计算机软件专业论文分享
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计算机软件专业在毕业以前需要提交一份论文，你的论文写好了吗?下面是小编为大家整理的计算机软件专业论文，希望对大家有帮助。
基于Moodle的软件技术专业课程教学实践路径探索
1 引言(Introduction)
从互联网搜索的招聘职位来看，像手机游戏开发、Java工程师、网站建设等系列软件技术行业的人才需求是很大的。但是，现实情况却是软件专业的大学生，尤其是高职院校的毕业生就业很困难。这就说明学校培养的人才，与社会需要的人才不相符。解决这个矛盾，势必要更改学校的人才培养计划，将社会需求与课堂、课后教学相结合起来，合理设置软件技术专业课程体系。严格遵循“以就业为导向”，对目前的教学方法、教学模式进行改革，大力提高学生的必备的专业素养和业务能力。
软件技术发展是飞快的。很多知识刚掌握，就陈旧了，甚至不到一个月的时间。如我们常用的微软的操作系统。只有不断学习、自主学习、终生学习，才能追逐软件技术的发展。因此，必须对软件技术专业课程教学模式进行创新改革。经过长时间的实践探索，提出解决这个问题的有效方法之一，即构建基于Moodle的教学平台，为学生提供一个全新的、宽松的、自主的网络学习环境。
2 基于Moodle平台进行软件技术课程教学的优势(The advantage for the software technology course teaching based on Moodle platform)
Moodle，即模块化面向对象的动态学习环境，是目前世界上最流行的网络课程管理平台之一。它在2013年的“Top 100 Tools for Learning 2013 from Jane Hart”调查中，排在了11位，2012年也是排在了11位[1]。Moodle平台充分利用建构主义的理论，在教学实施中既要以学生为主体，又体现了教师的引导、监控的主导作用，有效的将两者结合起来。这种教学方式有效地改善软件技术专业学生的学习方式，学习的主动性，增加了学生交流合作的机会，激发学习兴趣。利用Moodle进行软件技术专业课程的教学具有以下优势[2，3]：
(1)先进的教学理念
Moodle是遵循“社会建构主义理论”建立的。在这个系统中每一处都体现了“以学生为中心”的教育理念。在这个平台中，学生因为需要完成某个特定的任务而相互合作。在合作的过程中，不断的交流、主动地获取自己需要的知识。这就要求课程的设计者一定要将学习任务设置好，在Moodle平台中教学设计的基本单位学习活动，一切的教学都是围绕着学习活动的设计而展开。这样的教学设计对教师提出了更高的要求，不能仅仅是关注教授知识，而是重点关注学习活动的设计、学习环境的设计。工作的核心任务是设计合理的学习活动、学习活动的评价和监控规则，从而为学生学习提供一个既宽松的而又有纪律的学习环境，就像马路上汽车可以从南向北开，也可以从东往西开，可以是60速，也可以是40速，但这些必须是在交法的规定下的自由行使。
(2)完善的教学平台
Moodle平台包括了资源、课程管理、测试、作业、聊天、论坛、wiki、投票和问卷调查等模块。作为一个成熟的课程管理系统，为学校教学资源的整合提供了平台;为教师信息化课程建设提供了环境;为学生提供了虚拟课堂的学习环境。可以全程记录教学活动，例如拿些学生访问了这门课程，在线时间，进行了wiki贡献，这样方便教师的教学控制和分析。另外，Moodle平台是开源代码，在Moodle平台社区中有很多可用的插件，可以免费下载，按需扩充平台的功能。
3 基于Moodle平台进行软件技术课程教学的实施方案(The implementation plan for the software technology course teaching based on Moodle platform)
3.1 构建基于Moodle的软件技术课程的核心
在Moodle平台上，学习活动组成了教学活动。一门课程设计的好与差，关键是学习活动的设计。软件技术专业课程是有自身的特点的，所以基于Moodle网络平台的软件技术课程教学活动的设计首先要分析课程的特点，然后分析社会的需求，接着确定课程目标，设计活动任务、实施活动任务、评价学习效果。在活动的实施过成中，利用Moodle资源、活动工具，设置多种任务驱动，例如案例驱动、任务驱动、情境驱动和角色驱动。
在整个教学过程中，教师利用Moodle平台元素，提供像文本、图像、动画、视频等多种学习资源和学习任务，为自主、协作学习提供优越的网络环境。根据软件技术课程的特点，设计案例驱动、任务驱动、情境驱动的任务。强调学生的设计和编写程序的培养，强调沟通和协调能力，以实现自主学习目标。
3.2 基于Moodle 的软件技术网络教学平台的教学活动设计
教学活动的设计对教师的要求是很高的。首先，教师要特别关注行业技术的发展情况，了解国内外、省内外甚至是市级区域软件技术人才的需求状况，从而制定软件技术专业的人才培养方案，确立软件技术专业课程体系，设定软件技术专业核心课程;然后，针对某一门课程设定合理的教学目标，教学进度;最后，利用Moodle平台设计丰富多彩的教学活动。在活动中，充分展示课程的相关信息。同时也将教师的课程组织内容放入平台中，如课程标准、参考课件、相关视频、参考文章、相关资源站点等。
在设计教学活动时，教师根据具体的课程进行教学内容设计。可以是情境驱动型的，也可以是案例驱动型、或者是任务驱动型的。例如想介绍分支语句，传统的教法直接给出if…的语法结构，然后例子，“如果a>3，那么b=5”。这样的例子没有任何的情境，也没有任何的意思。教师给以设定一定场景下，例如，“小王刚发完工资，看见工资条上有一项是“应缴纳的税收”，这项是如何计算的呢。”这种设置在现实生活的特定的活动，会让学生觉得这项内容在现实中是需要的，而不是仅仅的抽象的知识。在有实际意义的任务下，学生会积极主动的探讨解决问题的方式。锻炼他们对实际问题的分析能力、解决能力。在做需求分析设计时教师可以设计角色，包括用户、项目组长、成员借助Wiki工具、博客或其他的交流工具，小组成员自行设计系统功能。在角色活动中，学生能够体验交流与沟通的魅力及其困难，锻炼沟通协作能力。还有很多其他的案例，这些不同类型的任务不仅可以让学生横向思维，更可以激发学生的纵向思维能力，方便差别化学习与教学。
3.3 通过Moodle实施课程的教学
学生不仅可以在课堂上跟谁教师学习，还可以在课后进行自学。教师通过Moodle的教学监控功能，随时查看参与 自己课程学习的学生的基本状况。不仅包括具体教学模块的被访问的次数、时间和场所，例如，学生下载了多少次教师的教案，在什么时间查看了多少次教学计划等;还包括监控教学模块学生参与情况，例如，学号为111111的学生在讨论交流时发了几次言，以及发言的内容、他的作业的提交数量等。由此可见，在学习的过程中，既能体现了学生主观能动性、也发挥了教师引导监督的作用，很好地处理了教师教学和网络学习的关系。在教学的过程中采用任务与奖励的，激发学生对软件技术课程学习的自信心与积极性，充分体现了基于Moodle实施软件技术专业课教学的优越性。
在过去的一年中，软件技术专业课程中有《C#程序设计》《网页制作》《asp.net程序设计》进行了基于Moodle的网络教学实践，发现学生参与的积极性高，范围广泛，教学效果也很好。然而，Moodle并不是十全十美的，仍然存在一些问题需要改进，例如Moodle的外观比较简单，如果改进适应现代孩子的视觉效果，吸引他们的眼球;如何更好的设置活动，创建什么样的情境能使老师与学生、学生与学生之间如同社区间的无障碍的进行交流等。
4 结论(Conclusion)
基于Moodle平台的软件技术专业课程的教学，打破了传统的教学模式，为信息技术与课程相结合提供了有效的途径。在这个平台中，师生可以在社区中进行充分的交流，借助项目教学，任务驱动教学，提高了学生主动学习的意识，为自主学习创建了环境，同时也为软件技术专业课程的教学改革提供了全新的理念。
参考文献(References)
[1] Centre for Learning and Performance Technologies (C4LPT).Top 100 Tools for learning(2013).http：//c4lpt.co.uk/top100tools/.
[2] 钟平.基于Moodle的“计算机网络技术”教学改革探索[J].计算机教育，2009(8)：42-44.
[3] 王红玲，郑刚.基于Moodle电子商务专业课程教学实践与研究[J].计算机教育，2010(10)：76-78.
基于DSP与BIOS内核的运动控制器软件技术创新
0 引 言
作为数控系统核心控制部件的运动控制器，市场上有基于单片机、基于ARM为主控处理+FPGA/CPLD作为辅控处理、基于DSP为主控处理+FPGA/CPLD作为辅控处理等多种硬件平台的解决方案。在不同的硬件平台上，软件系统调度方案可以采用μC/OS?Ⅱ，BIOS，RT?Linux，VxWorks等多种实时操作系统内核，因而衍生出各种软件系统的架构方案。采用TI公司TMS320C6713系列DSP芯片为主控芯片+FPGA作为辅控芯片的硬件平台的解决方案，其数据吞吐量和高速浮点运算上具有一般单片机不可比拟的优势。而采用TI公司的DSP芯片和CCS的开发平台，可以使用配套的非开放源代码的BIOS实时内核，在中小型数控系统应用开发上，其更加专业，相比采用ARM硬件平台而使用的开放性源代码的实时操作系统内核，采用DSP硬件平台与BIOS内核的运动控制器稳定性更好，能够节约实时操作系统移植和测试时间，缩短开发周期，因而其是一种合理有效的解决方案。
为了能够在该平台上进行有效的模块化数控功能组件的开发、维护和移植，本文提出了一种标准化的软件分层与接口架构方案。该方案可作为一种设计模式，满足不同用户的基本功能与二次开发需求。
1 系统整体方案
1.1 运动控制器硬件实现平台
本文采用的运动控制器的硬件系统框图如图1所示。其中，TMS320C6713系列DSP具有浮点运算器，能快速高效地完成工件加工轨迹插补计算。其集成外部扩展扩的EDMA和EMIF总线具有数据吞吐量大的特点。该DSP主频为225 MHz，对应的指令周期为4.4 ns，相应的运算速度可达1 800 MIPS/1 350 MFLOPS，适用于中小型数控系统主控制器的需求。
ACTEL公司的A3P400系类FPGA是一种高密度，等效40万门器件，其可配置的I/O可以兼容多种类型的数字电平。另外ACTEL公司提供的Libero集成开发工具，能提供数字PLL、高速FIFO等多种通用型软核模块，能够节约开开发时间与成本，是作为运动控制器外部通信总线接口的一种可靠高效的硬件方案。
图1 运动控制器硬件结构图
1.2 系统软件层次划分
本文软件系统采用三层结构划分，其层次结构如图2所示。
图2 软件架构层次图
(1) 用户应用接口层。可根据具体的用户需求开发各种功能的数控应用模块，并将各功能模块作为组件通过接口嵌入到系统软件中来。本文所开发的基础用户组件块及其功能将在下一节详细描述。
(2) BIOS内核层。采用TI公司的CCS3.3提供的BIOS内核以及其各种内核组件，可有效缩短内核移植和测试时间。CCS3.3提供图形化界面接口，如图3所示。其可对内核各个组件进行配置和应用。它的内核通过编译后将在文件链接时植入程序，生成最后可执行文件。
(3) 硬件驱动层。用于管理运动控制器板卡上与DSP相连的各个硬件设备的驱动，并为内核与用户应用层提供硬件访问接口。板卡硬件包括：FIFO通信缓冲器、CNC脉冲发生器、UART总线控制器、SERCOS总线控制器等。外部模拟数字硬件设备采用FPGA或专用IC实现。
图3 BIOS内核图形化配置界面
2 用户应用软件任务划分
用户应用软件组件模块可分为基础组件和扩展组件。基础组件提供数控系统基本的加工、维护、调试、监控等各种接口控制功能。扩展组件根据特定的用户需求可选择性裁剪安装，一般扩展组件包括软PLC编程接口，SERCOS总线、脉冲、TCP/IP、UART等各种通信协议数据包解析与格式转换等功能。BIOS内核是一款多任务实时内核，可以在系统多个用户基础任务之间进行调度。本文所描述系统基本用户组件任务划分见图4。
图4 运动控制器硬件结构图
2.1 HMI任务
HMI通信数据包帧格式如表1所示。HIM任务处理流程如图5所示。
(1) 通信数据包格式。通信数据包格式固定，但功能信息结构格式不固定。不同的信息，如调试信息、G代码脚本信息的内容等采用不同的信息格式，这样用户在增加新的功能组件时，只要自己编写新的信息格式和编码与解析方式，就能利用原有的通信协议进行开发，使得系统代码能够移植和重新利用。
表1 HMI数据包帧格式
图5 HIM任务处理流程图
(2) 数据包生成器。从已处理完的HMI信息队列中按照不同约定信息格式读取信息，并按照数据包的格式为其添加帧头、物理地址、校验码等，生成一组数据帧，并将该数据帧通过EMIF总线写入FPGA中的UART发送FIFO，待其转换为对应数字电平发送给上位机。
(3) 数据包解析器。通过EMIF总线从在FPGA中实现的UART总线接收FIFO中读取一个数据帧，并按照约定的用户应用的解析方式解析成对应的信息，并将信息加载到HMI接收信息队列，等待数据处理与交换任务启动进行处理。
2.2 用户数据处理与交换任务
用户数据处理与交换任务流程如图6所示。
本系统提供G代码脚本解释器、调试维护命令壳、系统错误诊断器三个基础组件。用户可根据特定需求植入新的组件，并编写对应组件接口信息编码与解析方式。
(1) G代码脚本解释器
数控G代码解释的方案很多。部分厂商采用在上位机解析成配置信息码，并发送给运动控制器的方案。但此方案会增加数据通信量，使得通信时延增加。本系统采用的方案是：上位机以字符串格式将数控G代码脚本信息打包发送给运动控制器，运动控制器对字符串进行重新组合，并通过识别组合码配置数控参数控制块。该方案可以减少通信负担，减小通信延时，但是将增大DSP的运算处理量。因为DSP运算速度明显要块于通信传输速率，所以该方案是一种合理的折中方案。
图6 用户数据处理与交换任务流程图
(2) 调试维护命令壳
该功能用于系统开发阶段和系统维护阶段。系统集成该功能够之后，根据开发人员提供的维护指令手册，在上位机输入维护指令，返回运动控制器相应的关键系统数据结构的运行状态码，能帮助维护人员快速地判断系统运行中的故障，并为数控机床每个加工轴提供电机测试接口。
(3) 系统错误诊断器
负责管理和存储数控系统需要监控运行的重要模块信息，一旦重要模块运行发生故障，则把错误编码保存在系统错误诊断器中，并在任务运行时将错误码发送给上位机。
2.3 运动控制任务
运动控制任务是运动控 制器最核心的部分，也是BIOS内核所管理的任务中优先级最高的一个任务。不同厂商的控制器有不同的实现方案。为了能够清晰理解与移植本文所述系统的运动控制程序，图7给出了运动控制的行为与数据流框图。
根据图7所描述的运动控制行为，编写的运动控制任务程序的流程图如图8所示。
图7 运动控制的行为与数据流图
图8 运动控制任务流程图
(1) 加工轨迹计算。加工轨迹计算控制器，综合数控配置参数与实时的反馈数据，通过各种数值计算方法，进行各种数控插补计算，得到最终的加工数据，可以通过脉冲编码格式或者SERCOS通信总线，发送给控制CNC的每个轴的伺服电机驱动器，控制电机的旋转与进给。
(2) 电机驱动管理。实时地管理监控CNC每个轴的电机驱动器。读取驱动器的工作状态，将需要上位机进行实时监控的数控实时运行数据写入CNC接收信息队列，并通过数据交换控制任务，发送到上位机用于监控。当有电机驱动器运行出现异常时，可以及时进行保护停止，并发送运行故障编码。
3 软件方案的验证性测试
在本实验室研发的嵌入式数控系统测试平台如图9所示。其中，HMI板通过JTAG接口与调试主机1相连，运动控制板通过JTAG接口与调试主机2相连。HMI板与运动控制板通过RS 422总线连接，并在采用UART协议进行通信。
由于电机运行轨迹与效果无法很好通过图片展示，并且本实验目的主要是验证整个软件系统架构的可行性，并修补程序BUG。因而建议采用硬件模拟运行加Matlab仿真的验证方法。
图9 运动控制测试平台
采用圆弧插补测试的方法，在上位机通过G代码脚本格式导入测试指令脚本，运动控制器读取数据包，解析出测试脚本信息后，进行处理和运算，得出的运算数据保存后，导入Matlab仿真软件，生成运行轨迹图，以便模拟仿真电机的实际运行轨迹。表2为CNC测试脚本的加工轨迹数据。
表2 测试加工轨迹数据
图10为经过系统运行得到的加工轨迹与原始测试数据的轨迹对照。
图中点线：测试脚本数据拟合曲线;实线：DSP计算的加工数据拟合曲线。从方案验证性测试实验得到的模拟数据拟合图像和原始脚本测试数据对比，可以验证该软件架构方案和基础用户组件能在实验室的CNC系统平台上稳定可靠地运行，因而验证了该软件架构方案的可行性。
图10 加工轨迹测试与模拟轨迹
4 结 语
本文基于TI公司的C6713系列DSP+FPGA作为硬件实现方案的运动控制器平台，提出一种可移植性软件架构方案。通过三层软件结构模型的描述和基础性用户组件与接口的任务划分，为用户的功能的二次开发与软件代码的维护提供的一个基础性平台。并通过加工脚本测试验证了方案的可行性与稳定性。
参考文献
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