面向对象编程是计算机高级语言嘚一种先进的编程模式在工业控制系统的PLC程序中也可以采用这种设计思想，虽然我们无法实现面向对象的很多优秀特点如“继承”甚臸于它根本就不具备面向对象编程语言的特点，但面向对象编程的基本概念就是类和类的实例(即对象)我们只需要使用这种概念就可以了。在计算机编程中我们需要把一些事物抽象和归纳才能编写类，而在工业控制系统中控制对象如：电机，阀等等是很明显的控制类别不需要抽象就可以很明显的针对它们编写类，以下将会用到西门子的Step7编程语言和施奈德的Unity 面向对象编程在Step7中使用功能块(即FB)编程一谈到此大家就会想到西门子提出的模块化编程，不错就是这个模块化编程，但西门子提出的模块化、背景数据块、多重背景等名词并不能让夶家很明白的理解和使用这种优秀的设计理念如果大家从面向对象编程的角度去理解，则可以很好的理解这种设计模式“FB块”被看 成“类”，它可以被看成是对相似的控制对象的代码归纳如对MM440的变频器可以编写FB块：MtrMM440，这在面向对象编程中称为“类”当需要 编程控制具体的电机时，可以给它分配一个背景DB块在面向对象编程中称为类的实现(即创建类的实例：对象)，当需要控制多个电机时可以分配不哃的背景 DB到这个FB块，即创建类的多个实例Step7中有另外一种程序块，即FC块以FC块为主的编程在西门子中称为结构化编程，这也可以类比于计算机编程中的面向过程编程即纯粹以函数为主体的编程。 施奈德的Unity软件编程可以更好的理解面向对象编程它的DFB定义中包含输入/输出参數，私有/共有变量以及代码实现，而这正是计算机的面向对象 编程中“类”的基本元素而创建类的实例(对象)就像创建普通的“布尔”變量一样，只需在“Function Blocks”中定义这种“类”的变量即可 Step7和Unity都可以采用面向过程和面向对象编程方式，这两种编程方式的区别类似于计算机高级语言中的C语言和C++语言编程的区别 以下的讲解将会把Step7中的FB和Unity中的DFB称为“类”，Step7中的FB+背景DB以及Unity中DFB的实例称为“对象” 二、 面向对象编程架构 以上讲解的是实现细节，而编程思想是建立在程序架构上的不是某个局部使用了面向对象方式，则可以称之为这种编程就是面向對象编程这种编程需要从以下方面着手： 1、 电路设计的结构化。 这里主要以自动线为主介绍对于单机机床可以是它的简化结构， 《1》、自动线层：这是最高层次它拥有一个主PLC，对属于它下面的各区域控制 《2》、工程层：拥有独立的配送电系统但没有PLC，只有分布式模塊由自动线控制。顾名思义它有着较大的独立性，可以作为一个单独的工程项目设计和制造当自动线比较小时，可以省略该层次 《3》、功能组层：根据工艺划分，将实现某一个工艺功能的区段设备划分为一个功能组它隶属于工程层，当工程层被省略时隶属于自動线层。 面向对象编程并不一定要求使用以上的结构但好的电气结构更利于面向对象编程。 2、 任何控制对象逻辑都在“类”中实现 为叻做到这点，必须分析与控制对象相关的信息譬如，对于一个电机有以下相关的信息需要考虑： 输入信息： 《1》、电路保护信息，如電机的空气开关热继电器等。 《2》、功能保护信息如运动电机的限位开关，风机的风压开关油泵的油位开关等。 《3》、启动和终止條件以上的电路保护和功能保护都可能导致电机运转终止，复位也可能导致重启动但这里的条件指的是正常运行的启动和终止条件，譬如顺序控制的流程步 《4》、控制模式：如手动和自动等。 《5》、故障复位：通过复位信息重新启动。 输出信息： 《1》、控制输出洳控制电机的主接触器。 《2》、状态信息输出 《3》、故障输出 状态储存信息： 用于代码实现的中间变量以及可以被人机界面读出的状态变量等 把以上信息都整合到一个类中并尽量使类的参数标准化。不过同高级编程语言还是曾在一些差别，针对Step7应该遵循的标准是：程序结构由FC实现，对象控制由FB实现如下的一种结构体系(其电气结构来自上面的介绍)：这只不过是一个粗略的PLC程序架构体系，好的架构应该哽完善和科学 3、 规划好数据结构 数据结构的定义相当重要，并尽量统一这些结构不要顾虑存储空间，当今的PLC内存足以容纳大量的数据说明一点的是在Step7中尽量不要在类的外部定义数据结构(UDT)，而是在类里面定义虽然会造成不同类中同一结构的重复性定义，但却提高了类嘚独立性 三、 优越性 1、 标准化 使用这种设计模式，可以将程序设计分为两个阶段即标准库、基本架构开发，以及实际应用层面设计其中标准库、基本架构是制定程序标准化的基础，而应用层设计是针对具体的控制工程编程这样可以把程序设计人员分成两类，一类是標准开发由资深程序员负责，一类是应用设计(其中程序调试规划到应用设计)由 经过标准化培训的一般程序员完成，通过这种分配就可鉯解决中国工业自动化中面临的尴尬局面传统的中国控制工业，一个程序设计由一个人完成这样他还必须负责现场调试，而拥有丰富經验的程序员一般是三十岁后这时他已经成家，而显然长期出差对家庭不利很多优秀的程序员为了家庭考虑不得不改行，要么转到管 悝岗位要么去制造工厂搞设备维护，这是资源的严重流失毫无疑问，使用以上的设计流程我么可以让经验丰富的程序员搞标准库和架构的设计，而让刚踏入这个行业的年轻人搞应用设计和调试这不仅可以让老程序员继续他自己的工作，而不影响家庭也可以让年轻嘚程序员参入现场调试，培养自己的经验提高自己的 收入。 这可能让某些人士担心认为年轻的程序员可以参加现场的调试吗?可以肯定嘚是没有标准化支撑的程序不仅年轻的程序员编不出来，而且现场调试会问题多多但有了好的标准化后，一年半以上工作经验的程序员僦应该能够独立面对自动线 PLC中的面向对象编程的核心就是黑匣子编程，针对Step7我们使用FB去实现每一个对象的控制，控制逻辑、报警处理、信号交换全在FB中对于应用设计人员，不需要明白里面的代码实现只需要了解该FB的功能以及如何使用好它就行，这样对于应用程序人員的编程能力要求大大降低对于编程只不过是遵循架构，拷贝代码改变输入输出条件而已。 那么调试呢?很多人认为使用FB编程的最大麻煩就是FB的多次调用后根本无法诊断这些代码，从技术层面上讲确实如此我们除了从背景DB上查看信息外， 是无法在它多次被调用后监控玳码的但我已说过，这是黑匣子编程我们不需要诊断这些代码，只需要知道什么样的输入、什么样的参数设定导致什么样的输出就行代码的逻辑与功能好坏是由标准库开发人员负责的，这就要求标准开发人员需要对他设计的功能块在不同条件下进行不同的测试保证無误，还需要编写完整、 详尽的功能说明文档以便于应用设计人员了解这些块，标准架构并不是制定出来就一劳永逸的针对千变万化嘚工程，它是需要不断完善和修订的这也是一个工程公司可以实实在在进行知识积累的地方。 程序不仅需要给调试人员使用而且用户(設备维护人员)也需要了解，如果把完整的标准库文档给用户可能曾在技术外泄的可能，若不给对他们诊断设备可能曾在困难，这就需偠标准制定人员制作另外一分文档即设备维护文档，其知识的透漏以用户能够使用程序进行诊断为限 2、 重用性和易管理型 计算机面向對象编程的优点也有重用性和易管理型，在PLC中也曾在以Step7为例，需要讨论FC和FB的差异观察数据类型，FB比FC只不过多一个 “STAT”类型在使用上FB需要背景DB，FC不需要但就这个差别导致FB拥有自己独立的数据储存空间，而FC的数据储存却必须借助公有变量(如中 间变量M或者共享DB)有这样一種准则，程序块的独立性越强其重用性也越好，产生数据访问冲突的可能性也更少则更易于管理。有些公司生产的PLC 其程序语言没有類似FB的这种特性，这时可以采用类似“FC+共享DB”的替代方案解决但它的独立性已经大大降低。 同样的代码的独立性是标准制定的一个重要環节很难想象一个与其他功能块之间有着千丝万缕联系的功能块能够被作为标准块在不同工程中有效的重复使用。 纵观计算机语言的发展最开始的编程都是令人恐怖的，而当今的编程让人们得到很大的解脱有很多现成的标准类库实用，人们可以把更多的编程精力放在實现功能本身上PLC编程也应该朝这种方向发展，应该让更多的人从事应用层面的设计那些标准功能块不应该重复的被不同人员开发，虽嘫各大PLC厂开发了大量 的程序库但工业控制对象各式各样，不同行业都应该拥有自己的程序库而代码的可重用性是评价这些功能块好坏嘚关键。 3、 设计思想的先进性 在电路图设计中我们早已经在使用针对控制对象的绘图方式即把基本的主配送电路和PLC配置完成后，我们会針对每一个现场控制对象如：电机、阀、气缸等控制对象绘制电路图他们的电源来自主配送电路，控制和反馈与PLC建立连接硬件连锁根據实际情况调整，一个个控制对象就象搭建积木一样有组织的堆积起来同样的，编程也是针对一个个控制对象使用相应的标准控制块实現就可以把程序控制细节实现了有效的封装，使程序看起来简洁和易于维护而好的设计可以 把原理图和程序进行很好的关联，甚至于莋到一对一的关系如原理图中的一个控制对象可以在程序中找到相应的FB调用与之对应，真正做到面向控制对象编程 可能有人疑虑，PLC编程大部分是步进编程这一个个标准块都是针对控制对象的，那控制顺序如何实现呢?这就要求编写专门的顺序控制FB块或者使用Siemens现成的Graph7来實现，这点与一般编程没什么差别 结束语：现在的工业控制领域有很多程序高手，他们很精通算法也有着自己的编程理念，当我和一些人探讨标准化时他们认识到标准化的高效性，但认为这样无法体现自己的编程水准是的，如上所述作为应用层面的程序设计是不要佷高的编程水平但要想想，一个人难道能一辈子去搞现场调试吗?若想体现自己的价值可 以从事标准编程。我更希望他们能花一点时间研究程序架构各行各业，真正的大师是系统架构设计者编程小技巧只不过是为好的架构锦上添花。

虽然工业 IoT 正在快速发展但传统可編程逻辑控制器 (PLC) 提供的定制灵活性和连接性，却无法满足工业工程师的需求然而，构建定制解决方案可能成本昂贵而且非常耗时，同時在基于微控制器实现真正嵌入式解决方案方面几乎没有工业工程师拥有相关的操作经验。 本文对 PLC进行了简要介绍然后说明了开发人員如何创建自己的无线 PLC，从而能够使用梯形逻辑来实现应用 可编程逻辑控制器 (PLC) 简介 PLC 是一种耐用的计算机，用于在工业应用中实现特定流程的自动化要实现自动化的流程非常广泛，从制造工厂的装配线到物联网建筑照明控制系统以及中间涉及到的所有流程。 典型 PLC 架构包括(图 1)： 带有内部 RAM 和 ROM 的中央处理单元 数字和模拟输入 数字和模拟输出 工业级电源 用于执行所需特性的逻辑应用程序     图 1：典型 PLC 架构包括一系列模拟和数字输入这些输入按照逻辑应用程序处理和执行，然后驱动其用于模拟和数字输出的特性(图片：Unitronics) 虽然市场上有很多传统 PLC 可供选擇，但开发人员可能还是希望定制 PLC 特性或者定制构建他们自己的器件。目前多种不同的方式可用于实现此目的;但是，传统嵌入式系统笁程师可以采用其中一种非常有趣的简单方式也就是使用 STM32 开放式开发环境 (ODE)。 构建无线 PLC 要构建自己的无线 PLC开发人员需要三个主要硬件组件： CPU 输入/输出信号调节 Wi-Fi 模块 开发人员可以从头重新设计所有这些组件，或者也可以利用现有的生态系统STMicroelectronics 推出了 STM32 开发人员工具包，包括所囿这些组件从而简化了 PLC 创建过程，另外还提供了用于开发梯形逻辑应用程序的基本软件 现在，我们将探讨这些主要组件以及让它们茬工业环境中运行必须达到的条件。 我们要探讨的第一个组件是 CPU本例中的 CPU 为 所必需的第二个组件是用于输入和输出的信号调节板。开发囚员可以从两种信号调节板中进行选择或者如果应用需要，也可以组合使用 第一个是 X-Nucleo-PLC01A1 工业 I/O 扩展板(图 3)。X-Nucleo-PLC01A1 包含通过 CLT01-38SQ7 高速数字输入限流器的仈个经过调节的输入CLT01-38SQ7 可限制输入引脚能够消耗的电流，从而为 PLC 提供数字输入保护另外，还有采用 VNI8200XP 单片式 8 通道驱动器进行调节的八个工業输出这种驱动器具有极低供电电流、集成 SPI接口和高能效 100 mA 微功耗降压型开关。VNI8200XP 提供八个片载固态继电器每个继电器能够驱动高达 /en/embedded-software/fp-ind-索取。 DRAM控制器的状态图如图4所示状态机A和B的起始条件分别是A0和B0。状态机A初始化DRAM控制器的序列状态机B终止该序列。 在T2的下降沿RAS逻辑采样状態机A的状态，锁存的地址线和总经状态信号如果状态机A在A1状态(存储器读、写或刷新周期)并且总线周期为DRAM使用，则XC95C36插入RAS信号 在T2的上升沿，状态机A也采样锁存的地址线如果总线周期被DRAM占用，状态机A将从状态A1转移到A2否则状态机A转换到A3。至此控制转移到状态机BMUX逻辑采样RAS和BHE引脚的状态。如果RAS有效(指示DRAM在访问)并且总线周期下是刷新周期，XC95C36将插入MUXMUX在行列地址之间切换，以便进行DRAM的读写操作 在T3的下降沿，状態机B采样状态机A如果状态机A处于状态A2(DRAM访问)或状态A3(存储器读或写，但不是DRAM访问)状态机B从状态B0转到B1。如果总线周期是一个DRAM访问周期XC95C36继续保持RAS有效。CAS逻辑采样MUX的状态、锁存地址A0、BHE和总线周期状态如果MUX有效(指示DRAM读或写)，并且访问低字节则XC95C36插入LCAS;如果MUX有效，并且微处理器访问高字节XC95C36插入UCAS。DRAM读访问和DRAM刷新访问不同之处在于：对刷新来说不需要MUX、UCAS和LCAS。 在T3的上升沿状态机A等待状态机B中断此序列。如果MUX有效(DRAM读或寫)它将保持有效。 有下一个降沿状态机B采样总线状态信号。如果状态信号仍然有效则此状态为等待状态Tw，状态机B保持在状态B1如果這个状态是等待状态，并且RAS有效(DRAM访问)RAS保持有效;如果状态为等待状态，并且UCAS和LCAS有效(DRAM读或写)UCAS和LCAS保持有效。 在等待状态的上升沿状态机A继續等待状态机B来中断此序列。如果MUX有效(DRAM读或写)则它在T3状态里保持有效。 如果微处理器状态信号无效这个状态则是一个T4状态，状态机B从B1轉到B2.如果状态是一个T4状态并且RAS有效(DRAM访问)，则RAST4状态并且RAS有效(DRAM访问)，则RAS逻辑也检测无效状态信号并且XC95C36关闭RAS信号;如果状态是一个T4状态，并苴UCAS和LCAS有效(DRAM读或写)则CAS逻辑也采样总线状态信号;如果状态信号无效，则XC95C36关闭UCAS和LCAS信号     在T4的上升沿，状态机A采样状态机B的状态在状态机B处于B2狀态的情况下，状态机A从A2状态(DRAM访问)或A3状态(存储器读或写但不是DRAM访问)转到A0。如果MUX有效MUX逻辑检查RAS的状态;如果RAS无效(指示一个终止周期)，XC95C36关闭MUX 在下一个CLKOUT下降沿，状态机B无条件地从状态B2转到B0终止DRAM序列。控制转移给状态机A 三、80C186XL RCU单元的编程 要使DRAM正常工作，就必须对80C186XL中与DRAM刷新有关嘚寄存器进行正确编程这些寄存器包括：刷新时钟间隔寄存器(RFTIME寄存器)、刷新基地址寄存器(RFBASE寄存器)和刷新控制寄存器(RFCON寄存器)。 6/(512+512×0.05)约为297. 刷噺基地址寄存器(RFBASE寄存器)的编程。该寄存器的高7位规定了DRAM容量大小。系统使用两片V53C8258情况下RFBASE的取值为00H，DRAM占用微处理器的存储空间的00000H～7FFFFH(512KB) 最後通过将刷新控制寄存器(RFCON寄存器)的REN位置位，来启动刷新控制单元 若使用80C186XL的节电模式，则要求重新编程这些值在写节电控制寄存器前，必须先用要时钟分频值去除原先设置在刷新间隔寄存器的值来重新设置寄存器。 结束语 现在DRAM、CPLD的价格非常低这样设计者有机会在嵌入式计算机系统设计中考虑采用DRAM。80C186XL嵌入式微处理器广泛应用于嵌入式计算机、程控通信和工业控制系统中具有良好的性价比，其性能和功能是80C31、80C196等单片机无法比拟的并能充分利用大量的PC平台软件。本解决方案已在家庭电子证券产品中采用获得了良好的经济效益和社会效益。 掌握CPLD技术和VHDL语言设计技巧是提升产品技术含量的重要途径上述CPLD还留在一些引脚和内部资源未使用，只要设计者将VHDL源代码稍微作一些修改就可以用这些引脚控制新增加的DRAM，提供总线准备输出信号或DMA响应信号 如果采用引脚数和宏单元较多的XC9672或XC95108CPLD，就可以将D触发器(74HC74)、多路哋址切换器(74HC157)、数据收发器(74HC245)和地址总线锁存器(74HC373)等其它分立逻辑器件的功能全部集成到CPLD中这样系统集成度和可靠性将更加提高。

随着测控技術的发展要求测试的项目和测试参数日益增多，对自动化测试速度和测试准确度也提出了较高的要求虚拟仪器是基于计算机和标准总線技术的模块化系统，通常由控制模块、仪器模块和软件组成由软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一体，从而把计算机强夶的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并通过软件对数据进行显示、存储以及汾析处理广泛应用于民用和军用测量领域Ⅲ。作为虚拟仪器技术的一种GPIB总线仪器以其良好的可靠性和高精度性使基于该总线的虚拟仪器在自动化测试领域中得到广泛的研究与应用。 GPIB总线是一个数字式的24线并行总线它由16条信号线和8条接地返回线组成。GPIB的16条信号线分为8条數据线5条接口管理线，3条握手线等三大组可以实现诸如总线初始化、设备寻址或地址释放以及为远程或本地编程设置设备模式的任务。GPIB使用8位并行的异步数据传输方案 由于某弱信号处理模块需要测试的性能指标繁多，传统的手动测量的方法效率较低人为因素的影响較大，操作失误情况下容易损坏模块不适用于批量生产的产品测试。研制针对该模块的自动测试设备在批量的产品测试中可以有效的节渻人力和时间减少由于人为因素而产生的差错，提高测试准确性对于产品的批量生产具有很大的促进作用，并有利于对产品的质量控淛 1 系统的主要功能 该自动测试系统主要应用在对某型弱信号处理模块的自动化检测中，实现对7个大项100多个小项的自动化检测，取代使鼡分立的仪器逐项手动测试测试系统需具备以下几个主要功能。1)为模块提供+12V、-12V直流电源及可变频变幅的正弦及脉冲信号输入;2)测试模块的茭流噪声及直流偏置;3)测试交流通道输出波形失真度;4)进行模块的跨阻、高低端截止频率、AGC、隔离度等多项性能参数的自动测试;5)测试直流通道跨阻等性能指标;6)提供高低温测试夹具并实现常温及高低温状态下的测试;7)对结果以波形及数据表等方式记录显示和打印输出;8)自检功能及过流保护功能测试系统应具有良好的图形用户界面，友好的人机对话环境软件界面上应包括电源自检和信号源自检以及自校准功能。输入模块的激励信号的频率和幅值可以调节测试系统应有两种工作方式，可以按照测试项目顺序依次进行测试也可以对选中的单个或多个測试项目进行程控测试。测试过程中界面上实时显示测试系统的工作状态、测试项目和测得的数据具有产品测试数据实时记录、储存及咑印功能，能自动生成规范的测试报告、测试曲线测试过程可随时终止，并可查看自动生成的测试表格自动标识不合格项。测试系统嘚组成框图如图1所示测试系统的设计包括硬件没计和软件设计两部分。 测试系统的硬件部分由专用夹具、采集控制板、GPIB接口卡、数字I/O卡、函数信号发生器、数字万用表、数字存储示波器及工控机等组成工控机通过采集控制板对模块的各引脚通道进行选择并发送信号，待測量通道的信号输入到相应仪器进行测量工控机与各仪器通过GPIB总线相连，将控制命令发送到各仪器测得的数据被发送到工控机进行分析处理等工作。采用GPIB总线星型连接方式可以避免因某个仪器的关闭或非正常工作而影响工控机与其他仪器间的通信。 图2为该系统的硬件組成框图其中直流稳压源提供模块的工作电压，通过采集控制板向模块专用夹具提供函数信号发生器、数字万用表和数字存储示波器夲身带有GPIB接口，在工控机扩展槽中插入GPIB卡获得工控机的GPIB接口通过GPIB电缆线连接在一起，可以进行数据和信号的传输工控机通过GPIB卡和数字I/O鉲实现对采集控制板和其他设备的实时控制，向被控对象发出命令协调它们之间的动作，从测量设备读出数据并对数据进行分析和处悝，将完整的测量结果进行保存或制成报表打印输出 33220A函数信号发生器带有IEEE488.2标准的GPIB端口，可以和工控机进行通信并由工控机对其输出波形参数进行设置。数字示波器采用Tektronix公司生产的TDS1002带宽为60MHz，采样率1.0GS/s可以满足测试要求;TDS1002示波器带有满足IEEE488.2标准的GPIB端口，可以和工控机进行通信将测试结果传递给工控机。数字万用表采用Agilent 34401A具有6位半数字分辨率，最高精度为1μV交流电压测量量程为15mV～750V，频率测量范围为5Hz～1MHz最高精度为0.01Hz，带有满足IEEE488.2标准的GPIB端口可以和工控机进行通信，用来完成模块各通道输出波形的频率和交直流幅值的测量并检测直流稳压源和函数信号发生器的输出。 2.1 直流稳压电源单元 直流稳压电源为模块提供+12V和-12V电压为控制板和模块夹具板上的GPLD和继电器提供+5V工作电压。采用DH1718G-4型矗流稳压源此电源有0～+36V和0～-36V两路可调直流电压输出和一路十5V固定电压输出，输出电流分别为0～+3.5A和0～-3.5A纹波电压有效值为0.5mV。 2.2 主控计算机系統 主控计算机系统由工控机主机、GPIB总线接口卡和数字I/O卡构成计算机主机采用研华科技有限公司生产的工控机，内存在软件计算和显示中對容量要求比较大内存容量配置为1Gbytes。GPIB总线接口卡选用了National Instruments公司生产的PCI-GPIB接口卡该接口卡支持“Plug and 采集控制电路板分为电源处理、信号输入、信号输出和CPLD控制4个部分。电源处理部分负责8块待测模块工作电源以及增益控制引脚的选通;信号输入部分将信号发生器输出的信号提供给模塊待测的一路;信号输出部分把模块待测的一路输出信号送给数字万用表或示波器进行测量CPLD另设了5个输出引脚A～E用来控制模块夹具板上的繼电器通断。为了适合产品和夹具的需要选用了超小型高灵敏度的电流动作型信号继电器，其导通电阻小绝缘电阻大，寿命长(开关数鈳达千万次)体积小，重量轻 工控机首先向数字I/O卡写控制字，数字I/O卡将8位的命令数据传送给采集控制板上的CPLDCPLD将接收到的控制命令经过譯码产生各继电器的控制信号，在CPLD每个输出引脚采用驱动电路提高电流驱动能力以实现对继电器的控制从而实现某个待测模块的相应通噵的选通。除了采集控制板上的继电器阵列以外夹具板上还有5个继电器，用以实现模块输入通道的就近接地CPLD模块采用的是Xilinx公司的XC，XC9572是Xilinx公司XC9500系列CPLD的一种采用了先进的Fast FLASH ISP技术，可提供10000次以上编程擦除周期并提供了先进的系统内部编程及测试功能。 3 测试系统软件设计 整个软件系统设计分为4个模块：人机界面、数据处理、仪器控制和数据传输如图3所示。其中仪器控制和数据传输是在测试过程中联合作用的，作为底层的程序进行开发并按照功能整合成子程序，划分为多个子模块分别进行设计供测试主程序进行调用，提高了软件的可靠性、可维护性和可扩展性前台是人机界面，检测并判断用户输入的测试相关信息形成测试流程并调用相应子程序。后台数据处理部分將仪器传回的测量数据进行分析判断，形成报表存档测试软件的工作方式分为两种：自动测试和程控测试。自动测试模式可按顺序依次進行全部项目的测试;程控测试模式可以对选中的单项或多项测试项目进行单独测试通过软件功能更改可以兼容不同设计的弱信号处理模塊。测试系统的软件开发平台采用美国NI公司的LabVIEW8.2[!--empirenews.page--] 根据功能需要设置了5个主要界面，分别为登陆、用户管理、参数设置、测试和报表管理登录界面通过校验屏幕输入的用户名及密码，判断相应的权限软件系统控制实际仪器对被测模块进行7个大项的测试。控制信号及测得数據均通过GPIB总线传输在测试过程中，在底层进行数据的处理和分析判断是否符合指标要求，并进行整理汇总该测试系统软件将所有硬件资源的驱动程序以驱动程序库的形式加以组织，使测试应用程序通过访问驱动程序库函数实现对各种硬件资源的操作提高了系统的计算能力。 3.1 登陆界面的实现 通过对用户名和密码的判断可得出对应的权限如果是系统管理员，则进入Case框的“True"条件通过对登陆界面上的功能可视属性的设置，显示数据管理、参数修改、测试等所有功能如果是普通用户登录，则进入Case框的“False'’条件在内层Case框内，程序对四个功能按钮的Visible属性进行设置并对右下方的布尔型全局变量“是系统管理员”进行赋值。该全局变量的赋值是为了与数据管理界面进行通信在数据管理界面上对不同的用户权限进行功能区分。 用户登录后程序不断检测屏幕上各个功能按钮的状态，一旦有按钮按下则进入其相应的子界面。子界面均做成VI存放在于登录界面同一根目录下。在程序中运用Call By Reference Node函数，对子界面进行动态调用实质上就是对VI进行动態控制。子界面动态调用程序中首先分别使用Refnum函数和Open VI Reference函数生成和打开被调用子界面VI的Reference(参考号)，再使用Invoke Node函数中的Open FP动作打开子界面的前面板窗口并通过Property Node函数设置被调用VI的属性。设置被调用的子界面状态为Activate即可对被调用的子界面上的控件进行操作。使用Call By Refer-ence Node函数进行调用在调鼡完毕之后，再使用Invoke Node关闭子界面前面板窗口最后释放Reference。在整个软件系统中将相关功能集成在1个子界面中，通过动态调用子界面使程序运行合理，使用方便 3.2 测试主界面的实现 测试主界面是整个测试软件中最复杂和功能最集中的部分，对操作者输入的测试信息进行判别並形成测试流程通过测试流程调用相应测试功能的子VI完成测试任务。需要通过程序对工控机上的数字I/O卡和GPIB接口卡进行控制使其按照程序的设置进行输入输出;测试过程中实时显示测试进度和测试数据，对于部分测试项目按照要求在界面上显示测得的信号波形;要对测试过程Φ测得的数据讲行判别在丰界面设计时，将各个测试项目独立编写形成子VI以便调用测试项目完成后进行一系列报表整理和数据库的插叺等操作，及时更新测量的数据 由于模块针对不同的温度的合格指标不同，因此主界面上设计了常温、低温和高温三个选项使用While循环框及Event Structure(事件结构)实现上述功能。外层的While框是令程序循环等待操作者的选择动作的发生Event Structure框中是响应该动作的程序。 操作者按下“初始化”按鈕系统运行初始化子程序，检测万用表、信号发生器、示波器、稳压电源等是否工作正常并检查夹具选定测试位置上是否装有模块。初始化程序还测量被测模块的电源电流并进行测试所需激励信号的自适应校正。以上各项均通过后初始化程序结束。程序等待操作者按下“开始测试”按钮取得所测模块的信息和所测项目，形成测试程序流程按照流程分别进入各测试项目子程序中。 3.3 某弱信号处理模塊的交流噪声主要于热噪声、散粒噪声和1/f噪声等交流噪声测试测量各交流通道的交流噪声电压值Vn，测量过程中需要观察噪声波形应为帶宽型非周期性波形。程序通过I/O卡输出控制字驱动继电器，选通被测芯片并连通其输入输出管脚和实际仪器之间的电路。被测芯片的各交流输入通道均接GND被测芯片的输出经过低噪声放大电路放大30倍后，由万用表测得并通过GPIB总线传输到程序子程序“显示波形30s”调用示波器，采集放大30倍后的噪声波形数据通过GPIB总线传输到程序后界面实时显示，持续30s 3.4 参数指标的修改 可以由系统管理员修改参数指标并及時存储作为合格判据。指标参数以二进制文件形式存储在计算机的指定路径每次运行参数修改界面时先读出该二进制文件，将这些参数初始化到界面的各个相应控件上向操作者显示出最近的修改结果。操作者修改完成后将最新的修改情况更新存储到指定路径的二进制攵件上，覆盖原有文件保持指标参数的为最新。 3.5 波形失真度计算 Distortion Measurements.vi是计算波形失真度的程序谐波失真是指用信号源输入时，输出信号比輸入信号多出的额外谐波成分谐波失真由系统不是完全线性造成，它通常用百分数来表示总谐波失真度THD计算公式如下：     式中，V2至Vx是基波V1的谐波X限制在奈奎斯特频率范围。 3.6 测试记录功能设计 程序通过对界面上操作者输入的报表管理信息形成相应的程序流程。程序可实現对6个模块的测试报表的打印和保存程序主要使用File I/O类函数中的Write File函数结合格式控制程序进行报表的生成。程序中首先设置报表的头尾显示信息使用Initialize Report函数初始化成标准报表。使用Append Report Text函数添加打印报表的内容第1个Append Report Text函数添加报表对应模块的信息，如测试时间模块序号及批号等。第2个Append Report Text函数添加测试者签名落款日期及QC签名等备注信息。报表生成后使用Print Report函数将格式整理好的报表送至联机打印机进行打印输出。使鼡Append Text Table with diff column widthto Report生成不同列宽表格的报表函数在For循环结构中，通过层叠型顺序框执行报表格式的整理通过For结构的循环计数器在测试结果数组中提取數据，并进行重排及插入报表相应位置等操作     4 实现结果 表1为用测试系统测标准模块的主要参数得到的测试结果。从表1中可以看出各参數的测试结果准确，且重测一致性较好本测试系统研制完成后经批量的模块产品测试检验，很好地满足了某弱信号处理模块的测试需求各种测试参数的指标均达到了设计要求，并且使用方便用户界面友好，软件功能更改方便灵活目前已经应用于某红外跟踪产品的批量生产中。

目前市场上的语音芯片和语音板很多，从性能价格比上看美国1SD公司的ISD系列录放芯片可谓是一支独秀。1SD器件使用直接电平存儲技术省去了A/D、D/A转换;内部集成了大容量的EERPOM，不再需要扩展存储器;控制简单控制管脚与TFL电平兼容。具有集成度高、音质好、使用方便等優点是一种理想的语音处理芯片。 在控制上除去手动外，lSD器件也可以通过地址寻址来精确定位但它的地址不是字节地址单元，而是信息段的基本组成单位以ISD2560为例，它内部的480kB的EEPROM均匀地规划为600行每个地址单元指向其中一行，有600个地址单元ISD2560的录放时间是60s，因此地址分辨率是100mslSD器件可进行多段地址操作，每一段称为一个信息段它可以占用-行和多行存储空间。-个地址单元最多只能作为一个独立的段因此，ISD2560最多可以分为600个信息段m 2当前ISD芯片开发存在的问题 通常情况下，只能使用lSD器件提供的无需知道地址的操作模式即手动模式，这只适匼于开发语音玩具而无法满足复杂操作或实时系统中应用的要求。为实现以上应用最好使用对地址直接操作的办法。但在实用中一些电路开发设计只是在基于语音信号已经写人芯片，并且段地址已经知道的基础上才能进行然而，不可避免地要遇到必须将语音写入的時候如果手动处理，采用按“录音”按键录音“停止”按键停止，假如录音段数特别多就要频繁地按上述按键，实在让人疲惫不堪此外，手动按下“录音”及“停止”按键的时间也很难掌握这就容易产生段间空白，造成芯片空间浪费对语音段特别多，而语句又特别短的提示如一些单字、单词更是浪费严重不仅这样，由于短句中空白时间过长合成放音时出现语音不连贯。另外直接对连接到1SD芯片的传声器录音会造成情绪紧张，容易出错且无法对录入的语音进行高级处理。 基于上述原因需要设计一种lSD语音开发平台，借助传聲器通过计算机的声卡将所有待写语音信号一并录入计算机存储为*.wav文件，然后利用声音剪辑软件将各个词语(短句)分离出来因为如果不昰同时录音的话，对同一个人来说其声音在不同时间、不同场合、不同情绪时都会有着很大的差别。如电子体重计“您的体重是五十┅公斤，您的身高是一百七十二厘米”应该是由“您的、体重、身高、是、公斤、厘米、五、十、一、百、七、二”等12个词合成后形成嘚，如果由于某种原因引起了任何一个词与其它语调不同，提示时就会显得特别突出听起来有种怪怪的感觉。 若用计算机录音可以┅并录入很多段话(并非一定是全部需要的)，然后从中选出所需词语(短句)因为这些话是在较短的时间内完成的，所以不会有很大的语调变囮将从中选出的词组合起来时也不会显得牵强，听起来感觉不到这些句子是由词语拼凑起来的 除此之外，如果有专业语音库还可以矗接从其中抽出词语来组成所需的句子，并且还省去了请专业录音人员的开支这样还有一个好处是修改方便，因为当需要修改句子内容時恰巧已经录过的句子中并没有这样的词语，则还必须请录音员重录一次这不但增加了额外的开支，还由于时间过了较久录音员的語调同原来相比肯定会有些变化，所以原来的录音只能全部作废所有的一切都要从头开始。 综上所述采用计算机来分析组合以及剪辑語音的好处是处理直观、修改方便，语句连续性强合成的句子更具有人性化。 不仅如此采用该开发平台，还可直观地看出每个语句的詳细信息包括：开始地址、结束地址、语句所用时间、语句所占用芯片行的段数等对使用该语音芯片时碰到的比较敏感的信息。 为此設计整个开发平台的结构框图如图1所示。     系统工作方式如下：首先通过传声器将相关的大段语句经计算机声卡录制成为*，way文件并保存嘫后借助于语音处理软件如CoolEdit剪辑出需要的单词(或短句)并去掉头尾的空白，将剪辑过的单词(或短句)每段都单独另存为新的·.wav文件并把它们铨部放人一个单独目录。启动1SD编程烧录器上位机开发软件选中所有的待录*.wav文件，并点“开始烧录”所有过程将会自动完成。烧录结束後会有提示并且自动记录一份工作信息表，包括工作时间、语音文件数、录音总时间、每一段语音在lSD芯片中的起始地址及结束地址其占用时间等。有了这些数据就可以较方便地修改甚至对某些地方重新录制。将录制过的芯片及各段语音的起始地址表交给其它下位机程序员他们就可以利用单片机或DSP等控制器来随心所欲地开发相应的语音提示设备了。 4 -F位机软硬件 下位机硬件应包括信号调理部分和数据通信部分前者将信号电平调整到lSD芯片允许的最优的范围，后者接收计算机发来的各种控制信息如“开始烧录”信号、“段间停止”信号、“返回结束地址”信号、“放音试音”信号，通过编程器的微控制器完成所需任务[!--empirenews.page--] 下位机硬件框图设计如图2。     其中MAX232是电平转换芯片咜使计算机通过符合RS232协议的串口和符合TYL电平的单片机直接通信。准备录制时电脑通过串口发出握手信号给单片机，单片机接到该信号作絀响应计算机接到该回答后将录音首地址发送给单片机，同时放音控件开始放音信号由音频线输入到烧录器的信号接收端，经信号调整电路接至lSD芯片的录音管脚单片机接到首地址后立刻发控制信息给1SD芯片，通知其开始录音这样，就在上位机的协调下语音自动地烧录箌了芯片当该段语音录制完毕后，上位机发语音段结束信号同时停止放音，单片机接收到该信号后停止录音并读出结束地址，将其送回上位机上位机读人该地址将其写入地址表以备查询。如果还有待录语音段的话在上一语段的结束地址的基础上加1，作为新一段的開始地址重复上述过程直至录音完毕。全部语音录制完毕后上位机作出提示，让你选择放音按键以测试录音效果。当按下该键时仩位机quot;依次放音“命令给单片机，单片机通知lSD芯片开始放音ISD通过放音管脚将语音信号输出，经过功放芯片TDA2822M将功率放大后通过扬声器发聲，就可一段段地将刚录制的语音放出来如有什么地方不满意，可通过地址表查出该段首地址单独选择该段语音，将其首地址输入”起始地址“框点击”开始录音“就可将该段语音重新录制一遍。     5上位机软件 语音编辑软件采用CoolEdit它包含高品质的数字效果组件，可在任哬声卡上进行64轨混音上位机运行环境用可视化的编程软件Visual C++6.0来开发。 上位机运行软件应有以下功能 (1)通信功能因为上位机必须发控制信号鉯及起始地址数据给下位机，而下位机也要发应答信号及结束地址数据给上位机故该通信为双向通信。在此采用MSComm控件使用串口通信控件进行通信，必须首先对串口进行初始化初始化后，就可以调用MSComm控件的SetOutput()和Getlnput()函数来对串口进行读写了具体的使用方法在微软的开发手册 MSDNΦ有详细介绍。 (2)放音控制功能上位机必须有放音控制功能，以便根据需要来开始、停止声卡放音并且因为需要程序自动地控制，所以偠求放音与停止放音能由VC命令语句来编程控制在此采用CActiveMovie3控件。ActiveMovie不仅是一个播放器同时也是ActiveX套件中的一个控件，它可以用来播放媒体文件它支持绝大部分目前通用的媒体格式，它可以播放WaveMidi，AviMPEG，QuickTime Movie等格式文件甚至还可以用它来看视盘节目。由于它还是个控件所以可鉯在VB或VC的程序中调用它。对它的操作相当简单只需提供要播放的文件名就可以用Run，PauseStop方法来播放、暂停和停止该媒体文件。 (3)保存数据功能需要将各种工作信息(尤其是起始地址信息)保存到一个文本文件，以供查询保存数据比较简单，直接调用现有的函数即可 6总结 文中針对当前使用lSD系列语音芯片中存在的问题，提出并设计了一种开发ISD系列芯片的平台它可方便地对声音信号进行编辑处理，选好待录信号後可自动地将这些语音段录入1SD芯片烧录过程中以直观形式显示进度，完毕后以文本文件的方式给出每个语音段的起始地址和结束地址方便利用该芯片做相应的语音提示或其它电路，因此具有较大的实用意义

随着USB 3.0 标准的发布，存储容量为8GB 至128GB 的USB 接口移动存储设备成为主流由于USB盘体积小、携带方便、同时具有热插拔功能，给移动数据存储带来了便利而开源的Linux 操作系统具有的高可靠性和安全性、广泛的硬件支持、灵活实用的可定制性等特点，使得Linux 桌面系统在办公应用方面也逐步受到人们的青睐如果在USB 接口的移动存储设备上实现一个Linux 微型桌面系统，将是一个不错选择然而，将标准的Linux 发行版系统安装在USB盘上将占用近2G 的存储空间，其中有许多软件我们移动办公并不需要哃时，人们从数据安全性角度的考虑希望在不使用原有宿主机操作系统和数据的前提下进行便捷的移动办公。因此本文将从LFS 系统开始茬USB 盘上搭建Linux 微型桌面系统，实现操作系统与办公娱乐软件的一体化并采用squashfs 文件系统压缩技术，对整个系统进行压缩最后通过grub和initrd 实现系統的启动。 2 微型桌面系统的构成 本文是在LFS Live CD 6.3 宿主系统上通过LFS技术构建基本Linux 系统后，使用chroot 命令转入基本系统完成后续整个桌面系统的搭建。 基于USB 盘的微型桌面系统构成如图1 所示由以下几部分组成的： ①启动引导管理器：选用Grub 0.97.Grub 程序是计算机加电启动，引导到USB 盘设备后运行的苐一个程序其目的是将Linux 内核从USB 盘加载到内核中。 然后转由内核执行后续操作 ②内核：作为Linux 操作系统的核心，它负责管理进程调度、内存管理、虚拟文件系统、网络接口、进程间通信并提供对主板、显卡、网卡、声卡、存储器、USB 设备等驱动的支持。由于是移动系统面臨硬件平台多样性的问题，所以需要将一些常用基本驱动和USB 相关驱动编译进内核而将squashfs、aufs、声卡、显卡等相关支持以模块的形式动态加载，这样在减少内核镜像大小的同时提高了系统启动时间。 ③基本Linux 系统：包括能够正常启动字符界面的基本文件系统结构、最常用的应用程序、基本函数库和相关的配置文件 ④图形桌面系统：桌面系统采用xfce4.6.2,并安装如下应用软件：永中office 2009 办公应用软件(集Word、Excel、PowerPoint 于一体);fcitx 中文输入法;MPlayer 媒体播放软件;网络配置工具软件;远程桌面连接控件软件;QQ;Vnc;实验室自主研发的播放浏览一体化的网络浏览器Hfox[2];其他软件：图片查看器、文本编辑器、PDF 和SATA,在Linux 中通常将这两类硬盘标识为不同的盘符名。为了避免内核挂载U 盘根系统出现盘符名不一致的情况需要将IDE 和SATA 硬盘中盘符统一成/dev/sdX,在內核编译时需要加如下的选项：     编译出来的内核会将这两类硬盘同等对待。从而使不同接口硬盘的盘符名在Linux 中都统一为sdX,方便本系统的挂载 3.2 LFS 构建系统 LFS(Linux From Scratch 的缩写)，是从源代码开始搭建的Linux 系统LFS 有以下几个优点： ①LFS 是非常灵活的，可以根据自身需求定制 ②构建的LFS 系统是一个非常緊凑的系统，可以大大节省磁盘空间 ③LFS 可自定义安装相关的安全补丁，系统有保障 本文目的是设计一款微型桌面系统，根据其小巧灵活实用的特点与使用标准的Linux 发行版和使用精简的Linux 系统相比，LFS 更适合 3.3 SquashFS+LZMA 只读压缩系统 构建一个小型或嵌入式Linux 系统，存储设备(软盘、U 盘等)的涳间资源非常有限因此压缩应尽可能用在各个方面。 SquashFS 是一种在Linux 下使用的只读压缩文件系统是目前最好的压缩文件系统之一，它的目的昰为通用只读文件系统使用目前，SquashFS 压缩文件系统应用很广已在Linux Live CD 各发行版、嵌入式系统、以及在服务器及桌面系统中都有着大量的应用。 LZMA(Lempel-Ziv-Markov chain-Algorithm 的缩写)是一个Deflate和LZ77算法改良和优化后的压缩算法，是目前最好的压缩算法之一 SquashFS 默认的压缩算法是GZIP,本文中采用给SquashFS 打补丁，使其支持LZMA 算法壓缩实验证明，通过LZMA 算法压缩比GZIP 算法压缩率更高而压缩时间比GZIP 算法稍长。通过对整个系统采用GZIP 和LZMA 算法进行Squashfs 的缩写) 是一个与UnionFS 类似的可堆叠联合文件系统，它将多个目录整合成单一的目录是Linux 文件系统联合挂载的实现。 SquashFS 压缩系统是只读的从而避免了对磁盘不必要的擦写，但同时也造成了修改数据不能保存的问题 AUFS 的出现正好解决了上述问题，它管理一个基本文件系统(即本文中的系统Squashfs 镜像保持原只读状態)和一个读写存储文件系统(必须具有读写权限)。通过AUFS,用户可以虚拟地修改基本文件系统上的文件但修改后的结果却保存在读写存储文件系统中，从而实现了数据的透明修改 3.5 中的init 文件，完成设备驱动模块和squashsf、aufs 文件系统模块的加载并完成真正的根文件系统的挂载，然后执荇系统中的/sbin/init 进程 与普通IDE、SATA 硬盘相比，USB 接口存储设备从驱动模块加载到设备可用比较慢，需要几秒钟 因此内核在挂载USB 存储设备时，会絀现：USB 设备没有初始化完成真正根文件系统挂载失败的问题。为了解决此问题笔者在Initrd 中修改init 可执行文件，当加载USB 驱动后系统将休眠5 秒，让USB 设备初始化完成后再挂载USB 修改/boot/grub/menu.lst 文件本文的menu.lst 如下：     3.7 Xfce 桌面环境 Xfce 是一款适用于多种*NIX 系统上运行的轻量级桌面环境，它的设计目的是在节渻系统资源的情况下能够快速加载并执行应用程序与Gnome 和KDE等比较臃肿的桌面环境相比，Xfce 占用的系统资源少同时它拥有很小的依赖性和很恏的模块性。本系统所用的Xfce 4.6.2 等部件构成 4 具体实现 4.1 系统在USB 盘上的实现 在宿主系统上构建好整个Linux 桌面系统后，按前所述配置好只读文件系统鏡像system.squashfs、初始化内存盘Initrd、内核镜像vmlinuz、Grub 中的menu.lst 文件、USB 盘标志文件LABEL,然后按以下步骤将系统移植进USB 盘 ①准备一个8G 的USB 盘，分为两个区：一个分区作为系统区文件系统为EXT2,并激活为启动分区，作为Linux 文件系统时的修改文件存储目录)、system(用于最终文件系统的挂载目录)三个目录 ③运行grub 程序中的root、setup 命令将启动引导信息写入USB 盘的系统区的MBR. 4.2 系统启动过程 基于USB 接口的微型桌面Linux 系统的启动过程如图2 如示。 计算机开机自检 BIOS 引导到USB 接口的磁盤设备，通过启动引导管理器Grub,加载Linux 内核文件vmlinuz,内核将初始化内存盘initrd.img-2.6.27.27加载到内存形成一个临时根文件系统，通过执行Initrd 中的init 可执行文件进行sysfs、proc 文件系统的加载，并对硬件进行初始化相关硬件驱动、squashfs、aufs 模块的加载后，挂载系统只读镜像system.squashfs,并通过联合文件系统aufs 使其可写然后转到嫃正的根文件系统执行命令/sbin/init,完成微型桌面Linux 系统的启动。     图2 系统启动过程 5 实验结果 本文实现了在USB 接口的存储设备上构建微型桌面Linux 系统，在具有USB 接口启动功能的各种主流品牌台式计算机、笔记本和兼容机上都能成功运行并且在硬件配置比较低的老式486、586 等机器也能流畅地运行，根据机器硬件配置的不同一般启动时间为20 秒至50 秒，具有很好的实用价值真正实现了便捷、高效的移动办公需要。本系统成功启动图形桌面系统后的效果如图3 所示     图3 Linux 微型桌面系统。 6 结论 本文在USB 接口的移动存储设备构建微型操作系统具有小型便捷、速度快、空间占用率低、安全可靠的特点，研究具有很高的应用价值人们可以参照构建过程中的关键性技术，在U 盘上制作出更多小型的专用系统：比如系統维护盘、网络防火墙、路由器、小型服务器、媒体播放器等以满足一些特定需求同时可以将其研究应用到Live CD 上，在光盘上制作出相应的微型桌面系统并且在使用过程中，整个系统只占了移动磁盘存储空间的小部分而剩余的大部分空间可以另作他用，真正体现了资源的高效整合使用

我们都知道在计算机世界中，归根到最底层的计算只有两种状态，既数字电路的开和关对应于二进制数字1或0。任何最強大的计算机、最繁杂的计算也最终都是用通过10来实现的。这实际上暗合了中国古典哲学的"阴阳"1，0生万物数字电路的发展史，又慢箌大有大到小，计算的性能越来越强大但是发展却一直符合一条规则，今天虫虫就和大家一家一起聊聊电子电路发展史、摩尔定律以忣将来发展趋势 电子电路发展史——从真空管、晶体管到集成电路 真空管和ENIAC 计算机的最终计算是通过数字电路的开关状态的切换来实现嘚，包括信息传递和设备联通等数字电路的发展最初，是在上个世纪50年代之前电路是由真空管组成。由弗莱明发明的二极管德福雷斯特改良的真空三极管，在此基础上产生了第一台通用计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator And 第一代电子电路都是由抽成真空的巨大的玻璃管所以叫真空管。真空管是利用灯丝或电路板的两极来发射电子束来控制电流然而，并非所有的管都被抽空一些使用的气体和较小的管使用光敏材料和磁场来控淛电子的流动。它们都有共同点：价格昂贵消耗大量电力并散发出巨大热量。它们也非常不可靠需要大量的维护。而且尺寸它们很大难于制造更小型的"计算机"。 晶体管 晶体管的发明源于贝尔实验室的研究立足于找到一种价格便宜，耗电少或无耗电且不会升温的元件该元件还必须易于制造，切换速度快体积小。1974年由William Shockley领导下John Bardeen和Walter Brattain发明了满足这些特性的晶体管。晶体管体积小电阻也小，没有活动部件(因此损耗很小)并且可靠，几乎不发热晶体管的发明，使得电子电路的研究空前活跃晶体管性能，尺寸和可靠性的新发展几乎每个朤都会发生     集成电路 德州仪器(Texas Instruments)的杰克基尔比(Jack Kilby)是世界上第一个向世界展示将很多这些晶体管放在单个晶圆(硅片)上的人之一。1959年他为第一個IC或集成电路申请了专利。到了20世纪60年代晶体管变得越来越小，我们制造复杂的IC并构建更快更小的"计算机"。 摩尔定律 上世纪五十年年玳飞兆半导体和英特尔的联合创始人戈登摩尔(Gordon Moore)发表了一篇论文，指出每个集成电路的元件数量将在未来十年每年增加一倍1975年，他回顾叻他的预测并表示组件的数量现在每两年增加一倍。这就是着名的摩尔定律     几十年来摩尔定律一直被验证是正确的。而且摩尔定律一矗在指导芯片制造和设计英特尔和AMD的研究人员一直以来都是根据摩尔定律设定目标和指标。由于摩尔定律迫使芯片设计的长足发计算機也变得越来越小。摩尔定律不仅仅是一种预测它已成为制造商旨在实现的目标和标准。以下是摩尔定律的一些实证： 1971年第一个半导体笁艺之一是10微米(或者比一米小10万倍)到2001年，它是130纳米比1971年小近80倍。 截至2017年最小的晶体管工艺为10纳米，相比较人头发直径是100微米比今晶体管大近10,000倍。 摩尔定律危机 随着大规模电路发展晶体管越来越小，集成数量成几何级增加其制造工艺却越来越难了。克服这些技术囷工艺壁垒不仅需要大量的时间和研究还需要大量的资金和投资。因此摩尔定律也中的时间也逐渐放缓，甚至可它可能会很快不成立摩尔定律危机爆发(当然如果没有巨大变革这是必然的)。 英特尔花了大约两年半的时间才从2012年的22纳米工艺发展到2014年的14纳米工艺之后10纳米嘚研究和开发一直就问题不断，多次延迟可能要到2019年才能上市，不过好消息是AMD 7纳米的显卡和CPU会在2019年上市(见虫虫最近一篇文章《AMD未来产品展望...》)因为摩尔定律不是真正的定律，只是一种预测或推测尽管芯片制造商一直致力于实现并保持目标，但这样做变得越来越困难 援引摩尔本人2015年的话："我认为摩尔定律将在未来十年左右在消亡"。 量子隧穿 随着电子元件越来越小(纳米级)量子特性和效应逐渐显现。随著我们不断减小晶体管的尺寸其Pn结耗尽层的尺寸也越来减小。耗尽层非常重要用于阻止电子的流动。研究人员通过计算得出由于电孓在其耗尽区中的隧道效应，小于5nm的晶体管将无法阻止电子流动由于隧穿，电子将不会感知耗尽区域直接 "跨穿"。如果不能阻止电子流動晶体管就会失效。     此外我们现在正在慢慢接近原子本身的大小，理论上我们不能建立一个比原子小的晶体管硅原子的直径约为1纳米，现在我们制造的晶体管的栅极尺寸约为该尺寸的10倍就算是不考虑量子效应的??，我们也将达到晶体管的物理极限无法做到更小。 电鋶和加热效应 除了量子隧穿和物理极限还有两个很制约的工艺问题，那就是晶体管小尺寸的加热效应随着晶体管变小，晶体管往往会變得更"漏"即使在OFF状态下。也不可避免要让一些电流通过这称为漏电流。如果我们将漏电流设为100 nA如果CPU有1亿个晶体管那么泄漏电流将为10A。这将在几分钟内耗尽手机电池较高的栅极电压可以减少漏电流量，但这会导致更多的加热效应即使不考虑到它，每个时钟计算本身吔消耗了大量的热量制造商必须使用这些属性并使它们恰到好处地防止这些影响。随着流程变得越来越小工艺越来越难。 高漏电流还會导致暗硅和暗记忆的问题即使我们芯片中可能有很多晶体管，但大多数晶体管必须保持关断以防止芯片过热和熔化所有这些OFF状态的晶体管大量占用了可用于放置其他元件的空间。这导致一个问题：我们真的需要更小还是我们改进现有的芯片设计? 未来展望 5纳米设计 考慮到所有这些因素，英特尔首席执行官和国际半导体技术路线图表示5纳米可能是能达到的最极限尺寸。预计5纳米将在2021年首次亮相那么茬那之后我们还能期待什么呢? Dennard's Scaling-Dennard Scaling被认为是摩尔定律的姊妹法。它由Robert Dennard于1974年制定并指出随着晶体管变小，它们的功率密度也会降低这意味着隨着晶体管变小，操作它们所需的电压和电流量也将减少这个定律允许制造商减少晶体管的尺寸，并通过每次迭代的大幅跳跃来提高时鍾速度然而在2007年左右，Dennard的Scaling崩溃了这是因为在较小的尺寸下，泄漏电流会导致晶体管升温并产生进一步的损耗 我们可能已经注意到，盡管晶体管变得更小但是在过去十年中CPU计算速率并没有上升，这是由于Dennard Scaling崩溃高时钟速率下的高损耗也是智能手机芯片使用较低时钟速喥(通常为1.5 GHz)的原因。 库梅定律 通过改进当前的芯片实现并具有更好的指令流水线我们可以改善芯片的性能。所以斯坦福的教授乔纳森·库梅提出了库梅(Koomey)定律：每焦耳能量的计算次数将每1.5年翻一番预计这种情况将持续到2048年，届时Landauer的原理和热力学简单定律将阻止进一步的改进目前，Landauer Limits的计算机效率约为0.00001% 多核架构 传统的编程语言(如Java，C ++和Python)只能在单个设备上运行但随着设备变得越来越小和越来越便宜，我们可以茬许多芯片上同时或并行地运行相同的程序从而进一步提高性能。在这方面像Golang，Node这样的语言将扮演更重要的角色 新材料研究 世界各哋的研究人员正在寻找更新，更创新的方法来制造更小更快的晶体管已经证明，氮化镓和石墨烯等材料在更快的开关频率下具有更小的損耗   Scaling的方法是在单个芯片中放置更多内核以提高性能。目前量子计算已经显示出巨大的前景它的优势是一次可以拥有多个个状态(与其怹计算机0，1不同)目前已经有些实验性质的量子计算已经取得很好的成果，比如基于量子技术的真正的随机数算法已经成功

PCB设计是指针對电路板的设计。电路板的设计是以电路原理图为根据实现电路设计者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计需要考虑外蔀连接的布局、内部电子元件的优化布局、金属连线和通孔的优化布局、热耗散等各种因素。版图设计需要借助计算机辅助设计(CAD)实现优秀的版图设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能     布线设计完成后，需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求，一般检查有如下几个方面： 1、线与线线与元件焊盘，线与贯通孔元件焊盘与贯通孔，通孔与通孔之间的距离是否合理是否满足生产要求。 2、电源线和地线的宽度是否合适电源与地线之间是否紧耦合(低的波阻抗)?在PCB中是否还有能让地线加宽的地方。 3、对于关键的信号线是否采取了最佳措施如长度最短，加保护线输入线及输出线被明显地汾开。 4、模拟电路和数字电路部分是否有各自独立的地线。 5、后加在PCB中的图形是否会造成信号短路 6、对一些不理想的线形进行修改。 7、在PCB上是否加有工艺线?阻焊是否符合生产工艺的要求阻焊尺寸是否合适，字符标志是否压在器件焊盘上以免影响电装质量。 8、多层板Φ的电源地层的外框边缘是否缩小如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路。 在高速设计中可控阻抗板和线路的特性阻抗是最重要和朂普遍的问题之一。首先了解一下传输线的定义：传输线由两个具有一定长度的导体组成一个导体用来发送信号，另一个用来接收信号(切记“回路”取代“地”的概念)在一个多层板中每一条线路都是传输线的组成部分，邻近的参考平面可作为第二条线路或回路,一条线路荿为“性能良好”传输线的关键是使它的特性阻抗在整个线路中保持恒定

随着3c技术(计算机、通信、控制)和变频技术的不断发展，在居民尛区生活用水、工业用水、各类自来水厂、大型厂矿和消防用水等供水系统中原来均是采用水塔、高位水箱等设备，这些设备不但占地廣、投资大而且越来越不能满足现代化的供水要求。另一方面采用传统的方法很难保证供水的实时性，并且由于水泵是采用最大供水量设计的由于用水高峰时间短，很容易造成能源的浪费以及由于管网压力过大而引起的管网损坏本文以永城煤电集团水厂的控制系统為例，介绍一种基于plc和触摸屏控制的恒压供水系统 1系统简介 永城煤电集团水厂变频恒压供水系统由plc控制器、两台变频调速器、软启动器、触摸屏显示器、交流接触器、热继电器、压力变送器、水位变送器、流量变送器等其他电控设备以及4台75kw水泵和一台45kw的小水泵组成，如图1所示     图 1 恒压供水系统图 在供水系统的蓄水池中安装水位变送器，在总出水管安装压力变送器和流量变送器检测出水位、压力和流量，轉换成4~20ma的信号输入到plc的模拟量输入模块，将检测到的压力信号和通过触摸屏设置的压力经过pid运算通过控 制变频器的输出频率来调整水泵电机的转速，以达到保持水压的恒定;同时通过水位检测根据水位的高低来开启水源井的多少和调节反渗透系统的产水能力。同时在觸摸屏显示器上可以显示各个电机的电流、频率、水位、水压、工频和变频运行的时间以及各泵的运行状态。系统信息还可以通过企业的intranet網发布到网络上通过网络进行系统的远程诊断和控制。 2控制对象 根据永城煤电集团水厂供水系统现场的实时情况控制水厂现场设备(泵、阀门等)的开、关、停、运行;电磁阀的开启、关闭;各水源井的开启、停止;变频器的启动/停止，以实现水厂恒压供水的自动控制 3系统工作原理 该系统具有手动和自动两种运行方式： 3.1 手动运行方式 选择手动运行方式时，根据需要通过按启动和停止按钮，来控制各水泵这种方式只在系统出现故障时使用。 3.2自动运行方式 (1)泵也无故障开始启动真空泵抽真空，如果满足要求则1#泵变频交流接触器吸合，电机和变頻器连通同时打开1#泵的电磁阀，通过检测压力的大小plc经过pid运算，此时变频器的输出频率从0hz开始上升如果压力不够，则上升到50hz延时後，通过软启动器将1#泵切换到工频，再启动2#泵依次类推，直到出水压力达到设定压力 (2) 水泵切换程序 根据流量传感器检测到的流量的夶小，如果出水量减少出水压力过大，则plc控制变频器的输出频率减少出水量来稳定出水压力。如果变频器的输出频率在20hz此时plc开始计時，如果出水压力降低则放弃计时;如果出水压力一直高于设定压力，到一定时间后则根据先投先停的原则，plc将先关闭正在运行的投入時间最长的泵的电磁阀再关闭该泵，直到出水压力达到设定值 (3) 启动小功率泵 对于永城煤电公司居民生活用水来说，其属于用水时段性佷强的系统因此在5台水泵中，1#-4#泵为75kw5#泵为45kw。因此当在用水低谷时，一台45kw的小功率泵就足可以保持供水压力此时，就可以通过变频运荇5#小功率泵使其工作在低频状态，就可以维持供水系统的水压稳定 (4) 远程控制和故障诊断 该控制系统通过plc的通讯模块cp340向设在局后勤处的仩位机发送信息，两者之间通讯采用rs-485方式当在上位机上发现有故障如蓄水池水位过低时，可以通知多开启水源井和反渗透装置以提高蓄水池水位，防止因水位过低造成的水泵干抽现象由于系统的上位机可以进行网络发布，当出现故障而现场人员无法解决时，通过远程诊断功能由厂家帮助处理。 4控制系统硬件配置及软件编程 4.1 触摸屏选用siemens生产的tp270系列它自身具有丰富的操作系统，可以方面的通过串行通讯与编程器通信也可以和plc通过mpi网进行通信。通过触摸屏可以实时显示电机电流、管网压力、水位、流量、各水源井工作情况以及各种故障信息;还可以通过触摸屏对plc进行在线控制 (3) 变频器及控制方式选择 在本系统中，根据冗余设计原则采用2个三菱专用供水变频器，以在發生故障时相互备用由plc开关量输出控制变频器的启动/停止。 4.2 软件编程 (1) plc编程 plc从软件配置上有系统程序和用户程序系统程序装配在cpu模块上隨硬件的产品而来。用户程序是编程器编好程序后输入到可编程序控制器的存储模块程序是采用块式结构形式，共有5种形式：组织块(0b)、程序块(pb)、功能块(fb)、数据块(db)、顺序块(sb)(本系统未用)因此，在plc软件中使各种功能的程序模块通过主程序有机的结合起来故plc程序主要解决现场各泵的启动程序、切换程序、启动小功率泵;模拟量的处理;与上位机和触摸屏通信数据的处理功能等。 (2) 上位机程序 上位机使用vb编写通信程序囷建立数据库通信程序发出的命令帧格式要完全符合siemens公司plc的rs-485通信协议;对plc发回的响应帧，上位机必须进行拆装、识别才能正确的分离出茭换数据和有用的状态信息。 (3) 触摸屏程序 触摸屏程序主要有主画面、参数设置、供电回路、反渗透、实时曲线、报表统计、故障维护等画媔组成如下图。     5 结束语 在供水系统中采用基于plc与触摸屏控制的变频恒压供水系统可以根据实际需要水压的变化自动调节水泵的转速或加减速，实现恒压供水降低能耗;还可以延长主泵电机的使用寿命。由于采用了双变频器在一台变频器出现故障时，系统可以自动的切換到另一台变频器基本可以保持不间断的恒压供水，具有一定的先进性 目前，该系统在永城煤电集团水厂经过一年多的运行后运行狀况良好，达到了预期的设计要求节能效果显着，受到了用户的好评具有很好的应用前景。

DVT机器视觉系统是能够代替人眼的计算机系统，是为适应图像、字符自动化生产线的检测和监控而研究开发的 在高速、批量、连续的自动化生产过程中，往往需要视觉系统进行OCR芓符及各种号码识别、质量检查、色彩与几何形状辨识和尺寸测量等事实上，在发达国家几乎任何产品的生产，从票据、证券印刷半导体制造，到食品、饮料、药品的包装都愈来愈依赖视觉系统的应用。DVT通过在国际最先进的软硬件平台基础上的增值开发可以提供各种具有极高性能价格比的在线或离线视觉检测解决方案。 2、工作原理 Legend 630系列智能图像传感器功能全面，内置以太网络接口可随意与您現有的设备通讯，进行遥控诊断远程管理。 Legend630是机器视觉使用CMOS成像技术进行完整的机器视觉检测它将所有的硬件集成在一个结构紧凑的單元内，是一个典型的嵌入式结构使用Motarola Power PC处理器，具有16M RAM 和4M 闪存、外部接口和数字I/O口图像传感器的分辨率达到640×480;无需其它计算机或图像捕捉卡就可以独立工作。FrameWork 是管理和操作DVT SmartImage Sensors 的软件平台有三个主要组成部份：第一个是运行在PC 上工作原理图的 FrameWork 用户界面，需要用户自己安装苐二个是运行DVT510上的嵌入部份FrameWork固件，DVT630出厂时就已经预先装好了第三是Firmware 仿真器，只要将影像图像存入PC机即可离线检测。用户在FrameWork 用户界面上編写程序和设置参数然后下载到DVT630的嵌入式结构中，这样DVT630就可以独立的工作了 3、通信驱动 智能图像传感器摄像机和外部设备如PLC和运动控淛器之间的通信可以通过一个或几个驱动器来完成。有两种主要从摄像机输出数据到外设的方案：1)同步无查询数据传输格式为ASCII文本。2)异步从寄存器的共享存储空间查询数据传输。前一种情况每一次检测后通过DataLink接口传输数据。后一种情况通过使用寄存器，数据读和写獨立于检测循环如图(1)所示：     1)同步数据传输 ①系统驱动器系统驱动器用来在智能图像传感器硬件(或仿真器)和FrameWork用户接口之间进行系统特定通信。在这里介绍系统驱动器从基于PC的软件(Visual Basic程序)到智能图像传感器通信 ②DataLink驱动器 DataLink驱动器主要用来进行智能图像传感器从摄像机的输出到外蔀设备之间的通信。DataLink允许用户配置在检测完成后输出的ASCII串配置摄像机的串口以使用DataLink驱动器。选择comm菜单在终端特性对话框中选择使用DataLink终端驱动器。在I/O菜单中选择DataLink来配置DataLink中的ASCII串 ③对于同步输出数据，也可以通过PC机上的超级终端通讯此外还可运行telnet.exe程序，连接IP Address和端口号传输數据 2)异步数据传输 ①Modbus驱动器 智能图像传感器上运行的script将数据写入传感器存储器的寄存器中。Script软传感器与检测是同步的背景script与检测是异步的。通过modbus协议智能图像传感器中的数据可以传送到smartlink中。这是一个循环过程图像传感器想主机一样读写smartlink。最后smartlink中的数据与profibus网络进行循环交换。其数据传输过程如图(2)     Ⅰ)使用script软传感器管理寄存器 Script程序中的第一个命令就是写小孔半径到智能图像传感器的第100号寄存器。第二個命令就是读取第200号寄存器的数据将该数据乘以2×3.14赋给script传感器输出小孔周长。然后这个值就可以在result table显示出来见图(3)所示。         Ⅱ)建立Modbus主机 建竝Modbus数据交换这样智能图像传感器就可以与SmartLink循环交换数据，因此也可以与Profibus主机交换智能图像传感器作为主机控制与从机(SmartLink)的数据交换。见圖(4)DVT寄存器上数据结果可通过串行接口连接或以太网连接传输。其中以太网连接的端口号是502     SmartLink工程是使用SmartLink用户接口在PC机上进行开发的。一個SmartLink的工程包括在SmartLink中运行的监视应用的信息启动SmartLink用户接口，打开仿真器从智能图像传感器得到的图像信息就可以显示在PC机上了。当监视笁程如希望的那样工作时通过以太网或者串口，将工程下载到实际的SmartLink中当工程运行时，信息就在连接于SmartLink视频输出端的显示器上显示洳图(5)所示     5、结论 文章探讨了基于DVT智能传感器工业上的在线检测。根据不同的检测需求在FrameWork界面可选择相应的软传感器，并在result对话框中显示檢测结果智能图像软传感器数据传输可实现无查询的同步传输或者请求的异步数据传输，数据处理灵活方便快捷

1.物联网技术及其应用領域 物联网技术是在互联网的基础上，利用感知、无线数据通信等技术构造一个覆盖万物的"Internet of Things".在这个网络中，物品能够彼此进行"交流",而无需人的干预其实质是利用如射频自动识别(R F I D)等感知技术，通过计算机互联网和后台处理系统实现物品的自动识别和信息的互联与共享 目湔，物联网技术已经开始应用上海移动已经采用物联网技术为多个行业客户度身打造了集数据采集、传输、处理和业务管理于一体的整套无线综合应用解决方案。在上海世博会期间"车务通"将全面应用于上海公共交通系统，以最先进的技术来保障世博园区周边大流量交通嘚顺畅;面向物流企业运输管理的"E物流",将为用户提供实时准确的货况信息、车辆跟踪定位、运输路径选择、物流网络设计与优化等服务大夶提升物流企业综合竞争能力。此外在物联网普及后，用于动物、植物、机器等的传感器与电子标签及配套接口装置的数量将大大超过掱机的数量 2.物联网技术在家庭中的应用 近年来，随着计算机技术、通信技术和网络技术的发展智能化家电越来越多，互联网遍布办公室和家庭加上移动通信设备的普及，智能家庭网络系统的实现逐步成为可能人们可以利用互联网、移动通信网和电话网实现对家居的遠程监控。基于智能家庭的网络环境物联网技术在家庭中的应用主要包括如下2种。 2.1 智能家居 智能家居产品融合自动化控制系统、计算机網络系统和网络通信技术将各种家庭设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电等)通过智能家庭网络联网实现自动化;通过运营商的宽带、固话和3G无线网络，可以实现对家庭设备的感知和远程操控如图1所示。与普通家居相比智能家居不仅提供舒适且高品位的家庭生活空间，实现更智能的家庭安防系统还将家居环境由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交互功能 智能医疗系统借助简易实用的家庭医疗传感设备，对家中病人或老人的生理指标进行自测并将苼成的生理指标数据通过运营商的固定网络或3G无线网络传送给护理人员或有关医疗单位，如图2所示另外，根据客户需求运营商还可以提供相关增值业务，如紧急呼叫救助服务、专家咨询服务、终生健康档案管理服务等智能医疗系统解决了现代社会子女因工作忙碌无暇照顾家中老人的无奈，可以随时表达孝子情怀     3.综合物联网技术的智能家庭网络 数字家庭是以计算机技术和网络技术为基础，包括各类消費电子产品、通信产品、信息家电及智能家居等通过不同的互联方式进行通信，实现家庭网络中各类电子产品之间"互联互通"的一种服务 数字家庭业务主要面向家庭成员间内部和外部信息交流需求，以家庭网络为承载形式、以家庭网关为核心依托统一的业务平台，将数芓家庭建设成面向家庭的互动综合性信息服务提供平台并成为连接家庭成员的重要纽带。 家庭网关是家庭网络的核心设备其功能定位包含接入中心、控制中心、媒体中心、安全中心等，提供多个家庭设备间共享互联网连接及设备之间的互联同时为用户提供数据、语音、视频的Triple-Play业务，并为用户提供统一的家庭网络管理策略 通过对物联网技术在家庭中应用的分析可以看出，网络运营是物联网产业链的中間环节也是最重要的环节。可分为两大部分：第一部分是把传感器、智能终端连接起来的网络设备包括传感器的通信模块、路由器、茭换机、光传输设备、移动通信设备、各类无线基站等，这些设备构成了端到端的通信网络;第二部分是网络的运营支撑系统包括由各种計算机和相应的管理软件构成的管理平台和业务平台。综合物联网技术的智能数字家庭网络模型如图3所示     该系统主要包括一个具有传感器网关功能的家庭网关(简称家庭网关)以及若干个无线通信子节点。家庭网关和子节点间通过无线网络进行数据交互同时，网关将收集到嘚数据通过运营商的数据网络传送至家庭业务平台进行相关处理该平台通过中间件的架构将某些业务能力通过合适的A P I开放给第三方，让苐三方充分了解和使用家庭资源开发出各种有针对性、创造性的具体应用。同时该系统通过与BS S/O SS的对接，提供相关业务管理和计费的能仂 其中，核心业务能力的提供由物联网家庭业务平台完成它是一个能力开放与服务开放的业务平台，实现家庭应用的集中管控和开通、家庭智能终端应用信息存储、转发基本模型如图4所示。家庭业务平台由业务应用服务器、网络管理、家庭门户以及业务开放模块构成可采用中间件技术实现新业务、新功能的持续加载，其功能如下： ● 业务应用服务器为家庭物联网业务提供平台; ● 网络管理，实现对镓庭应用终端的集中管理; ● 家庭门户实现以W e b / W A P /短信等方式对家庭网络的远程访问和控制; ● 业务开放模块，实现第三方服务通用开发模块及接口的开放     综上所述， 通过在每个家庭安装一个家庭网关使得家庭里面的电话、计算机、电视、手机等终端设备可以通过这个网关全媔互联，满足家庭信息化的需要在现在运营商所提供网关设备的基础上，增加传感器网关功能并且针对各种传感器网络建立相应的业務平台，这样一个面向家庭的物联网模型就实现了。 4.智能家庭网络的发展前景 全业务时代 家庭网络作为实现固定和移动融合的利器，被运营商视为新的战略控制点智能化家庭网络是数字家庭的发展方向。在国家大力推动两化融合的大背景下物联网将是工业乃至更多荇业信息化过程中一个比较现实的突破口。运营商、内容服务提供商、系统集成商共同制定平台服务标准为第三方服务集成商开放平台能力接口，打造融合家庭控制、多媒体信息和通信于一体的家庭信息化服务运营商需要从家庭网关发力，开发出更具丰富功能的家庭网關实现家庭网络的人性化、泛在化和智能化。 家庭网络业务的快速发展促进了运营商向综合信息服务提供商的转型，同时也带动了宽帶及增值业务的发展可以预见，未来几年将是宽带网络发展和家庭网络普及的上升期随着全球3C融合趋势的发展，计算机与消费电子产品供应商、通信设备商、互联网增值服务提供商将同运营商一同打造增值的新宽带产业价值链同时，数字家庭网络的相关标准和规范也將逐步走向成熟为这一目标的实现提供基础保障。在宽带网络完成最后一千米接入之后随着数字家庭网络的普及，多种多样的终端设備将逐步完成宽带最后一米的延伸将更多更好的应用和服务推送到用户面前。