航空電子仿真測試平臺I/O管理系統的制作方法

本發明涉及一種主要應用于航空電子系統仿真測試系統中使用的輸入/輸出i/o管理子系統。

背景技術：

綜合航空電子信息系統的研制需要仿真，仿真是航空電子系統開發的一項重要試驗技術，航空電子系統的研制廣泛采用以動態模擬綜合為手段的仿真技術。它是以計算機硬件、網絡以及相應的軟件為基礎，以現代控制論與相似原理為方法，借助系統模型對設想的和真實的系統進行解析或半實物混合仿真試驗研究的一門綜合性新興技術，不僅可以開展航空電子信息系統各種方案研究仿真驗證、而且可以作為對航空電子信息系統設計結果進行測試評估的平臺，通過仿真試驗可大大縮短其研制周期和試飛時間，降低研制成本。航空電子仿真系統是以仿真計算機為核心構成的集中分布式系統，建立在多用戶實時多任務操作系統平臺上，以仿真軟件為核心，能夠為航空電子系統提供一個設計、開發與綜合的環境，包括物理環境仿真、傳感器仿真、飛機飛行品質仿真等，并具有任務計劃、統計分析、軟件開發和系統綜合等功能。通過仿真，系統可以完成航空電子系統研制各階段所要求的各種任務，并能降低投資風險，縮短研制周期。航空電子設備開發、綜合控制系統試驗平臺的半物理仿真試驗仿真回路構建是圍繞激勵-響應模型建立的。整個半物理仿真將要求傳感器有動態特性的同時，在還要提高采集系統采集、處理和傳輸速度。

航空電子仿真系統是由一系列軟件工具和硬件設備組成的一體化實時仿真和測試平臺。這種實時仿真系統可以全面模擬各種在實際工作過程中不容易出現的故障和極限工況。雖然采用該技術不能夠完全替代臺架試驗，但卻可以大大減少和縮短臺架試驗的次數和時間。目前航空電子系統的仿真和模擬有兩種，一種是以驗證航空電子系統在不同方式運行狀態下，模擬真實航電系統的仿真原型；二種是以模擬航電系統所處的真實環境，在該環境下測試航電系統行為和方式的環境模型。無論是仿真原型與環境模型，都需要根據航電系統使用的i/o類型，接收發送數據，因而需要一種負責管理輸入輸出設備的系統，統一布局i/o和綜合信息管理，完成設備管理功能的輸入輸出i/o控制管理系統，解決包括外設編址，數據通路的建立，多種類型i/o的驅動開發、型號適配、數據管理、數據監視、數據回放等功能，使航空電子系統仿真集中在原型算法的開發，減少外圍的i/o系統對仿真系統的影響。

技術實現要素：

本發明的任務是提供一種能夠統一輸入/輸出i/o數據存儲、監視、記錄，并能集中管理多種航空電子仿真測試系統，使用i/o資源，實現通用輸入/輸出i/o類型適配的航空電子仿真測試平臺i/o管理系統方案，為此，本發明提供如下的技術方案：

一種航空電子仿真測試平臺i/o管理系統，包括：設置在輸入/輸出i/o接口通道上，用于實現i/o數據與航空電子接口控制文檔icd變量的i/o映射組件、i/o配置文件，實現i/o遠程調用的i/o虛擬化組件和icd變量存儲組件，其特征在于，i/o管理子系統通過i/o接口通道、i/o映射和icd變量三個基本元素構成可配置編輯的i/o子系統；航空電子仿真測試程序軟件或專用測量儀器總線分層軟件將航空電子仿真測試系統使用的i/o資源按照功能分為航空i/o總線、離散量信號i/o和模擬量信號i/o接口，將各種類型的航空電子i/o接口資源抽象為不同類型的輸入/輸出i/o接口通道，并通過i/o資源映射關系表和i/o映射組件將i/o接口通道引入xml配置文件與接口控制文件變量形成自定義快速轉換，將i/o接口通道數據轉換為i/o管理子系統應用層協議數據icd變量；icd變量存儲組件實時訪問i/o變量數據和icd變量的更新過程，將i/o映射組件和i/o虛擬化組件從實時數據庫采樣的數據發送給關系數據庫存儲，將關系數據庫的索引為時間戳標簽。

本發明具有如下有益效果：

本發明將航空電子仿真測試系統或專用測量儀器總線分層軟件開發方案，使用的i/o資源按照功能分為航空總線、離散信號、模擬信號、將各種i/o資源抽象為不同類型的通道，icd變量存儲組件的icd變量的更新過程，通過icd變量實時采樣數據發送給關系數據庫存儲，將數據庫的索引為時間戳標簽，滿足了i/o變量數據的實時性訪問能力。

本發明以i/o虛擬化技術實現i/o虛擬組件，用虛擬i/o資源替換真實i/o硬件的方案，既可以實現沒有硬件環境也可以快速開發，又可以實現i/o資源遠程化；i/o映射組件將i/o接口通道引入xml配置文件的形式與接口控制文件變量形成自定義快速的轉換方式，大幅提高了開發的速度。使用i/o管理子系統通過i/o接口通道、i/o映射和icd變量三個基本元素，構成了一種可配置編輯的i/o子系統，解決了航空電子仿真測試系統需要管理大量i/o資源的繁瑣細節。

本發明將i/o數據通過配置文件形式，映射為具體項目的接口控制文檔變量，用于處理多源、高頻、時序的i/o數據，能有效的適用多種類型i/o、管理實時和歷史數據，特別適用于航空電子傳感器系統動態仿真、集成驗證與測試環境。

附圖說明

圖1是本發明航空電子仿真測試平臺io管理系統的架構示意圖。

圖2是本發明航空電子仿真測試平臺io資源系統架的構示意圖。

圖3是i/o管理系統i/o驅動流示意圖。

圖4是i/o管理系統虛擬i/o數據流示意圖。

圖5是虛擬化組件的i/o通道數據流示意圖。

具體實施方式

參閱圖1。在以下描述的實施例中，一種航空電子仿真測試平臺i/o管理系統，包括：設置在輸入/輸出i/o接口通道上，用于實現i/o數據與航空電子接口控制文檔icd變量的i/o映射組件、i/o配置文件，用于在沒有i/o硬件環境的條件下開發i/o配置文件，同時可以實現i/o遠程調用的i/o虛擬化組件和icd變量存儲組件。以及i/o管理子系統。通過i/o接口通道、i/o映射和icd變量三個基本元素構成一種航空電子仿真測試平臺可配置編輯的i/o管理子系統。航空電子仿真測試程序軟件或專用測量儀器總線分層軟件將航空電子仿真測試系統使用的i/o資源按照功能分為航空i/o總線、離散量信號i/o和模擬量信號i/o接口，將各種類型的航空電子i/o接口資源抽象為不同類型的輸入/輸出i/o接口通道，并通過i/o資源映射關系表和i/o映射組件將i/o接口通道引入xml配置文件與接口控制文件變量形成自定義快速轉換，將i/o接口通道數據轉換為管理子系統應用層協議數據icd變量；icd變量存儲組件實時訪問i/o變量數據和icd變量的更新過程，將i/o映射組件和i/o虛擬化組件從實時數據庫采樣的數據發送給關系數據庫存儲，將關系數據庫的索引為時間戳標簽。

航空電子仿真測試軟件基于管理子系統架構組件積木式方案，組成給定接口組件的積木層，每層僅完成該層的功能，并只與相鄰層通信。且由給定接口的組件組成的每一層，在i/o接口不變的前提下可實現接口組件的替換。

航空電子仿真測試軟件使用句柄編號來表示各種i/o接口通道子系統，將每種i/o通道的屬性由xml描述，按照功能將i/o資源劃分為總線資源、離散信號資源、模擬信號資源和通用或專用測量儀器資源，根據航空電子系統使用i/o類型分類，分為總線i/o、模擬量i/o和離散量i/o。為了實現多種類型i/o的互操作性。航空電子仿真測試軟件將每種i/o都設計為具有相通的i/o驅動接口，時間戳，fifo數據傳輸隊列等的i/o抽象設計元素。

航空電子仿真測試軟件根據i/o驅動應用程序接口api，初始化i/o接口通道，使用通道屬性xml調用i/o驅動，完成數據的收發。

i/o映射組件忽略不同的i/o類型、不同供應商的相同的i/o類型，用i/o資源映射關系表配置i/o接口通道與icd變量的映射關系，直接訪問航空電子仿真測試軟件程序定義的icd變量。i/o資源映射關系采用xml描述，使用xml屬性描述不同的i/o通道專有屬性。i/o映射組件還可以定制專用型號的適配器，完成總線消息的組包和解包功能

各類型i/o資源映射關系表如下：

icd變量是通過命名標識索引的一種數據類型，包含了最小值、最大值、數據類型、單位、更新方式、刷新周期等應用層協議數據icd的附加屬性。icd變量既可以是數字、字符串標量數據，也可以是用來存儲總線消息數據的二進制數據。應用層協議數據icd變量存儲包含屬性信息和數據內容兩部分，屬性信息采用xml文件描述，數據內容采用實時數據庫存儲。

參閱圖2。為保證icd變量的讀取實時性能，icd變量存儲組件將icd變量存儲在實時數據庫中。實時數據庫采用采樣機制，通過哈希hash算法計算成標識了內存地址的索引key，用key/value存儲技術存儲i/o管理系統中時間戳最新的icd變量，將變量內容value存儲在預分配內存中，以支持value長度的動態分配、增加、刪除操作。為保證icd變量的讀寫時間在確定時間內完成，哈希hash算法的時間負責度為o(1)。實時數據庫將包含變量內容、時間戳和數據的i/o資源映射關系內容，按照時間戳順序存儲i/o變量，將icd變量存儲于關系數據庫，當有新的i/o變量更新，首先根據icd變量索引變量地址，將讀取的icd變量內容提交給關系數據庫存儲，把更新的i/o變量寫入實時數據庫中。

參閱圖3。在i/o驅動流程中，i/o數據流包含從上到下順次排放的icd變量、i/o映射、i/o驅動開發包、i/o驅動、操作系統驅動和i/o硬件，其中，i/o驅動以下的部分是由i/o廠商提供的。i/o驅動開發包，封裝了i/o驅動的api接口。i/o通道封裝驅動接口標識，具有先入先出隊列fifo的收發數據同步時間戳。i/o映射組件針對i/o的協議建立適應的xml配置文件模板，并進行協議適配工作，完成i/o數據到icd變量的轉化。

參閱圖4。為使i/o映射組件的開發工作不依賴于i/o硬件，i/o虛擬化組件使用虛擬i/o數據驅動技術，按icd變量、i/o映射、i/o驅動開發包和i/o驅動代替真實的i/o驅動，在軟件上保持與真實i/o驅動相同的api接口。

參閱圖5。虛擬i/o通道數據流通過以太網，按icd變量、i/o映射、i/o驅動開發包、虛擬i/o驅動和虛擬i/o通道替換真實的i/o硬件通道。在引入虛擬i/o驅動的條件下，虛擬化組件引入虛擬i/o通道，將icd變量經由虛擬i/o通道，通過以太網轉發給真實的i/o硬件代理，實現i/o的遠程調用。