Реферат 2
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Обзор систем удалённого доступа 4
1.1 Актуальность выбранной темы 4
1.2 Виртуальные лаборатории 4
1.3 Программные симуляторы 6
1.4 Системы удалённого доступа 8
1.5 Выводы 10
2 Разработка системы удалённого управления платой Altera DE1-SoC 12
2.1 Обзор поставленной задачи и оборудования 12
2.2 Архитектура разрабатываемой системы 14
2.3 Разработка аппаратной части системы удалённого управления платой
Altera DE1-SoC 17
2.3.1 Анализ и выбор аппаратного обеспечения для лабораторного стенда 17
2.3.2 Подключение Arduino Uno к Altera DE1-SoC 18
2.4 Управление периферийными устройствами Altera DE1-SoC в режиме
удалённого доступа 21
2.5 Прошивка платы DE1-SoC в режиме удалённого доступа 25
2.6 Передача управляющих команд в командную строку с помощью
скриптов на языке Python 26
2.6.1 Разработка скрипта для программирования Altera DE1-SoC 27
2.6.2 Разработка скрипта для управления периферийными устройствами
Altera DE1-SoC 28
2.6.3 Разработка скрипта для очистки памяти платы Altera DE1-SoC .. 30
2.7 Разработка тестовой программы для Altera DE1-SoC 30
2.8 Выводы 31
3 Тестирование разработанной системы 33
3.1 Монтаж лабораторного стенда 33
3.2 Тестирование без участия сервера 34
3.3 Тестирование при участии сервера 36
3.4 Тестирование в режиме «точка-точка» 39
3.5 Выводы 40
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 42
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 44
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 45
ПРИЛОЖЕНИЕ А 47
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 51
В настоящее время проблема доступа к лабораторному оборудованию во время дистанционного обучения является актуальной. В различных высших учебных заведениях применяются разные варианты решения этой задачи: системы удалённого доступа, виртуальные лаборатории, программные симуляторы оборудования. В данной работе был проведён анализ возможных вариантов её решения, и разработана подсистема удалённого управления платой Altera DE1-SoC для системы удалённого доступа к лабораторному оборудованию.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка подсистемы удалённого управления платой Altera DE1-SoC для системы удалённого доступа к лабораторному оборудованию.
В данной работе использовалась платы Altera DE1-SoC, Arduino Uno R3, а также среды разработки Quartus Prime 18.0 Lite Edition и Arduino IDE. Программное обеспечение реализовано на языках C/C++, Python и Verilog.
В процессе реализации проекта поэтапно решались определенные по результатам анализа задания на ВКР задачи. На начальном этапе были рассмотрены известные программные и аппаратные решения по удаленному доступу к лабораторному оборудованию. Это позволило из прочих выбрать принцип организации доступа, примененный в НИЯУ ВШЭ, расширив его возможностью подключения различного оборудования, а также доступом через сайт и мобильное приложение вместо удалённого рабочего стола.
На втором этапе, при создании системы удалённого управления платой Altera DE1-SoC рассмотрена разработанная рабочей группой общая архитектура и организация сетевого взаимодействия аппаратных средств, а также разработана архитектура лабораторного стенда с конечным устройством DE1-SoC и предложен способ взаимодействия элементов стенда, что позволило перейти к выбору требуемого аппаратного обеспечения и дальнейшей разработке аппаратной и программной частей лабораторного стенда. Также была выполнена интеграция ПО Quartus Prime для программирования конечного устройства стенда в режиме удалённого доступа. На этом этапе была разработана программа для управляющей платы, позволяющая управлять периферийными устройствами платы Altera DE1-SoC с помощью Arduino Uno. Также были разработаны скрипты для серверного ПО, позволяющие автоматизировать ввод управляющих команд, и программа для последующего тестирования системы.
На заключительном этапе работ, было проведено тестирование разработанной системы в трёх режимах: без использования сервера, с участием сервера на ПК лабораторного стенда и в режиме «точка-точка». При тестировании использовалось API и серверное ПО, созданное рабочей группой проекта. Результаты тестирования показали корректное функционирование всех частей разработанной системы, определённых заданием на ВКР. Тем не менее, тестирование показало некоторые недочёты в работе системы, а 42
именно: задержку трансляции видео, сбои в работе управляющей платы при перезагрузке сервера, а также недостаточную информативность при передаче видео. Полученные результаты тестирования можно использовать при разработке дальнейшего плана модификации лабораторного комплекса.
Таким образом, все поставленные задачи ВКР решены, что позволяет сделать вывод о достижении цели работы.
