一种嵌入式软件架构系统的制作方法

本发明提供一种计算机嵌入式软件架构系统，属于嵌入式软件技术领域。

背景技术：

随着软件技术的发展，在对新的软件进行设计和实现的过程中，历史项目发挥的借鉴作用日益突出，软件重用技术显得尤为重要，目前在vxworks等嵌入式实时操作系统下开发的软件，多由c语言等面向过程语言实现，具有较差的重用、扩展性能；在承担复杂任务时，软件的维护难度随任务复杂程度的上升而上升，以至于需求的些许更改都会给整个软件带来灾难性后果。

vxworks：美国风河公司(windriver)开发的一种嵌入式实时操作系统，广泛应用于国防、航空航天、通信、消费电子、工业控制、汽车电子等领域。

tornado：美国风河公司(windriver)开发的一套强大的图形化嵌入式集成开发环境，能够实现创建和管理工程、建立和管理宿主机与目标机之间通信以及运行、调试和监控vxworks应用等功能。

xml:可扩展标记语言(英语：extensiblemarkuplanguage，简称:xml)，是一种标记语言。标记指计算机所能理解的信息符号，通过此种标记，计算机之间可以处理xml所包含的各种信息等。

技术实现要素：

为解决以上问题，本发明公开了一种嵌入式软件架构系统，主要用于解决以下技术问题：(1)解决面向过程语言所带来的较差的重复利用性能、扩展性能的问题；(2)在承担复杂任务时，软件的维护难度随任务复杂程度的上升而上升，以至于需求的些许更改都会给整个软件带来灾难性后果。

基于以上问题，本发明提供一种嵌入式软件架构系统，应用该系统，开发人员可大大提高软件的扩展性、可重用性；可封装大部分由于需求变更引起的软件的变化，避免重复进行测试工作，节约人力物力。

具体的，本发明提供了一种嵌入式软件架构系统，所述嵌入式软件架构系统包括从下到上依次、双向连接的操作系统单元、通信适配单元、收发数据管理单元、数据处理单元、业务逻辑单元；以及上述系统还包括故障检测单元和故障处理单元。

优选的，如上所述的一种嵌入式软件架构系统，所述操作系统单元包括vxwork操作系统模块及与各通信函数接口对应的驱动模块。

优选的，如上所述的一种嵌入式软件架构系统，所述通信适配单元，用于对所述操作系统单元中的所述通信函数接口进一步封装，以获得统一的初始化、调用函数接口。

优选的，如上所述的一种嵌入式软件架构系统，所述数据处理单元包括接收数据处理模块、数据存储模块、发送数据模块；其中，接收数据处理模块对接收到的传感器数据、控制指令进行解析，将解析结果交由数据存储模块存储、并通知业务逻辑单元处理；数据存储模块对全局数据进行管理，记录、更新从接收数据处理模块采集到的数据及从业务逻辑单元接收的外部指令；发送数据处理模块提供组帧功能，根据需要将数据存储模块的数据、以及从业务逻辑单元接收的指令组成既定结构的帧，组帧结果交由收发数据管理单元下发、上传。

优选的，如上所述的一种嵌入式软件架构系统，所述收发数据管理单元用于对从通信适配单元收到的数据进一步封装，从所述通信适配单元获取数据组织成标准帧，并作初步校验，将校验合格的帧放入共享内存，通知所述数据处理单元的接收数据处理模块处理；周期性检查数据处理单元的发送数据处理模块是否存在发送数据需求，若有，将数据从共享内存中取出，按照需要的发送逻辑发送到通信适配单元。

优选的，如上所述的一种嵌入式软件架构系统，所述业务逻辑单元用于导入控制逻辑，实现软件的具体功能。

优选的，如上所述的一种嵌入式软件架构系统，所述故障检测单元监测整个软件架构系统的运行，并将故障提交到故障处理单元处理。

优选的，如上所述的一种嵌入式软件架构系统，所述故障处理单元，用于排除故障检测单元提交的故障，提高程序健壮性。

优选的，如上所述的一种嵌入式软件架构系统，所述软件架构系统的初始化流程依次为：初始化系统配置、初始化通信接口邮箱消息队列、初始化协议、初始化时钟中断服务、初始化业务逻辑。

优选的，如上所述的一种嵌入式软件架构系统，所述初始化协议包括加载系统配置协议、加载通信协议、加载数据存储协议；加载系统配置协议是指软件架构系统通过配置解析，初始化计算机挂载端口信息，并对挂载端口进行初始化，创建适配器以进行数据收发管理；加载通信协议是指根据现有端口信息及端口对应协议id，初始化接收数据处理模块和发送数据处理模块；加载数据存储协议是指软件架构系统根据配置文件信息，建立全局数据域数据与端口局部数据域数据的映射关系，建立数据绑定关系，以对全局数据域数据进行维护。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种根据上述系统的任务通信方法，所述系统的任务包括：业务逻辑任务、组帧任务、数据解析任务、输入任务、输出任务；所述方法包括如下步骤：

(1)接收输入，由输入接口程序触发输入任务；

(2)通过输入消息队列触发数据解析任务；

(3)通过逻辑消息队列触发业务逻辑任务；

(4)通过输出消息队列触发组帧任务；

(5)由输出任务触发输出接口程序，完成输出。

本发明的优点在于：本发明框架的实现主要基于配置文件，通过修改、维护配置文件，同时增删、修改部分业务逻辑，实现项目的继承性。业务与数据的映射关系同样通过配置文件实现，使用本发明提供的软件架构系统，可提高新旧项目继承性，提高软件开发可靠性，应用软件开发人员可通过更新数据处理单元、业务逻辑单元迅速完成新旧项目升级，提高更新效率，节约成本。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

附图1示出了根据本发明实施方式的嵌入式软件架构系统的结构图。

附图2示出了根据本发明实施方式的嵌入式软件架构系统的初始化流程图。

附图3示出了根据本发明实施方式的嵌入式软件架构系统的任务通信图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明的软件架构系统，适用于机载计算机软件开发，应用该系统，软件开发人员可迅速开发出实用、可靠、易扩展的机载计算机应用软件，增强新旧项目继承性。

如图1所示，本发明提供的软件架构包括从下到上依次、双向连接的操作系统单元101、通信适配单元102、收发数据管理单元103、数据处理单元104、业务逻辑单元105；以及故障检测单元106、故障处理单元107，其中：

操作系统单元101是所开发应用软件的运行环境，包括vxworks操作系统及与各通信接口如can、1553b总线等对应的驱动，提供邮箱、消息队列、时钟等服务以及通信函数接口。

通信适配单元102对通信函数接口做进一步封装，提供统一的初始化、调用函数接口：数据发送以帧为单位，每次调用接口传入一帧数据发送；数据接收以帧为单位，将每次循环读取的数据传递到收发数据管理单元103处理。

收发数据管理单元103负责数据收发逻辑：从通信适配单元102获取数据组织成标准帧，并作初步校验，将校验合格的帧放入共享内存，通知数据处理单元104的接收数据处理模块108处理；周期性检查数据处理单元104的发送数据处理模块110是否存在发送数据需求，若有，将数据从共享内存中取出，按照需要的发送逻辑发送。

数据处理单元104提供标准帧解析、组帧服务，并保存应用获取的全体数据。数据处理单元104由三个模块组成：接收数据处理模块108、数据存储模块109、发送数据处理模块110。其中，接收数据处理模块108根据协议对计算机采集到的数据、控制指令进行解析，将解析结果存入共享内存，并通知业务逻辑单元105做进一步响应；数据存储模块109负责对全局数据进行管理，记录、更新解析结果；发送数据处理模块110根据业务逻辑单元105需求，按照既定协议进行组帧操作，向收发数据管理单元103提交数据发送需求。这里的既定协议指对数据解析、组帧所包含的操作如偏移、精度、极限等进行的抽象，具体表现形式通常为规定格式的字符串如xml，用户通过修改字符串满足解析、组帧需求的变更。

业务逻辑单元105是整个系统中更新最为频繁的模块，软件架构系统更新产生的测试任务主要由该单元提出。业务逻辑单元105用于实现软件的具体功能，如自监控、遥控响应等。

故障检测单元106监测整个软件架构系统的运行，具有如本机检测、外设检测等功能，及时将软件架构系统运行中产生的各种异常提交到故障处理单元107，由故障处理单元107对异常进行处理。

所述故障处理单元107，用于排除故障检测单元106提交的故障，提高程序健壮性。

本发明所提供的软件架构系统的初始化流程如图2所示，依次为初始化系统配置201、初始化通信接口邮箱消息队列202、初始化协议203、初始化时钟中断服务204、初始化业务逻辑205。其中初始化协议203由加载系统配置协议206、加载通信协议207、加载数据存储协议208组成。加载系统配置协议206是指软件架构系统通过配置解析，初始化计算机挂载端口信息，如波特率、id、协议id等，并对挂载端口进行初始化，创建适配器以进行数据收发管理；加载通信协议207是指根据现有端口信息及端口对应协议id，初始化接收数据处理模块108和发送数据处理模块110；加载数据存储协议208是指软件架构系统根据配置文件信息，建立全局数据域数据与端口局部数据域数据映射关系，建立数据绑定关系，以对全局数据域数据进行维护，方便业务逻辑单元、故障检测单元等单元的执行。

本发明所提供的软件架构系统的任务通信图如图3所示。可见，所述系统的任务包括：业务逻辑任务、组帧任务、数据解析任务、输入任务、输出任务。任务通信流程包括如下步骤：

(1)接收输入，由输入接口程序触发输入任务；

(2)通过输入消息队列触发数据解析任务；

(3)通过逻辑消息队列触发业务逻辑任务；

(4)通过输出消息队列触发组帧任务；

(5)由输出任务触发输出接口程序，完成输出。

周期任务如输出任务、业务逻辑任务由信号量触发，条件任务如业务逻辑任务、组帧任务、数据解析任务分别由逻辑消息队列、输出消息队列或输入消息队列触发。系统任务还包括检测任务，并且检测任务、组帧任务、数据解析任务、输入任务、输出任务间的数据交互通过共享内存实现。由时钟中断服务程序发出二进制信号量，控制输出任务和业务逻辑任务的开启和中断。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。