反射內(nèi)存卡在動態(tài)測試系統(tǒng)中的應(yīng)用

吳振雨

(中國空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽 471009)

反射內(nèi)存卡在動態(tài)測試系統(tǒng)中的應(yīng)用

吳振雨

(中國空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽 471009)

某型空空導(dǎo)彈控制部件動態(tài)測試系統(tǒng)，在測試過程中出現(xiàn)測試數(shù)據(jù)傳輸延遲的現(xiàn)象，從而影響了測試結(jié)果，為解決這一問題，提出了使用反射內(nèi)存卡建立實(shí)時網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的方法解決數(shù)據(jù)傳輸延時問題；通過使用VMI-5565反射內(nèi)存卡建立的實(shí)時網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了某型空空導(dǎo)彈控制部件的動態(tài)仿真測試，目前該動態(tài)測試系統(tǒng)已經(jīng)成功用于某制導(dǎo)武器動態(tài)仿真測試試驗(yàn)中；動態(tài)測試系統(tǒng)在使用了反射內(nèi)存卡建立實(shí)時傳輸網(wǎng)絡(luò)后，保證了測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時性和準(zhǔn)確性，通過實(shí)際測試使用,該系統(tǒng)測試效果良好，完全滿足科研試驗(yàn)使用要求。

反射內(nèi)存；動態(tài)測試；實(shí)時性;VMI-5565;Vc++

0 引言

科研過程中的半實(shí)物仿真試驗(yàn)越來越受到重視，在半實(shí)物仿真中數(shù)據(jù)采集的實(shí)時性和測試的同步性是制約測試系統(tǒng)工作的重要因素，測試系統(tǒng)測試計(jì)算的正確性不僅僅依賴于模型計(jì)算的邏輯結(jié)果，而且更依賴于結(jié)果產(chǎn)生傳遞的時間，一旦測試過程中數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)延時，則測試將無法繼續(xù)。

傳統(tǒng)的高速測試采集系統(tǒng)一般使用以太網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸，但是這些網(wǎng)絡(luò)都具有傳輸速度不穩(wěn)定、延遲不可預(yù)測等缺點(diǎn)。反射內(nèi)存網(wǎng)是一種基于高速網(wǎng)絡(luò)共享存儲器技術(shù)的實(shí)時網(wǎng)絡(luò)，與以往的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，除了具有傳輸速度快和穩(wěn)定性高等特點(diǎn)之外，還具有通信協(xié)議簡單、支持中斷信號傳輸、宿主機(jī)負(fù)載輕和軟硬件平臺適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。

1 VMI-5565反射內(nèi)存卡

VMI-5565反射內(nèi)存卡是美國VMIC公司于本世紀(jì)初推出的網(wǎng)絡(luò)通訊產(chǎn)品系列。其使用簡化的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，具有微秒量級以上的傳輸速度；實(shí)時性好，數(shù)據(jù)傳輸率最高可達(dá)174 MB/s；傳輸距離支持10 km長度的單模光纖和300 m長度的多模光纖；支持直接內(nèi)存訪問方式的數(shù)據(jù)塊傳輸。

對于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)而言，使用VMI-5565反射內(nèi)存卡會極大地減輕計(jì)算機(jī)的工作負(fù)擔(dān)，因?yàn)楦揪筒挥每紤]反射內(nèi)存卡之間的傳輸問題，網(wǎng)絡(luò)中任何一臺計(jì)算機(jī)的測試數(shù)據(jù)傳輸物理上完全獨(dú)享高速專用網(wǎng)絡(luò)；整個數(shù)據(jù)復(fù)制過程沒有總線沖突，沒有耗時的協(xié)議開銷，也沒有不可確定的數(shù)據(jù)傳輸延時。各計(jì)算機(jī)之間的通信速度和訪問內(nèi)存的速度一樣快，從而保證了整個系統(tǒng)的實(shí)時性。

2 控制部件動態(tài)測試系統(tǒng)

2.1 動態(tài)測試系統(tǒng)介紹

控制部件動態(tài)測試系統(tǒng)主要用于某型空空導(dǎo)彈控制部件的動態(tài)仿真測試，該設(shè)備可以模擬導(dǎo)彈在空中跟蹤目標(biāo)的飛行軌跡，預(yù)測導(dǎo)彈的脫靶量。動態(tài)測試系統(tǒng)組成如圖1所示，主要由飛行模擬總控臺、氣源柜、橫滾轉(zhuǎn)臺、目標(biāo)模擬器和支撐平臺組成。

圖1 控制部件動態(tài)測試系統(tǒng)框圖

控制部件動態(tài)性能測試時，系統(tǒng)采集導(dǎo)彈輸出的舵控電壓信號和其它電信號，經(jīng)過信號調(diào)理電路后由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)經(jīng)由以CAN總線為參考的智能總線發(fā)送給主控計(jì)算機(jī)和模型解算計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)處理得到的數(shù)據(jù)，將系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)直接顯示出來，并完成導(dǎo)彈飛行過程的三維視景仿真，同時模型解算計(jì)算機(jī)根據(jù)得到的舵控信號經(jīng)過模型解算，得到目標(biāo)模擬器系統(tǒng)和橫滾轉(zhuǎn)臺的控制參數(shù)，運(yùn)算結(jié)果通過DDR-DDE-500SX實(shí)時網(wǎng)絡(luò)實(shí)時傳遞給目標(biāo)模擬器和轉(zhuǎn)臺控制計(jì)算機(jī)。目標(biāo)模擬器和轉(zhuǎn)臺控制計(jì)算機(jī)完成目標(biāo)及干擾的模擬，同時完成導(dǎo)彈橫滾姿態(tài)的模擬。通過這種模擬可計(jì)算出產(chǎn)品跟蹤不同目標(biāo)的空中姿態(tài)和脫靶量，完成產(chǎn)品的動態(tài)性能測試。

2.2 動態(tài)測試系統(tǒng)出現(xiàn)的問題

飛行模擬總控臺內(nèi)主控計(jì)算機(jī)、目標(biāo)解算計(jì)算機(jī)和目標(biāo)模擬器控制計(jì)算機(jī)之間采用的是以太網(wǎng)連接，采用Ramdisk的方式進(jìn)行讀寫與數(shù)據(jù)交換，在研制過程中產(chǎn)品動態(tài)測試效果不理想，特別是某長彈道脫靶率合格的情況只有50%左右，某超長彈道脫靶率合格只有25%左右。

通過分析發(fā)現(xiàn)，目標(biāo)模擬器和主控臺在配合上存在問題，目標(biāo)的動作在某一時段內(nèi)有延遲滯后現(xiàn)象，不能滿足動態(tài)測試的實(shí)時性要求，從而導(dǎo)致整個測試無法反應(yīng)真實(shí)的產(chǎn)品狀態(tài)。在以太網(wǎng)連接的情況下，通過對數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏y試得到了Ramdisk數(shù)據(jù)傳輸特性。由圖2可以看出，Ramdisk可以按較快的方式工作，雖然傳輸數(shù)據(jù)不存在積累問題，但寫數(shù)據(jù)存在不穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)可能在0.25～3.5 ms間的任意時刻發(fā)送。

圖2 以太網(wǎng)連接下Ramdisk數(shù)據(jù)傳輸測試

2.3 解決方案

飛行模擬總控臺內(nèi)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)如圖3所示，通過分析可知，目標(biāo)模擬器和模型解算計(jì)算機(jī)之間的通信是整個系統(tǒng)中對實(shí)時性要求最強(qiáng)的部分，而轉(zhuǎn)臺控制、數(shù)據(jù)采集、飛行模擬三維仿真畫面輸出、人機(jī)交互等部分對實(shí)時性要求卻不是很強(qiáng)。因此針對動態(tài)測試設(shè)備可以利用反射內(nèi)存卡連接目標(biāo)模擬器和模型解算計(jì)算機(jī)，完成強(qiáng)實(shí)時通訊部分之間的通信；而弱實(shí)時部分之間的通信不需要改變，可繼續(xù)使用傳統(tǒng)的以太網(wǎng)來完成。反射內(nèi)存卡可保證數(shù)據(jù)的快速傳輸，能滿足數(shù)據(jù)寫入緩存立即到達(dá)對方緩存的目的，從而滿足動態(tài)測試的實(shí)時性要求。

圖3 測試設(shè)備計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)框圖

3 反射內(nèi)存卡的應(yīng)用

3.1 反射內(nèi)存卡通訊網(wǎng)構(gòu)建

反射內(nèi)存卡通訊網(wǎng)絡(luò)由兩塊VMI5565卡組成，將其分別插入到飛行模擬總控臺和目標(biāo)模擬器控制計(jì)算機(jī)中，用一股光纖連接。將兩塊卡進(jìn)行統(tǒng)一編址，分別設(shè)為節(jié)點(diǎn)0和節(jié)點(diǎn)1，并為其具體編址，因?yàn)橹挥袃蓧K反射內(nèi)存卡，因此采用環(huán)形結(jié)構(gòu)組網(wǎng)，環(huán)形結(jié)構(gòu)組網(wǎng)簡單，但是在使用的時候必須將兩個節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)全部打開才能進(jìn)行通訊。

圖4 反射內(nèi)存卡通訊網(wǎng)絡(luò)

3.2 反射內(nèi)存卡在Vc++下的通訊設(shè)計(jì)

3.2.1 數(shù)據(jù)存取方式

一般有三種可行的VMIPCI-5565網(wǎng)卡的數(shù)據(jù)存取方式：中斷方式、定時查詢方式和直讀方式。中斷方式是網(wǎng)卡收到一個完整有效的信息幀后，產(chǎn)生中斷，由操作系統(tǒng)和控制程序響應(yīng)處理。定時查詢方式是通過信息有效標(biāo)志確認(rèn)信息的是否可以讀取，而程序則定時查詢該標(biāo)志，以確認(rèn)是否應(yīng)該讀取信息。直讀方式則最簡單，基本是個異步過程，發(fā)送方只管寫，讀取方只管讀，但可能發(fā)生邊讀邊寫的情況。

在中斷方式下，每次讀取信息所需要的時間從2 ms到近30 ms不等；在定時查詢方式下，如果查詢間隔時間設(shè)為1 ms，則每次讀取信息所需的時間為1～3 ms；直接讀取方式則只需要幾十微秒。本系統(tǒng)中的設(shè)備采用的是Windows系統(tǒng)，所以中斷方式響應(yīng)時間長和不穩(wěn)定是必然的，這將導(dǎo)致仿真節(jié)拍難以控制和預(yù)計(jì)，所以中斷方式不適合在本系統(tǒng)中使用。

定時查詢方式中通訊的雙方通過專門設(shè)定的標(biāo)志來確定通訊信息的完整性和有效性，它適合節(jié)點(diǎn)數(shù)較少的情況，當(dāng)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù)較多，節(jié)點(diǎn)間交叉通訊較頻繁時，等待多個標(biāo)志有效的過程將占用較多的運(yùn)行時間，此外在該方式下，如果光纖反射內(nèi)存網(wǎng)發(fā)生傳輸錯誤丟失數(shù)據(jù)幀，則可能導(dǎo)致讀取數(shù)據(jù)的設(shè)備運(yùn)行間斷，所以定時查詢方式也不適合在本系統(tǒng)中使用。

根據(jù)以上分析，本測試系統(tǒng)最終選取了直讀方式的數(shù)據(jù)存取方法。

3.2.2 軟件設(shè)計(jì)

首先設(shè)置硬件配置節(jié)點(diǎn)號，連接好多模光纖。由于反射內(nèi)存卡在Vc++下通訊需要在VC環(huán)境中加載rfm2gdll_stdc.lib庫文件。操作系統(tǒng)為windows環(huán)境，選擇節(jié)點(diǎn)卡的運(yùn)行環(huán)境則選擇以“\\.\rfm2g1”名字打開板卡，打開板卡后進(jìn)行使能板卡的事件，加載事件類型和最大等待時間。最后，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，將數(shù)據(jù)寫入緩沖區(qū)，然后使能發(fā)送事件；接收方在接收到事件之后，讀取緩沖區(qū)數(shù)據(jù)。

部分軟件程序如下所示：

初始化頭文件設(shè)置

define DEVICENAME “\.\RFM2G1”

define BUFFER_SIZE 10

define offset_1 0X000000

define offset_2 0X400000

define TIMEOUT 1000//1毫秒等待線程

define OTHERBOARDID 0X0000

……

int initialRFM()

{

RFM2G_STATUS result；

result=RFM2gOpen(DEVICENAME, &Handle);

result=RFM2gEnableEvent(Handle, RFM2GEVENT_INTR2);

……

EventInfo. Event= RFM2GEVENT_INTR2;

EventInfo.Timeout=TIMEOUT; /*線程等待*/

Return 0;

}

關(guān)閉反射內(nèi)存

int RFMclose()

{

RFM2G_STATUS result；

result=RFM2gEnableEvent(Handle, RFM2GEVENT_INTR2);

RFMclose (&Handle);

Return 0;

}

4 結(jié)果分析

通過反射內(nèi)存卡重新構(gòu)建了實(shí)時通訊系統(tǒng)，再次通過對數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏y試證實(shí)數(shù)據(jù)讀寫趨于平均，沒有累積過長的現(xiàn)象出現(xiàn)。

通過實(shí)驗(yàn)綜合測試和實(shí)際應(yīng)用檢驗(yàn)，該動態(tài)測試系統(tǒng)完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，能夠滿足動態(tài)測試的實(shí)際測試需要，測試數(shù)據(jù)如圖5所示。

圖5 控制部件模擬飛行曲線

5 結(jié)束語

動態(tài)測試系統(tǒng)在使用了反射內(nèi)存卡建立實(shí)時傳輸網(wǎng)絡(luò)后，保證了測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時性和準(zhǔn)確性，此仿真測試系統(tǒng)在經(jīng)過一段時間的運(yùn)行后,測試效果良好，完全滿足科研試驗(yàn)使用要求。

[1] 馮炳燦,孔德仁,商 飛.反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時測控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)測量與控制, 2011,28(1):60-62.

[2] 馮旭哲,羅飛路,等.基于反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2007，15 (11):1447-1449.

[3] 張安民,徐 海,崔連虎.導(dǎo)彈半實(shí)物仿真實(shí)時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)仿真,2011,19(1):119-122.

Application of Reflective Memory Card in Dynamic Measurement System

Wu Zhenyu

(China Airbome Missile Academy, Luoyang 471009, China)

The dynamic measurement system of the certain type of air to air missile control unit have a problem that the data transmission is delay, thus affecting the test result. In order to solve the data delay transmission, this papaer propose using reflective memory card to build the real-time web. By using VMI-5565 reflective memory card the real-time web have been achieved successfully in the dynamic simulation test of the certain type of air to air missile control unit. At present, the dynamic measurement system have been used successfully in the weapon dynamic simulation test. The dynamic measurement system can satisfy the requirements of real-time acquisition and high accuracy after using reflective memory card to build the real-time web. The system effectiveness is good in the real test, and can meet completely the demands of the scientific research.

reflective memory; dynamic measurement; real time; VMI-5565; Vc++

2016-04-07；

2016-06-21。

國防工程技改項(xiàng)目。

吳振雨(1983-)，男，吉林四平人，工程師，碩士，主要從事紅外產(chǎn)品控制部件工藝工作。

1671-4598(2017)02-0047-03DOI：10.16526/j.cnki.11-4762/tp

TP

A