基于vxWorks的仿真记录软件架构分析

王宝欣　谢华　王金龙　彭霖

摘要：针对仿真记录软件的数据量较大的问题，提出了“操作系统-中间件-应用软件”的三层架构模式，保证了数据交互的正确性和实时性。进程间通信采用消息队列和互斥信号量，保证数据更改的安全性。

关键词：仿真记录；架构；通信

1背景

一直以来，在地面武器防御系统的组成中，武器控制系统主要完成了武器系统作战控制、信息处理、信息交换和状态管理。其中，仿真记录组合作为武器控制系统的重要组成部分，在非作战状态下根据仿真数据模拟作战过程，记录作战数据和视频图像，更直观的统计作战数据和设备运行隋况。

然而，在大量数据交互的情况下，保证数据的准确性显得尤为重要。采用时序调度和数据处理部分分开处理的设计模式，可以更好地实现系统的实时陛和准确性。

2设计决策

2.1功能

仿真记录软件主要完成武器系统通信报文、数据和视频图像的记录、回放和处理，以及生产模拟数据配合训练等任务。

仿真记录软件功能具体如下：

1）具有周期控制功能、实现软件周期运行和多任务调度执行；

2）按照武器控制台的命令，通过双冗余网卡和视频总线完成武器系统作战数据、视频图像的记录和同步回放功能；

3）安装武器控制台的命令，完成生产模拟目标的功能；

4）安装数据处理人工操作命令，实现武器系统作战过程参数事后分析功能；

5）通过BIT完成仿真记录软件组合在线自检功能。

2.2接口

2.2.1系统接口

键盘和跟踪球的操作均以操作系统中断引入仿真记录组合，仿真记录软件根据硬件驱动提供的API解析具体操作内容。优先级较高。

2.2.2网络接口

仿真记录软件需要对接收的通信网络报文进行有效性判断：

1）判断报文是否接收成功，接收报文长度大于0；

2）报文接收成功，以网络字节序计算报文校验和，校验和错误放弃此帧报文；

3）报文解析需要判断数据有效性，无效数据则不保存。

接口如图1：

3体系结构

仿真记录软件在武器控制设备功能机柜中装载运行，完成武器系统通信报文、数据和视频图像记录、回放和处理，以及生成模拟数据配合任务。体系结果如图2。

仿真记录软件具有以下特点：

1）仿真记录软件记录回放大容量数据和视频图像，对实时性和同步要求高；

2）仿真记录软件接收武器系统全部设备通信报文，接口复杂；

3）仿真记录软件在vxWorks操作系统环境下加载运行，是实时多任务系统的嵌人式软件。

4性能需求

4.1实时性

准秒脉冲中断响应函数和系统校时任务共同完成准秒脉冲中断的处理，中断响应函数中只记录中断到达时间并释放处理任务的信号量，系统校时任务中完成系统校时处理，启动周期控制看门狗。

操控设备硬件中断有键盘和跟踪球输入中断两种，为每种中断设置中断响应函数，中断响应函数中记录操控参数并释放处理任务的信号量，处理任务中完成操控命令的翻译。

4.2定时器

仿真记录软件定时器产生4种定时器，如图3。

4.2.1 3ms定时器

3ms定时器为空闲等待定时器，3ms计数器的周期和准秒脉冲误差门限3ms一致，在准秒脉冲没有准点到达时启动，如图3深灰色框。

以系统看门狗启动的3ms定时为例：有效的准秒脉冲到达后，每次情况看门狗计数器，当看门狗计数器为17时，若准秒脉冲还未到，则启动3ms空等定时器，若3ms內准秒脉冲到达，则3ms定时器自动被杀掉，在准秒校时任务重启动第一个62.5ms周期；若3ms内准秒脉冲仍未到达，则武控台仍按照62.5周期守时，看门狗计数器累加，直至准秒脉冲到达。

4.2.2 62.5ms定时器

62.5定时器为系统工作定时器，在系统看门狗回调后启动、和准秒脉冲有效后启动。用于同步需要62.5ms周期运行的任务，如刷新显示任务等。如图3浅灰色框。

4.2.3报文回放定时器

仿真记录组合收到“报文回放”命令是创建报文回放定时器，在定时器中断服务程序中周期释放报文发送同步信号量，控制报文周期回放，回放结束关闭定时器。

4.2.4视频回放定时器

仿真记录组合收到“视频回放”命令是创建视频回放定时器，在定时器中断服务程序中周期释放视频发送同步信号量，控制视频周期回放，回放结束关闭定时器。

5应用情况

不仅仅仿真记录软件的设计模式可以选择“操作系统-中间件-应用软件”这样的三层架构模式，无锡控制系统软件等大数据交互类软件都可以选择这样的设计架构，并且与消息队列和信号的进程间通信方式相结合，降低系统的耦合度，保证了数据的准确和实时。