通信工程師論文范文(兩篇)

　　下面是兩篇通信工程師論文范文，第一篇論文介紹了基于4G無線網絡通信的數采控制器的設計，論文闡述了嵌入式技術設計的硬件和軟件結構。第二篇論文介紹了基于J2EE架構的企業信息化應用平臺的研究與設計，實現了軟件開發的模塊化、組件化，提高隨需應變能力。

　　《基于4G無線網絡通信的數采控制器的設計》

　　摘要：應用4G無線網絡通信及嵌入式技術設計了一款無線數采控制器，該數采控制器采用S3C2440作為主控制器。闡述了系統的硬件和軟件結構，硬件設計介紹了硬件的構成及功能;軟件設計包括Linux嵌入式系統驅動程序開發、調試，應用程序軟件的開發、調試等。

　　關鍵詞：4G無線網絡通信;嵌入式系統;數采控制器

　　引言

　　數據采集系統應用范圍越來越廣，功能越來越全，更需要一種高效、簡潔、高性價比的無線傳輸方式。隨著無線通訊網絡技術的迅速發展，無線通訊網絡的通信帶寬逐漸增大、通信速率增大、通信質量也有較大提高，使得數據通過無線網絡傳輸變得高效、實時性強、錯誤率低。目前，在生活中我們使用的無線網絡通訊種類中，使用最寬、最廣的就是4G通信，本文設計了一套由嵌入式與4G無線通信模塊構成的無線數據采集傳輸系統，可以滿足多數環境的需要。

　　1 系統的總體方案

　　應用4G無線網絡通信及嵌入式技術設計了一款無線數采控制器。無線數采控制器采用ARM9架構的S3C2440芯片作為CPU，USR-G401t型4G無線移動通信網絡模塊實現4G無線通信，SP485芯片實現RS485通信，開關量輸入輸出信號通過光耦芯片進行隔離，SD卡作為數據臨時存儲，操作系統選擇嵌入式Linux，同時對該設備硬件、軟件實現作詳細的研究分析。下圖是4G無線數采控制器的結構。

　　如圖1所示的4G無線數采控制器，圖中可以看出，該設備包括：16路繼電器輸出模塊，16路開關量信號輸入模塊，1路4G無線通信模塊，2路RS-485通信模塊(通過應用程序軟件可以實現各種協議的485通信，可實現和各種儀表及PLC進行通信)，1路SD卡模塊(用于少量數據的存儲)。

　　2 硬件設計

　　2.1 核心板電路設計

　　核心板上包括了S3C2440芯片、Flash存儲芯片(K9F1216UOA) 、ROM存儲芯片

　　(HY57V561620FTP-H)、時鐘電路元件及電源電路電子元件等。核心板設計成獨立的板卡，將所有功能引腳引出后給主板使用，采用6層電路PCB板。Flash存儲電路分為Nor Flash和Nand Flash兩種存儲電路，Nor Flash的存儲容量為16MB(用來存儲引導程序)，Nand Flash的存儲容量為1GB(系統設計時，根據現場的應用情況使用該容量完全滿足系統運行要求)，SDRAM的存儲容量為512MB核心板的設計主要是為實現版塊的公用性，可以使用于不同的主板。內存及Flash存儲要能夠滿足系統穩定運行的最小需求，同時要求具有較好散熱性能。

　　2.2 主板電路設計

　　2.2.1 主板繼電器輸出部分

　　在現場中設備所有外部電源及開關量信號都是直流24V，考慮到繼電器的輸出能力及穩定性等，在設計繼電器輸出時也設計為24V電源驅動，干接點輸出。

　　輸出信號電路的設計時采用TLP521光耦合器進行隔離，以避免外部的高壓或反向電壓的注入燒毀核心元器件。根據手冊可以選擇光耦合器輸入信號端的電阻大小即為15011左右的電阻作為限流使用，如圖2所示。

　　2.2.2 主板SD卡部分

　　由于系統采用4G網絡進行數據傳輸，由于4G網絡存在不穩定性，故有些數據不能夠實時的傳輸到中控中心，在設計時考慮了SD卡，用來存儲一些重要的數據。SD卡的設計如圖3所示。

　　DATO、DAT1、DAT3、CMD信號線都采用10KΩ電阻上拉至3.3V，目的是增強電路的驅動能力，nCD信號用于檢測SD卡是否插入，當卡沒有插入卡座時，該引腳為高電平，當卡完全插入卡座的時候，nCD被拉為低電平。WP信號腳是用來檢測SD卡是否有寫保護，原理和卡的插入檢測是一樣的，故采用R49下拉電阻接地。

　　2.2-3 串口通訊電路

　　現場需要采集數據，這些數據如果采用4?20mA的模擬信號采集，采集器得設計很多的模擬信號的采集通道。故我們在設計時就考慮采用通信的方式進行數據的采集，可以減少現場的布線及后期的維護工作，且可以保證數據的可靠性。設計通信時，我們采用兩線制RS485串行通信，MODBUSRTU通信協議進行通信，其實現電路原理圖如圖4所示。

　　2.3 4G無線模塊電路設計

　　無線網卡采用現有模塊化電路，電源由主板供應，主板可以提供給該子版塊穩定的3.8V電源。4G無線網卡選用USR-G40U，采用USB接口模式進行通信。4G無線模塊USIM卡電路如圖5。

　　USIM卡的接口速率為3.25MHz左右，因此USIM卡座的布局應該取最近于USR-G401T位置，避免走線過長，最好對各信號線作地線包絡。CLK、IO、RESET這三個信號需要增加47pF的電容用于濾除天線信號的干擾，CLK、IO、RESET及VCC這四個信號都需要進行防靜電保護措施。USIM卡接口ESD(Electro-Static Dischang即靜電釋放)防護，如上圖所示，電路中采用了瞬態電壓抑制二極管(TVS)來作為板卡的靜電防護，PCB板布線的時候TVS要盡量的靠近SIM卡放置。

　　3 軟件設計

　　該控制器采用嵌入式設計，在選擇嵌入式操作系統時，我們選擇開源Linux操作系統，內核版本為Linux-2.6.30.4。

　　3.1 驅動程序的編寫

　　嵌入式設備基本都是根據需求完全定制化開發的，故不能夠找到完整的驅動程序支持系統，這就需要我們進行驅動程序的開發，驅動程序的開發軟件我們可以在網絡上找到很多軟件來建立開發環境，本次我們使用的是Eclipse軟件來開發我們的驅動程序。開發完成后我們需要在內核系統中添加對驅動程序的支持，然后配置內核，完成后編譯成功后燒寫到設備才能能夠運行。

　　進行設備驅動程序的開發，其開發流程如圖6所示。

　　3.2 應用程序的設計

　　應用程序的實現是建立在操作系統及驅動程序的基礎之上，通過操作系統接口及設備驅動程序的接口應用Eclipse開發環境開發需要的應用程序。操作系統提供了需要的大部分功能接口函數，而要獲取外部設備的數據則需要通過驅動程序接口來應用外設備進行數據交換。

　　設備設計的是無人值守的，故在設計時無論出現任何誘因導致設備故障或者死機時，都要盡量能夠保證應用程序的復位、數據的恢復，最壞的情況下要能夠保證設備能夠自動重啟。復位、初始化所有的外設、驅動程序、應用程序，并啟動繼續進行工作，必要時要能夠將故障前的運行狀態再次導入驅動及應用程序，繼續運行故障前的作業。設計軟件時應該充分應用看門狗，以實現設備的自復位功能，實現設備的“自修復”、“無故障”工作狀態。

　　系統在實現各個子功能及業務流程后，設備還不能夠按照項目需求運行，設備還在不能夠運行起來，只實現了各部分的功能，還需要一個管理應用程序，將之前設計的各種功能、各種業務進行統一的管理，將各個子功能的業務綜合的統一起來、結合起來實現項目需求，這就是所要開發的設備數采應用程序。其實以上所有的應用程序都是該數采應用程序的子程序，數采應用程序協調著各個外設的工作，處理著各個外設的數據，其數據采集系統應用程序的業務流程圖如圖7所示。

　　4 控制器的性能評估、測試

　　4.1 硬件性能測試

　　設備在現場運行時和在實驗階段完全不一樣的，實驗階段使用的電源、信號等都是相當的平穩的，沒有較大波動，也不存在雷擊、過壓、欠壓、過流、欠流、靜電、摔撞、電磁干擾、溫度、濕度、冷露、結冰、鼠蟲等影響，故設備都能夠正常的運行，但是在現場引用的過程中往往出現的考究設備性能的遠遠不只以上情況。故在測試硬件性能上要對設備的供電、信號輸入/輸出、通訊接口等進行相應的測試，以保證設備在一定的外部干擾環境下能夠穩定、可靠的運行。

　　4.2 軟件性能測試

　　軟件會受到硬件的新增、刪除、更改、故障的影響，會受到使用者的操作的影響，還會受到軟件自身運行的影響，同時還會受到數據拷貝過程中數據丟失、數據溢出、數據損壞的影響，在實際使用時往往還會遇到很多其他因素的影響導致軟件的崩潰。故在測試軟件性能上我們要對各種情況下軟件運行的狀態進行測試評估，進行多種復雜情況下的軟件測試評估，在一定的范圍內要保證設備的軟件能夠穩定、可靠的運行。

　　5 結束語

　　本文設計了一種基于4G無線網絡通信的數采控制器，該數采控制器可以在不同的應用場合有效的采集數據，可以應用到農業、工業、醫療等生產生活的各個領域。本系統有較好的應用性和可移植性，有一定的理論和應用價值。

　　《基于J2EE架構的企業信息化應用平臺的研究與設計》

　　摘要：針對軟件企業開發的業務需求，本文提出基于PEE架構的企業信息化平臺的解決方案，平臺基于OSGI思想、提供組件概念、支持模塊重復使用，實現了軟件開發的模塊化、組件化、自由定制化開發，提高了隨需應變能力，降低了開發、維護、實施成本。文中詳細介紹了企業應用集成開發平臺的應用背景、組成框架、主要功能、關鍵技術等方面內容。

　　關鍵詞：企業應用平臺;J2EE;OSGI

　　引言

　　軟件企業的核心競爭力體現在品牌優勢、產品功能和性能、快速響應需求能力、服務水平等諸多方面。優秀的企業級信息應用和開發平臺，能夠提供集成化、模塊化、個性化、易擴展、易維護、快速響應需求的產品全生命周期技術支撐和保證，從而加快產品開發、方便產品部署和集成、提高個性化需求的響應速度、簡化產品代碼管理、降低項目實施和維護成本，進而能夠整體提高軟件企業的創新能力、開發團隊和產品技術水平、產品交付能力、創收能力和長期發展能力等。

　　1 系統需求

　　開發適合本公司特點的企業級應用開發平臺，

　　是大型軟件產品設計的最佳實踐，是企業級客戶信息化建設的客觀需求，也是軟件企業長期良性發展的必要條件。國際上成功軟件企業的發展歷程證明，擁有自主平臺的軟件公司，在品牌知名度、產品性肯泛、團隊技術水平、交付能力、服務保障能力等諸多方面，和僅擁有特定功能產品的軟件企業相比，有無可比擬的巨大優勢。

　　2 系統功能

　　本平臺致力于減少項目開發周期、減輕開發人員的重復模塊開發負擔、降低項目成本、降低項目實施復雜性、以組件的形式做到重復使用、即插即拔。

　　選定J2EE應用程序服務器為基礎，在不破壞原有功能和技術標準的前提下，通過擴展新的功能模塊、服務和二次開發能力，形成滿足市場定位的企業應用平臺和二次開發平臺。平臺總體框架示意

　　圖如圖1所示：

　　平臺功能模塊主要實現了單點登錄、STMP郵件、工具集、基礎功能組件、開發框架、多種業務引擎、平臺助手、基礎應用軟件、二次開發支持等功能。

　　2.1 單點登錄

　　單點登錄(SSO)，是目前比較流行的企業業務整合的解決方案之一。SSO的定義是在多個應用系統中，用戶只需要登錄一次就可以訪問所有相互信任的應用系統。本平臺采用耶魯大學的CAS項目，其具備最先進的設計理念，體系結構合理、配置簡單、客戶端支持廣泛、技術成熟。

　　2.2 OSGI容器

　　OSGI(Open Service Gateway Initiative)技術是面向Java的動態模型系統。通過與應用服務器的集成倉d造一個組件服務式容器，引入Bundles概念，容許任何Bundles插拔、互相引入，從而實現組件的可重用式幵發部署。

　　2.3 工具集

　　平臺提供了多種工具助手，以期提供更完美的服務，其中包含集合、時間、文件系統、編碼、加密、OSGI組件訪問等功能。

　　2.4 ZK框架

　　ZK是一套以AJAX/XUL/Java為基礎的網頁

　　應用程序開發框架，用于豐富網頁應用程序的使用界面。是Java寫成的開發工具。

　　2.5 Quartz定時任務

　　Quartz是一個開源的作業調度框架，它完全由Java寫成，并設計用于J2SE和J2EE應用中。它提供了巨大的靈活性而不犧牲簡單性。你能夠用它來為執行一個作業而創建簡單的或復雜的調度。

　　2.6 數據庫JPA

　　JPA全稱Java Persistence API.JPA通過JDK注解或XML描述對象一關系表的映射關系，并將運行期的實體對象持久化到數據庫中。

　　JPA的總體思想和現有Hibernate、JDO等ORM框架大體一致�？偟膩碚f，JPA包括三個方面的技術：ORM映射元數據、API、查詢語言。

　　2.7 JBPM工作流

　　JBPM，全稱是Java Business Process Management業務流程管理)，它是覆蓋了業務流程管理、工作流、服務協作等領域的一個開源的、靈活的、易擴展的可執行流程語言框架。JBPM是公幵源代碼項目，使用它要遵循ASL(Apache License Version2.0)和EULA(JBoss End User License Agreement)協議。

　　2.8 消息推送

　　平臺提供了三種消息類型，普通、提示、告警，以彈窗形式進行，為用戶及時得到重要通知的反饋提供了方便，也使得二次開發人員不必耗費精力在消息功能插件上的開發，只需調用合適的消息推送函數即可。

　　2.9 二次開發

　　基于OSGI思想的二次開發以組件插拔方式實現，允許二次開發人員自由開發自己的Bundle，只需要明白需要引入哪些Bundle以及引入Bundle提供的功能即可。

　　2.10 集成開發環境

　　平臺內置多Bundles組件包含了數據庫連接、批處理任務、工作流、報表、消息推送、權限管理、用戶管理、在線用戶監控、安全審計、系統日志等功能，二次幵發人員只需基于這些基本功能Bundles的引用開發業務模塊即可。

　　3 主要技術方案

　　系統利用成熟的計算機技術、數據庫技術，統一規劃設計，以計算機網絡、數據庫系統為基礎，以系統架構設計方法為指導，研究、幵發企業應用集成開發平臺。

　　整個平臺完全基于J2EE技術平臺，采用SOA架構設計來構架;主要采用了工作流控制系統、消息傳遞系統、郵件發送系統實現系統的協調工作;采用CAS技術實現單點登陸;用集成身份認證系統作為系統的身份與安全控制;安全系統按照軍工企業保密要求設計，強化安全性。

　　4 關鍵技術

　　4.1 ZK框架

　　ZK是一套開放源碼、相容于XUL/HTML標準、Java寫成的開發工具。

　　ZK的使用極大的方便了開發人員，從傳統的JavaScript繁復的代碼量中解脫出來，甚至無需使用JavaScript，而直接使用JAVA語言進行頁面開發，該技術類似與谷歌的GWT，在中國市場具有更加廣闊的應用前景。

　　4.2 OSGI技術

　　OSGI服務平臺向Java提供服務，這些服務使Java成為軟件集成和軟件開發的首選環境。Java提供在多個平臺支持產品的可移植性。OSGI技術提供允許應用程序使用精煉、可重用和可協作的組件構建的標準化原語。這些組件能夠組裝進一個應用和部署中。

　　因為OSGI技術為集成提供了預建立和預測試的組件子系統，所以OSGI技術使你從改善產品上市時間和降低開發成本上獲益。

　　5 結束語

　　J2EE企業信息化開發平臺貫徹以人為本的設計理念，以OSGI思想為指導，樹立風格一致的開發環境，體現人性化設計，開發框架友好，易學好用;可以自由定制不同用戶需求的系統界面;軟件功能較強，內容豐富，滿足軟件企業的企業信息化應用系統開發和集成部署要求。

　　推薦閱讀：《通信企業管理》(月刊)創刊于1981年，是由人民郵電報社主辦的專業理論刊物。傳播郵電企業管理的先進經驗，探討郵電經濟體制改革的理論與實踐問題。

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