王寶欣　謝華　王金龍　彭霖

摘要：針對(duì)仿真記錄軟件的數(shù)據(jù)量較大的問(wèn)題，提出了“操作系統(tǒng)-中間件-應(yīng)用軟件”的三層架構(gòu)模式，保證了數(shù)據(jù)交互的正確性和實(shí)時(shí)性。進(jìn)程間通信采用消息隊(duì)列和互斥信號(hào)量，保證數(shù)據(jù)更改的安全性。

關(guān)鍵詞：仿真記錄；架構(gòu)；通信

1背景

一直以來(lái)，在地面武器防御系統(tǒng)的組成中，武器控制系統(tǒng)主要完成了武器系統(tǒng)作戰(zhàn)控制、信息處理、信息交換和狀態(tài)管理。其中，仿真記錄組合作為武器控制系統(tǒng)的重要組成部分，在非作戰(zhàn)狀態(tài)下根據(jù)仿真數(shù)據(jù)模擬作戰(zhàn)過(guò)程，記錄作戰(zhàn)數(shù)據(jù)和視頻圖像，更直觀的統(tǒng)計(jì)作戰(zhàn)數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行隋況。

然而，在大量數(shù)據(jù)交互的情況下，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性顯得尤為重要。采用時(shí)序調(diào)度和數(shù)據(jù)處理部分分開(kāi)處理的設(shè)計(jì)模式，可以更好地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)陛和準(zhǔn)確性。

2設(shè)計(jì)決策

2.1功能

仿真記錄軟件主要完成武器系統(tǒng)通信報(bào)文、數(shù)據(jù)和視頻圖像的記錄、回放和處理，以及生產(chǎn)模擬數(shù)據(jù)配合訓(xùn)練等任務(wù)。

仿真記錄軟件功能具體如下：

1）具有周期控制功能、實(shí)現(xiàn)軟件周期運(yùn)行和多任務(wù)調(diào)度執(zhí)行；

2）按照武器控制臺(tái)的命令，通過(guò)雙冗余網(wǎng)卡和視頻總線完成武器系統(tǒng)作戰(zhàn)數(shù)據(jù)、視頻圖像的記錄和同步回放功能；

3）安裝武器控制臺(tái)的命令，完成生產(chǎn)模擬目標(biāo)的功能；

4）安裝數(shù)據(jù)處理人工操作命令，實(shí)現(xiàn)武器系統(tǒng)作戰(zhàn)過(guò)程參數(shù)事后分析功能；

5）通過(guò)BIT完成仿真記錄軟件組合在線自檢功能。

2.2接口

2.2.1系統(tǒng)接口

鍵盤和跟蹤球的操作均以操作系統(tǒng)中斷引入仿真記錄組合，仿真記錄軟件根據(jù)硬件驅(qū)動(dòng)提供的API解析具體操作內(nèi)容。優(yōu)先級(jí)較高。

2.2.2網(wǎng)絡(luò)接口

仿真記錄軟件需要對(duì)接收的通信網(wǎng)絡(luò)報(bào)文進(jìn)行有效性判斷：

1）判斷報(bào)文是否接收成功，接收?qǐng)?bào)文長(zhǎng)度大于0；

2）報(bào)文接收成功，以網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序計(jì)算報(bào)文校驗(yàn)和，校驗(yàn)和錯(cuò)誤放棄此幀報(bào)文；

3）報(bào)文解析需要判斷數(shù)據(jù)有效性，無(wú)效數(shù)據(jù)則不保存。

接口如圖1：

3體系結(jié)構(gòu)

仿真記錄軟件在武器控制設(shè)備功能機(jī)柜中裝載運(yùn)行，完成武器系統(tǒng)通信報(bào)文、數(shù)據(jù)和視頻圖像記錄、回放和處理，以及生成模擬數(shù)據(jù)配合任務(wù)。體系結(jié)果如圖2。

仿真記錄軟件具有以下特點(diǎn)：

1）仿真記錄軟件記錄回放大容量數(shù)據(jù)和視頻圖像，對(duì)實(shí)時(shí)性和同步要求高；

2）仿真記錄軟件接收武器系統(tǒng)全部設(shè)備通信報(bào)文，接口復(fù)雜；

3）仿真記錄軟件在vxWorks操作系統(tǒng)環(huán)境下加載運(yùn)行，是實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)的嵌人式軟件。

4性能需求

4.1實(shí)時(shí)性

準(zhǔn)秒脈沖中斷響應(yīng)函數(shù)和系統(tǒng)校時(shí)任務(wù)共同完成準(zhǔn)秒脈沖中斷的處理，中斷響應(yīng)函數(shù)中只記錄中斷到達(dá)時(shí)間并釋放處理任務(wù)的信號(hào)量，系統(tǒng)校時(shí)任務(wù)中完成系統(tǒng)校時(shí)處理，啟動(dòng)周期控制看門狗。

操控設(shè)備硬件中斷有鍵盤和跟蹤球輸入中斷兩種，為每種中斷設(shè)置中斷響應(yīng)函數(shù)，中斷響應(yīng)函數(shù)中記錄操控參數(shù)并釋放處理任務(wù)的信號(hào)量，處理任務(wù)中完成操控命令的翻譯。

4.2定時(shí)器

仿真記錄軟件定時(shí)器產(chǎn)生4種定時(shí)器，如圖3。

4.2.1 3ms定時(shí)器

3ms定時(shí)器為空閑等待定時(shí)器，3ms計(jì)數(shù)器的周期和準(zhǔn)秒脈沖誤差門限3ms一致，在準(zhǔn)秒脈沖沒(méi)有準(zhǔn)點(diǎn)到達(dá)時(shí)啟動(dòng)，如圖3深灰色框。

以系統(tǒng)看門狗啟動(dòng)的3ms定時(shí)為例：有效的準(zhǔn)秒脈沖到達(dá)后，每次情況看門狗計(jì)數(shù)器，當(dāng)看門狗計(jì)數(shù)器為17時(shí)，若準(zhǔn)秒脈沖還未到，則啟動(dòng)3ms空等定時(shí)器，若3ms內(nèi)準(zhǔn)秒脈沖到達(dá)，則3ms定時(shí)器自動(dòng)被殺掉，在準(zhǔn)秒校時(shí)任務(wù)重啟動(dòng)第一個(gè)62.5ms周期；若3ms內(nèi)準(zhǔn)秒脈沖仍未到達(dá)，則武控臺(tái)仍按照62.5周期守時(shí)，看門狗計(jì)數(shù)器累加，直至準(zhǔn)秒脈沖到達(dá)。

4.2.2 62.5ms定時(shí)器

62.5定時(shí)器為系統(tǒng)工作定時(shí)器，在系統(tǒng)看門狗回調(diào)后啟動(dòng)、和準(zhǔn)秒脈沖有效后啟動(dòng)。用于同步需要62.5ms周期運(yùn)行的任務(wù)，如刷新顯示任務(wù)等。如圖3淺灰色框。

4.2.3報(bào)文回放定時(shí)器

仿真記錄組合收到“報(bào)文回放”命令是創(chuàng)建報(bào)文回放定時(shí)器，在定時(shí)器中斷服務(wù)程序中周期釋放報(bào)文發(fā)送同步信號(hào)量，控制報(bào)文周期回放，回放結(jié)束關(guān)閉定時(shí)器。

4.2.4視頻回放定時(shí)器

仿真記錄組合收到“視頻回放”命令是創(chuàng)建視頻回放定時(shí)器，在定時(shí)器中斷服務(wù)程序中周期釋放視頻發(fā)送同步信號(hào)量，控制視頻周期回放，回放結(jié)束關(guān)閉定時(shí)器。

5應(yīng)用情況

不僅僅仿真記錄軟件的設(shè)計(jì)模式可以選擇“操作系統(tǒng)-中間件-應(yīng)用軟件”這樣的三層架構(gòu)模式，無(wú)錫控制系統(tǒng)軟件等大數(shù)據(jù)交互類軟件都可以選擇這樣的設(shè)計(jì)架構(gòu)，并且與消息隊(duì)列和信號(hào)的進(jìn)程間通信方式相結(jié)合，降低系統(tǒng)的耦合度，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)。