的热情。
二、改进教学方法，提高教学效果
《微机原理和接口技术》这门课程中有一些内容确实比较抽象，难于理解，又有很多知识点需要学生记忆，所以光有学习的热情还不够，正确的学习方法才能有事半功倍的学习效果。
1、在学生学习过程当中，要不断鼓励学生
《微机原理和接口技术》这门课程会分章节讲述构成微机的中心处理器，系统总线，存储器，输入输出设备和一些典型的接口电路以及它们的工作原理。我们知道微机是一个有机的整体，要讲清楚任何一个部件的工作原理都不可能只单独将这一部件拿出来讲，必然涉及到其他新部件，而其他新部件我们还没接触到，所以经常出现一个知识点还没讲清楚，又出现新的疑问，在整个课程的学习当中疑问会一直存在，直至该课程结束，也就是说只有到学期末所有的疑问才能搞清楚。还有这门课中最难的地方在第二章，本章知识理解起来困难，并且有大量内容（几乎全部内容）要求在理解的基础上记忆以便为后续的学习奠定基础，而这时学生刚刚开始接触这门课程便一下子觉得很难，轻易产生放弃的思想。所以教师在整个学期中非凡是学期初一定要不断鼓励学生摘要：学习中存在新问题是很正常的，随着进一步学习新问题会得到解决，关键是坚持，树立学习信心。
2、对于抽象的概念和工作原理，老师要精心设计课堂教学，使晦涩难懂的知识变得浅显易懂
课堂教学是使学生获得知识最有效最快捷的方式。在教学过程中，真正做到“以学生为本”，提高课堂效率，我的心得是精心的进行合理、有效的课堂教学设计。合理、有效的课堂教学设计可以在最短的时间得到最好的教学效果。比如，本课程的教学布置中，先讲cpu内部寄存器后讲存储器分段，讲cpu内部寄存器时就要涉及到存储器分段，这样一来知识点前后交叉多，学生听不明白，老师也会觉得讲不清楚。换种思路，重新调整一下次序，先介绍存储器分段，讲清楚四种段、段地址和偏移地址以及物理地址的形成，再介绍cpu内部寄存器，4个段寄存器分别存放4个段的段地址，地址指针寄存器和指令指针寄存器用来存放偏移地址，这样讲符合学生接受知识的规律，用时较少而且教学效果好。
3、采用多媒体教学手段，更高效地完成课堂教学任务
随着信息技术的发展，多媒体技术在课堂教学中得到了广泛的应用。多媒体计算机使图、文、声、像集于一体，使教学内容形象生动富有感染力，使抽象新问题形象化。一些抽象概念在单纯语言讲解的情况下，感性材料不足，说服力不强，通过多媒体可以把抽象的理论和抽象的模型具体形象地展示在屏幕上帮助学生理解。比如讲存储器分段时，说到存储单元物理地址唯一而逻辑地址不唯一时很多学生感到很困惑“逻辑地址不唯一”，传统教学手段凭教师一张嘴、一根粉笔、一块黑板有时很难讲清楚，这时采用多媒体动画的形式将存储器分段进行演示，它能够直观形象地让学生看出段和段之间的一种重叠关系，某个存储单元既属于A段又属于B段，从而得出这一存储单元逻辑地址不唯一，既记住了结论又很好的理解了结论推导的整个过程。
4、注重实践环节
篇（7）
参考文献:
[1] 胡汉才,单片机原理及接口技术[M]. 北京,航空工业出版社,1998:145-200.
篇（8）
参考文献:
[1] 胡汉才,单片机原理及接口技术[M]. 北京,航空工业出版社,1998:145-200.
篇（9）
接口技术是计算机专业的一门基础课程,它具有技术性、工程性和实践性等特点,其教学质量的优劣直接关系到学生动手能力的高低。长期以来,我们在课程建设上花了很多精力,也取得了一些成就,但是学生在计算机应用方面的能力仍然比较弱,特别是遇到时序控制以及多接口的关联控制时就显得力不从心[1]。提高学生的实际应用能力,已经成为教学改革亟待解决的问题。
1研究型教学是教学改革的必然趋势
传统的填鸭式教学已经被淘汰,而启发式、问题式等教学方法改善了一些教学环境,但还不能满足当今教学的需要。研究型教学和创新型实验是当前推崇的教学方法和手段。
我院接口技术课程包括理论教学和实验教学两个教学环节。最初我们在实验教学环节中安排了6个设计型实验和1个综合型实验,从实验内容的设计上能够反应课程内容的知识点,但由于各实验教学课堂采用实验内容一致,导致前后做实验的学生之间产生了依赖关系,使得实验教学效果与我们期待的有很大差距[2]。为了解决这些问题,我们设计了6套实验题目,确保在每个教学点之间两年内的实验内容不重复。这样学生就能够主动思考完成实验,从而明显地改善了实验教学的效果。
学生的动手能力有了提高,但在组织学生进行创新型实验时,我们发现相当一部分学生缺乏自主创新能力,甚至缺乏创新的意识。经过分析我们认识到:我们所采用的教学方法对学生创新能力的提高没有实质性的帮助,因为学生在做课程实验时,并不考虑实验内容的设计思路和过程,只是按实验的要求步骤去完成,因此学生缺乏系统的分析和设计能力,缺乏知识的应用和创新能力。经过审视教学的现状和学生对教学改革的要求,我们意识到开展研究型教学,以新的思路设计实验内容和实验指导书的必要性和紧迫性。如果我们能够通过研究型教学来转变学生的学习方式,使其由“要我学”变为“我要学”,从而引导学生自主发现问题、研究问题和解决问题,在此过程中积累知识并强调一种主动探索和创新实践的精神[3],这对学生创新意识和创新能力的提高都是非常有益的。
由于接口技术课程的特殊性,我们将其研究型教学分成理论教学和实验教学两部分,并将两者紧密地结合起来。研究型教学的目的是在学生具有的实际知识构架基础上,通过阅读资料、分析和讨论,来研究一些新型接口技术的理论、方法和应用;而研究型实验则是对上述方法的具体实践,在这个过程中我们强调最大程度地发挥学生的潜能,强调实验内容、过程和现象都由学生独立设计和完成,增加学生的自主性。只要我们努力培养学生的研究型学习能力和应用型的实践能力,就能最终铸造出创新型人才,因此我院在接口技术课程的理论和实验教学中全面地采用了研究型教学。
2研究型教学的实施
2.1建设适合课程教学的研究型实验扩展平台
研究型实验扩展平台的设计是要基于学生的基本知识结构,将课堂上没有涉及的较新技术引入到理论和实验教学中来,学生通过研究型学习和实践达到转变学习方式和掌握新知识的目的。为此我们在现有的实验平台上开发了一些新的实验扩展平台。这些实验扩展平台包括:I2C接口的存储器访问实验扩展平台,I2C接口的RCT时钟控制实验扩展平台,SPI接口的EEPROM实验扩展平台,8259中断控制器级联实验扩展平台,RS485的全双工和半双工实验扩展平台,CAN总线实验扩展平台等。其中一些是插在现有实验平台的总线上使用,另外一些是通过实验连线与实验平台连接使用,这样就为开展研究型实验奠定了必要的实验环境。
2.2设计研究型理论教学的内容
研究型理论教学以讨论、研究报告、调研报告和小论文为主线。我们在理论教学中增加了PCI总线和USB接口部分,并侧重于总线的协议内容。我们还结合课程现有教学内容设计了一些讨论题目,比如:8259中断控制器内部各端口的寻址方法和寻址特点,8259中断控制器查询方式的实现方法,8237 DMA控制器在主动态和被动态下引脚信号的变化特点。结合实验扩展平台还设计了另外一些题目,比如:I2C总线和SPI总线时序特点及时序产生方法,I2C总线的读写时序与PCI总线的读写时序之间的特点分析,CAN总线协议和数据交换过程等。 这些题目所涉及到的内容更加深入,并伴随整个教学过程。学生需要查阅资料,分析、总结和归纳才能得出满意的答卷,而这个过程更加强化了学生的知识体系。
2.3设计研究型实验教学的内容
研究型实验的目标是进一步提高学生的创新能力。我们在现有的实验平台上开发了一些研究型实验项目,同时注重研究型实验教学内容的更新和充实[4],确保两年内的实验内容不重复。这些实验的难度和研究型的成分比常规实验都有了很大的提高。我们还为实验扩展平台开发了相应的研究型实验指导书,指导书上只表明了实验扩展平台的电路图和实验需要达到的目的,至于实验方案设计、连线设计、现象设计和结果的预期都完全由学生通过查阅资料、分组讨论来组织实施并完成,以最大限度地体现研究性学习和实践的成分。相关扩展实验平台的研究型实验包括:I2C接口的存储器访问实验,I2C接口的RCT时钟控制实验,SPI接口的EEPROM访问实验,8259中断控制器级联向量中断实验,8259中断控制器级联查询中断实验,8259中断控制器级联中断嵌套实验,RS485的四线全双工通信实验,RS485的二线半双工通信实验等。
另外,为了帮助学生验证自己完成的研究型实验是否正确,我们还为部分实验设计了测试程序和使用指导书。
2.4研究型实验教学的选题和实施方案
我们要求学生理论和实验配套选题,如果某学生在理论方面选择了I2C总线的读写时序的讨论题目,那么他的研究型实践就应该选择I2C接口的存储器访问实验或I2C接口的RCT时钟控制实验,这样就可以保证通过理论研究搞清楚I2C总线的工作原理和数据读写时序,通过实验来验证数据的交换过程的正确性,从而使二者有机地结合起来。
我们的常规实验安排在第9～16周,而研究型实验内容于第10周公布,第11周对学生进行分组和选题,每组3～4人,设立组长,第12～16周以小组为单位组织实施。因此研究型实验伴随了整个实验教学过程,也是学生认识、实践和提高的过程。由于研究型实验涉及了很多新知识,要独立完成相应的实验有一定的难度,在此期间,任课教师轮流在实验室进行答疑并与学生进行交流。并在第16周安排一次课程进行研究型教学总结,要求以实验小组为单位做PPT,小组长总结实验中遇到的问题、解决的方法和取得的成果。
3学生的能力超出了我们的预期
最初我们认为研究型实验的内容可能会超出学生的承受能力,有可能达不到预期的效果。为此我们准备了I2C总线和SPI总线的程序设计的基本框架,如果在第14周末还看不到学生实验的预期成果,我们就将这些框架程序提供给学生作为实验参考程序,但实践证明我们的担心是不必要的。使我们感到惊讶是,在第13周末就有一些学生基本完成了研究型实验,到第16周实验验收时,已经有80%的实验小组完成了研究型实验,其结果令人非常满意。从研究型实验的总结中发现,虽然很多组做相同的题目,但是他们的方案设计有明显的差别,每个组的学生都最大发挥了他们的潜能。研究型实验引起学生的学习积极性如此高涨,是笔者从事教学工作以来从没有遇到过的现象。
4给学生提供施展才能的舞台
学生需要有舞台来展现他们的才能。在第16周的研究型教学总结研讨会上,各小组争先恐后上台发言,给大家分享他们的实验体会和成果,学生具有的极大热情和出勤率之高出于我们的预料。每次总有2～3个小组长争先上台发言,使我们不得不去指定某些实验题目的组长做总结发言。在整个总结会上,掌声不断,一些学生用自己实验的经历和体会帮助了另外一些同学,很多学生从中收益匪浅,因为他们感兴趣的正是其他组同学完成实验遇到的问题和解决的方法。学生希望教学过程中应该多增加一些这样的教学环节。
5研究型教学的启示
接口技术实验室从来没有像这样人气兴旺,在课余时间总可以看到几个学生围在一起做实验,充满了研讨的气氛。研究型实验充分地调动了学生的学习积极性和热情,很多学生对这门课程由此产生了兴趣。学生在评教时这样写到:“接口技术课程使我对硬件真正的产生了兴趣,使我从以前害怕硬件到喜欢上了硬件设计”。很多同学还参加了今年各种大赛并获奖。
笔者认为要正确看待大学生的学风问题。由于周围的环境造成了一些学生学习不努力,但大部分学生学习的确非常刻苦,总是希望寻找机会锻炼自己,提高自身的实际应用能力。学风问题要从教师和学生两个方面来分析原因,如果教师增加课堂教学的吸引力,设计出更多学生感兴趣的实验和教学内容,给学生提供更大的发挥空间,我们将会得到另外一个不同的结论。
总之,学生的潜能是巨大的,这些潜能能否发挥与当前的教学模式有很大的关系,死板的教学模式绝对不会培养出高水平的人才。接口技术研究型教学的实施过程使我们认识到,只要开展研究型教学,设计出学生感兴趣的研究型教学和实验内容,并给学生提供发挥和想象的空间,就能使学生由被动学习到主动学习,并在研究过程中应用实践,最大限度地调动学习积极性,改善不良学习风气,从而营造出一个创新型人才培养的良好环境。可以看出,研究型教学必定是今后教学模式的发展趋势。
参考文献:
[1] 陆慧娟,高波勇. 计算机专业创新型人才培养思考与实践[J]. 计算机教育,2008(10):156-158.
[2] 李济生. 接口技术教学与实践探讨[J]. 计算机教育,2008(4):59-61.
[3] 方恺晴.“计算机组成原理实验”研究性教学的探讨[J]. 计算机教育,2008(10):100-103.
[4] 刘明贵,向梅梅. 基于实践教学改革的人才培养模式创新[J]. 中国大学教学,2009(2):81-82.
The Research and Practice in Teaching of Interface Technology Course
LI Ji-sheng
篇（10）
电子信息工程专业作为实践性、应用性非常强的理工科专业，学生必须具备扎实的基础理论知识，具有较强的实验技能，今后才能顺利地从事电子设备和信息系统的维护和研发。要实现这个目标，必须十分重视相关课程的建设，搞好实验教学改革。而单片机原理与接口技术课程作为电子信息专业的一门专业主干课程，其应用性非常强，设计性实验开设质量对于学生今后就业、工作至关重要。
一、教学现状
单片机原理与接口技术课程是电子信息工程专业核心课程之一，理论的重要性不言而喻，但在实验教学方面大都还是停留在传统的实验模式上，离培养学生实践动手能力和创新精神还有差距。很多学生反映，课程学习下来理论基本掌握了，验证性实验也能顺利完成，但要真正完成一个实际项目时，却无从入手。出现这种现象原因是多方面的，笔者认为主要有：
1.教学模式方面的原因。传统教学方式中，教师主要注重于理论的完整性和知识结构的完备性。理论上从单片机的结构讲起，然后讲汇编指令和c语言编程，再讲硬件接口及相关的程序编写，最后讲一两个实例，课时也就差不多用完了，再想讲其他东西就没有时间了。WWW.133229.cOm实验也注重基本原理和基本方法的训练，为了让学生认识单片机的基本组成和基本指令，所开出的实验就占了大部分实验课时，最后只能做几个综合性实验或做一个简单的设计，这样就结束了整个课程的学习。
2.教师方面的原因。自从高校扩招以后，学生的数量剧增，而教师并没有同比例增长，教师承担的课时量太大，教学压力过重。具体到单片机原理与接口技术这类专业性和实验性都非常强的课程，存在着精力投入不够的问题。如果要改革实验教学的模式，以设计性实验为主的话，教师就要投入非常多的精力。
3.评价体系方面的原因。就评价体系而言，目前通行的仍然是以分数的高低来评价学生学习成绩的好坏。一般采用平时成绩、实验成绩、考试成绩各占总成绩的一定比例来得到学生课程的最后得分。对有些课程来说这种方法是比较科学的，但对单片机原理与接口技术课程，就会存在这些问题：学生成绩不低，但一旦面临实际问题时，无从入手，没有达到本课程的教学目标。
二、解决对策
为提高单片机原理与接口技术课程教学质量，培养学生解决实际问题的能力，笔者认为，提高设计性实验开设的质量是教学改革的重点，应该从以下几点来改革：
1.教学模式。提出和采用新的教学模式，实验开设要特别注重开出的设计性实验质量。新的教学模式主要包含理论教学和实验教学两个方面。在理论教学中，单片机的结构和基本指令讲解要精，应通过实例来将相关的知识串起来，力求通过具体实例的讲解达到以较少的理论课时就让学生真正掌握单片机的结构和指令的目的。在实验方面，则采用以开设设计性实验为主、验证性实验为辅的方法，并提高实验课的课时数。适量开设验证性实验，在课堂内只做1～2个，而将大部分实验内容放在课堂外，由学生通过开放实验室单独完成。增加较多的设计性实验，供学生选做，在教师精心指导下，让学生在课外准备，课内完成，切实提高学生的实战技能。
2.教师自身的定位。教师应自觉提高自身做项目的能力，并保证足够的精力投入到教学中去。教师要注重平时积累，一方面，要自己动手，精心制作好几个作品。另一方面，也可以通过提出选题，指导学生去做，将完成后的作品及文档全部存档。只要通过2～3年的积累，就可以形成难度、层次区分较为合理的项目选题库和作品库，既为后续班级的教学创建了良好的条件，对后续学生的实验起到示范和引领作用，又为今后的教学工作减轻了负担。要做好这些，就要求教师充分明确自身职责，牢固树立以教学为中心的观念，保证有足够的精力投入教学中。
3.评价体系。作为评价体系，要改变传统的基本是以分数论英雄的模式。单片机原理与接口技术课程如果只是掌握了一些理论知识而没有实战能力，分数再高都不能算是学好。作为对学生的评价，笔者认为一定确立以实践能力为主体的评价体系，通过对学生做的项目难易程度、项目完成的效果等验收情况来给出合适的评价。
三、设计性实验开设与评价体系建立中要注意的几个问题
想搞好单片机原理与接口技术课程建设，提高学生的实战能力，就要以设计性实验的开设为重点来进行整体设计。笔者认为需要特别注意抓好以下四个衔接：
1.理论与实验的衔接。理论教学是单片机原理与接口技术课程教学中必不可少的组成部分，但其开设方式不能采用传统的教学方法，而应设计出一种项目教学或称为专题讲授的形式来进行。首先，要讲透基础部分，笔者认为可以分成单片机的内部结构、单片机的指令系统、程序编写的基本思想、硬件接口构建等四个专题进行。其次，要针对课程特点，做好五个简单项目，如外部中断的使用、定时器中断的使用、并口的扩展、串口通信、ad和da转换。最后，要对相关知识点全面整合，综合演练，实战2～3个较为复杂的综合性项目，进行原理图分析、算法设计和程序分析，并制作出作品进行演示。按这种思路设计，理论教学大致课时数为36～48个课时，实验课时数为24～36个课时。
据此分析，实验教学则应充分重视设计性实验的开设。与理论教学相对应，每讲完一个项目，就要依托该项目开设一个设计性实验，每个实验3～5个课时。通过简单的5个项目和较复杂的2～3个项目的训练后，学生能掌握单片机开发和设计与实物制作的基本方法和技能。当积累了2～3年后，有了很多已成功的项目可参照时，不同的学生就可以选做不同的设计性项目。在进行单片机原理与接口技术的课程设计时，则应要求学生在设计性实验的基础上进一步深化，将多个部分综合在一起设计制作一个更复杂、具有较完备功能的实际系统。这是一个由理论出发，通过基础实验、简单的设计性实验、复杂的设计性实验，最后完成复杂的课程设计过程，符合循序渐进的教学规律，实现了该课程理论与实践的完美结合。在此过程中，设计性实验的开设基本覆盖了单片机原理与接口技术课程的所有知识点，使学生牢固掌握基本理论，熟练掌握基本设计思路，综合应用基本设计方法，从而达到学以致用的根本目的。
2.验证性实验与设计性实验的衔接。验证性实验是指为验证已经学习过的理论知识所设置的实验；设计性实验是指给定实验目的要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。验证性实验作为一种传统的教学方法，在现在的实验教学中也还有一定的作用，可为设计性实验的开设提供一些必要的基础。现在的验证性实验一般是在相应的实验箱上完成，通过开设1~2个验证性实验可让学生了解单片机的基本构成和基本工作原理，所以在开设设计性实验前开设验证性实验是非常必要的。同时，一些设计性实验的开设可在实验箱上对验证性实验进行改造而成，特别是对于开始的简单的设计性实验更是如此。比如一些验证性实验，所有的电路硬件在实验箱中是现成的，同时给出相应的实验程序范例，学生就可以在实验箱上进行验证，对所做实验的功能进行分析。教师只需要在理论教学时将程序流程图和涉及的算法讲述清楚，最后要求学生去编写程序，然后再进行功能验证即可。采用这么一种由验证性实验作为基础并进行改造的方法对于以基本原理的掌握为目标的简单的设计性实验具有很强的可操作性，有利于验证性实验到设计性实验的自然衔接。
3.课堂与课外的衔接。设计性实验开设要做好课堂与课外的衔接。因为设计性实验是要学生自行设计实验方案并加以实现的实验，所有的实验方案不可能仅在几个课时的实验课上完成，主要工作要在课外完成。一方面，实验方案的制订、原理图的设计、实物的制作等主要在课外完成，实验课中主要是在教师的指导下进行调试和测试。另一方面，设计性实验很难一次性成功，往往需要多次尝试、反复修正才行，这些必须在课外完成。要使设计性实验真正达到较好的效果，除了在理论教学中要注重和实验教学衔接外，课外的衔接尤其重要，要做好实验室开放，让学生在课外能够较方便地利用实验室的资源，也应鼓励学生采购一些比较简单的单片机开发工具，如简易开发版、烧录器等。
4.评价标准的再定位与评价体系建立的思路。验证性实验往往只涉及一门课程的一个章节或一个知识点的内容，学生通过验证性实验，可以使所学理论知识具体化和形象化，加深对所学知识的理解与掌握，培养基本动手能力。设计性实验突出它的自主设计性，可以是单一知识的运用，也可以是多知识点的综合运用，给出实验目的、要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现，所以设计性实验带有试探性、研究性，在时间上也需要课内与课外相结合。
由于验证性实验与设计性开设的目标不同，所以最终的考核方式也不同。对于验证性实验，教师可以直接根据学生所做的实验报告评判其实验成绩。传统的做法是百分制。一般每个实验成绩包括三个部分：实验预习（20分）、实验操作（40分）、实验报告（40分）。使用传统的百分制，可以评价学生是否掌握了基本理论和设计方法。但设计性实验所涉及的知识点数量不同，综合运用的效果不同，设计方案是否得当，步骤是否简易可行，实验的成本、效率是否令人满意等等，都不能一概而论，因此需要结合各方面进行综合的评定。设计性实验的考核要贯穿这样一个原则：淡化结果，注重过程。对于设计性实验我们更重视学生在整个设计过程中的表现，而测定结果只作为考核的次要因素。学生在设计方案中是否有独到新颖的想法，整个实验思路逻辑是否清楚，实验过程是细节严密还是顾此失彼，结果是否可信等都是评定设计实验成绩的重要因素。考核中要充分鼓励和肯定学生在设计过程中所表现出的敢于挑战、主动学习、大胆创新的精神，以及由此带来的思维水平和实践水平的全面提高。
因此，设计性实验不宜采用传统的百分制，笔者认为，宜采用优、良、中、及格、不及格5个档次来进行评定。首先明确“优”和“及格”的标准，在“优”的标准下，适当下降一点作为“良”的标准，“及格”标准高一点作为“中”，达不到“及格”标准的就判定为“不及格”。比如，每一个项目都设定多个指标，完全达到指标并有所创新的评为“优”；完全达到指标而无创新的可评为“良”；实现主要指标可评为“中”；实现部分指标，能体现设计者掌握了基本相关基础知识则可评为“及格”；没有实现任何指标，或没有做的评定为“不及格”。这样就应在设定实验指标上着手，针对具体的实验进行不同的设定，才能比较准确地定性评价学生的实验能力，这一点仍需在实践中不断探索和改进。
四、结语
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单片机的体积比较小，集成度较高，整体抗干扰能力比较强，而且可靠性较高，因为具备这些优点，所以被应用到各行各业。经过长时间的使用人们发现，单片机存在着功能简单、管理难等缺点，所以在大部分场合当中，都会将单片机与IBM-PC进行联合使用，组成相应的通信系统。单片机主要负责对相关对象进行控制，而后者则主要负责对单片机进行管理并且对其中的数据进行深层次处理，所以要对多台机器运行中通信方面存在的问题进行解决，下文将主要对单片机数据串口通信进行分析。
一、串口通信模块
首先要保证传输方面的可靠性。串行通信通道从本质上分析，属于数据及指令的一个通道，所以串行通道上的每一个环节都必须有比较强的可靠性，而且要满足传输环境的要求以及相关接口的标准，因为不同接口的标准通常情况下只能满足单一的工作环境才可以正常工作，所以必须要保证通信状态以及校验码等。其次要保证通信抗干扰性。我们选择的标准接口，在不超过适用范围的前提下都必须要具备较高的抗干扰能力，只有这样才可以保证信号的正常传输。但是实际工作过程中，通信环境比较恶劣，所以要根据实际环境，对通信介质以及接口进行选择，在选择的过程中首先要考虑其自身的抗干扰能力，如果能力不足，适当的可以采取一些措施进行弥补。如果工作环境的噪声污染比较严重，工作人员完全可以通过光纤介质来减少噪声对工作的产生的干扰，也可以配合光电隔离来提升系统安全性。标准串行接口自身电气特征都可以满足在可靠传输情况下最大的通讯速度以及传输的距离指标，在通常情况下，这两种标准都具有一定的相关性，如果降低通讯速度就可以增加通讯距离，提升通讯速度就会缩短通讯距离。
二、矩阵式键盘接口技术
矩阵式键盘接口技术属于单片机数据串口通信当中比较重要的一个环节，本文主要对使用过程中比较常见的键盘去抖动进行阐述。为了保证键盘闭合一次，CPU进行一次处理，就必须要对按键释放时产生的抖动进行祛除，这也是该技术在实际使用过程当中比较常见的一个问题。键盘处理程序以及显示处理是十分复杂的，因为这两点在通常情况下都会占据整个应用程序当中大部分带码，重要性可见一斑。所以在进行键盘编写之前，必须要先理清接下来的逻辑顺序，使用比较少适合的算法对其进行表示，表示之后再进行编写，只有这样才能保证代码编写的质量。
三、数据传输
在串行通信当中，数据之间通常会在两地之间传输，数据整体传送速度会受到通信上方的设备配备性能以及所在地区通信线路的影响。从工业场合的角度来分析，9600bpa属于比较常见的一种传输速度，通常情况下通信端口传送数据属于字符型的数据，如果将其用于文件传输，就要涉及到2进制数据。从传输带方向方面，我们可以将其分成三种传输模式，分别为单工传输、半双工传输以及全工传输。不同的设备之间想要进行数据传输，就必须要找到一种双方都可以接受的方式，只有这样才能保证数据传输过程中不会发生冲突，减少产生数据错误的概率。我们常见的串行通信一般情况下分成异步方式和同步方式。本文将主要对异步通信进行分析。
异步方式主要指在通信系统当中，数据传输过程中大多使用独立的字节进行传输，而且每一个字节的前面都存在起始信号，并且在字节的后面都会出多一个终止信号，从而构成一帧的数据。一般情况下，位于标记位置的传输线都是空白状态，表示字节已经开始传输，在传输的最后，使用终止位，让热传输线回到最一开始的标志状态下，在这种情况下准备发送下一字符，所以起始位通常占用一个位置，字符编码会占据7个位置，如果第八位属于奇偶校验位置，则停止位可以占据一位至两位，通过一系列数据我们可以发现， 一帧的数据在正常情况下是10-11位构成的。使用该方式进行字符表示，那么字符就可以不断的进行传送，在数据传输过程当中，CPU和外设二者之间需要有相关规定。
分别为字符格式以及波特率。因为异步通信的传输效率比较低，所以在字符传输之前都必须要添加一些具有标志性的信息。异步通信比较适合在慢速场合使用。异步通信这种通信方式，如果双方的时钟存在误差，则字符之间停止间隔就会给误差提供出相应的缓冲余地，所以在实际使用过程当中，允许系统存在小频率飘逸，这一点是其余模式所不具备的。异步通信的传输率在常规情况下约为50-9600波特，结合异步通信的特点，我们通常情况下将其使用在计算机以及CRT、打印机之间进行通信。
四、结束语：
本文主要对单片机视角下的数据串口通信进行了简要分析，从矩阵式键盘接口技术、串口通信模块、数据传输三个方面进行了进一步的论证，结合笔者自身掌握知识及工作经验提出相应结论，旨在为我国该行业的发展提供一份实际工作及设计经验，以作参考。
参考文献：
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[2]张佳瑞.基于单片机的数据采集和无线数据传输系统设计[D]. 西南交通大学硕士学位论文，2013：07-09.
