基于vxWorks的仿真記錄軟件架構分析

王寶欣　謝華　王金龍　彭霖

摘要：針對仿真記錄軟件的數據量較大的問題，提出了“操作系統-中間件-應用軟件”的三層架構模式，保證了數據交互的正確性和實時性。進程間通信采用消息隊列和互斥信號量，保證數據更改的安全性。

關鍵詞：仿真記錄；架構；通信

1背景

一直以來，在地面武器防御系統的組成中，武器控制系統主要完成了武器系統作戰控制、信息處理、信息交換和狀態管理。其中，仿真記錄組合作為武器控制系統的重要組成部分，在非作戰狀態下根據仿真數據模擬作戰過程，記錄作戰數據和視頻圖像，更直觀的統計作戰數據和設備運行隋況。

然而，在大量數據交互的情況下，保證數據的準確性顯得尤為重要。采用時序調度和數據處理部分分開處理的設計模式，可以更好地實現系統的實時陛和準確性。

2設計決策

2.1功能

仿真記錄軟件主要完成武器系統通信報文、數據和視頻圖像的記錄、回放和處理，以及生產模擬數據配合訓練等任務。

仿真記錄軟件功能具體如下：

1）具有周期控制功能、實現軟件周期運行和多任務調度執行；

2）按照武器控制臺的命令，通過雙冗余網卡和視頻總線完成武器系統作戰數據、視頻圖像的記錄和同步回放功能；

3）安裝武器控制臺的命令，完成生產模擬目標的功能；

4）安裝數據處理人工操作命令，實現武器系統作戰過程參數事后分析功能；

5）通過BIT完成仿真記錄軟件組合在線自檢功能。

2.2接口

2.2.1系統接口

鍵盤和跟蹤球的操作均以操作系統中斷引入仿真記錄組合，仿真記錄軟件根據硬件驅動提供的API解析具體操作內容。優先級較高。

2.2.2網絡接口

仿真記錄軟件需要對接收的通信網絡報文進行有效性判斷：

1）判斷報文是否接收成功，接收報文長度大于0；

2）報文接收成功，以網絡字節序計算報文校驗和，校驗和錯誤放棄此幀報文；

3）報文解析需要判斷數據有效性，無效數據則不保存。

接口如圖1：

3體系結構

仿真記錄軟件在武器控制設備功能機柜中裝載運行，完成武器系統通信報文、數據和視頻圖像記錄、回放和處理，以及生成模擬數據配合任務。體系結果如圖2。

仿真記錄軟件具有以下特點：

1）仿真記錄軟件記錄回放大容量數據和視頻圖像，對實時性和同步要求高；

2）仿真記錄軟件接收武器系統全部設備通信報文，接口復雜；

3）仿真記錄軟件在vxWorks操作系統環境下加載運行，是實時多任務系統的嵌人式軟件。

4性能需求

4.1實時性

準秒脈沖中斷響應函數和系統校時任務共同完成準秒脈沖中斷的處理，中斷響應函數中只記錄中斷到達時間并釋放處理任務的信號量，系統校時任務中完成系統校時處理，啟動周期控制看門狗。

操控設備硬件中斷有鍵盤和跟蹤球輸入中斷兩種，為每種中斷設置中斷響應函數，中斷響應函數中記錄操控參數并釋放處理任務的信號量，處理任務中完成操控命令的翻譯。

4.2定時器

仿真記錄軟件定時器產生4種定時器，如圖3。

4.2.1 3ms定時器

3ms定時器為空閑等待定時器，3ms計數器的周期和準秒脈沖誤差門限3ms一致，在準秒脈沖沒有準點到達時啟動，如圖3深灰色框。

以系統看門狗啟動的3ms定時為例：有效的準秒脈沖到達后，每次情況看門狗計數器，當看門狗計數器為17時，若準秒脈沖還未到，則啟動3ms空等定時器，若3ms內準秒脈沖到達，則3ms定時器自動被殺掉，在準秒校時任務重啟動第一個62.5ms周期；若3ms內準秒脈沖仍未到達，則武控臺仍按照62.5周期守時，看門狗計數器累加，直至準秒脈沖到達。

4.2.2 62.5ms定時器

62.5定時器為系統工作定時器，在系統看門狗回調后啟動、和準秒脈沖有效后啟動。用于同步需要62.5ms周期運行的任務，如刷新顯示任務等。如圖3淺灰色框。

4.2.3報文回放定時器

仿真記錄組合收到“報文回放”命令是創建報文回放定時器，在定時器中斷服務程序中周期釋放報文發送同步信號量，控制報文周期回放，回放結束關閉定時器。

4.2.4視頻回放定時器

仿真記錄組合收到“視頻回放”命令是創建視頻回放定時器，在定時器中斷服務程序中周期釋放視頻發送同步信號量，控制視頻周期回放，回放結束關閉定時器。

5應用情況

不僅僅仿真記錄軟件的設計模式可以選擇“操作系統-中間件-應用軟件”這樣的三層架構模式，無錫控制系統軟件等大數據交互類軟件都可以選擇這樣的設計架構，并且與消息隊列和信號的進程間通信方式相結合，降低系統的耦合度，保證了數據的準確和實時。