基于Android系统的虚拟示波器软件设计的研究与开发

摘要

传统的虚拟仪器一般基于PC机平台实现，近年来，移动互联技术的兴起与推广为虚拟仪器的开发提供了新平台、新思路，在移动终端（智能手机、平板电脑等）上开发虚拟仪器，可拓展虚拟仪器的应用范围、提高其使用的便捷性。Android系统是移动终端应用最为广泛的操作系统，是虚拟仪器开发较理想的选择。本论文的主要工作就是基于Android系统的虚拟示波器开发项目，研究其软件开发的相关技术，并具体完成该虚拟示波器系统的软件设计。
　　论文完成的主要工作包括以下几方面:
　　1、软件界面的设计。包括软件界面的总体设计、菜单设计、按键设计及美化。因为界面资源有限，界面的大部分区域都必须用来显示波形，因此，采用分级菜单、滑动菜单、隐藏窗口等设计。
　　2、数据通信的实现。设计了实体示波器和移动终端的命令与数据交互协议，使得示波器可以“读懂”来自移动终端的命令，移动终端可以对来自示波器的数据包进行解析进而绘图、计算。项目中，有线连接方式采用USB的方案，使用块传输的传输方案实现;无线连接方式采用Wi-Fi的方案，基于TCP/IP协议，使用Socket编程实现。
　　3、数据处理的实现。数据处理部分目前先实现了频谱分析功能，采用的是基2FFT算法。考虑到C语言的效率比Java语言的效率更高，为了进一步提高效率，FFT计算相关的程序采用JNI技术。
　　4、人机交互的实现。包括软件界面上控件功能的实现以及触控功能的实现。
　　经测试，该虚拟示波器软件可正常工作，设计的功能均已完成，并拥有良好的人机交互体验。

目录

声明

摘要

图目录

表目录

缩略语表

第一章 绪论

1．1 项目背景

1．2 国内外研究现状

1．3 移动平台的选择

1．4 论文的主要内容以及章节安排

第二章 示波器及Android平台概述

2．1 示波器概述

2．1．1 示波器发展背景

2．1．2 示波器主要技术指标

2．1．3 数字荧光示波器的基本原理

2．2 Android平台概述

2．2．1 Android系统简介

2．2．2 Android系统架构

2．2．3 Android开发工具

2．2．4 Android应用开发特色

2．3 基于Android系统的虚拟示波器软件系统概述

2．3．1 数据传输方案

2．3．2 总体方案设计

2．3．3 项目技术重难点分析

2．4 本章小结

第三章 虚拟示波器软件UI设计

3．1 虚拟示波器界面布局设计

3．1．1 界面设计准则

3．1．2 Android中的布局

3．1．3 虚拟示波器总体界面设计

3．2 虚拟示波器菜单设计

3．3 虚拟示波器按钮设计

3．4 本章小结

第四章 虚拟示波器软件通信与接收处理模块设计

4．1 数据通信方案设计

4．1．1 有线连接方式数据通信方案

4．1．2 无线连接方式数据通信方案

4．2 数据接收模块设计

4．3 数据处理模块设计

4．3．1 FFT算法

4．3．2 窗函数

4．3．3 FFT功能实现

4．4 本章小结

第五章 虚拟示波器软件显示与交互模块设计

5．1 波形显示模块设计

5．1．1 SurfaceView介绍

5．1．2 波形绘制线程

5．1．3 波形刷新线程

5．2 界面控件功能的实现

5．2．1 Android事件处理机制

5．2．2 界面控件功能实现流程

5．3 手势操作功能的实现

5．3．1 Android触控手势机制

5．3．2 单点触控手势分析

5．3．3 多点触控手势分析

5．3．4 用户手势操作流程

5．4 本章小结

第六章 软件调试与关键功能验证

6．1 系统调试环境

6．2 软件调试方法

6．3 关键功能验证

6．3．1 屏幕适配验证

6．3．2 实时监控验证

6．3．3 菜单操作验证

6．3．4 单点触控验证

6．3．5 多点触控验证

6．4 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

致谢

参考文献