本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)嵌入式軟件架構(gòu)系統(tǒng)，屬于嵌入式軟件技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，在對(duì)新的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的過程中，歷史項(xiàng)目發(fā)揮的借鑒作用日益突出，軟件重用技術(shù)顯得尤為重要，目前在vxworks等嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)下開發(fā)的軟件，多由c語(yǔ)言等面向過程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，具有較差的重用、擴(kuò)展性能；在承擔(dān)復(fù)雜任務(wù)時(shí)，軟件的維護(hù)難度隨任務(wù)復(fù)雜程度的上升而上升，以至于需求的些許更改都會(huì)給整個(gè)軟件帶來(lái)災(zāi)難性后果。

vxworks：美國(guó)風(fēng)河公司(windriver)開發(fā)的一種嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于國(guó)防、航空航天、通信、消費(fèi)電子、工業(yè)控制、汽車電子等領(lǐng)域。

tornado：美國(guó)風(fēng)河公司(windriver)開發(fā)的一套強(qiáng)大的圖形化嵌入式集成開發(fā)環(huán)境，能夠?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)建和管理工程、建立和管理宿主機(jī)與目標(biāo)機(jī)之間通信以及運(yùn)行、調(diào)試和監(jiān)控vxworks應(yīng)用等功能。

xml:可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言(英語(yǔ)：extensiblemarkuplanguage，簡(jiǎn)稱:xml)，是一種標(biāo)記語(yǔ)言。標(biāo)記指計(jì)算機(jī)所能理解的信息符號(hào)，通過此種標(biāo)記，計(jì)算機(jī)之間可以處理xml所包含的各種信息等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決以上問題，本發(fā)明公開了一種嵌入式軟件架構(gòu)系統(tǒng)，主要用于解決以下技術(shù)問題：(1)解決面向過程語(yǔ)言所帶來(lái)的較差的重復(fù)利用性能、擴(kuò)展性能的問題；(2)在承擔(dān)復(fù)雜任務(wù)時(shí)，軟件的維護(hù)難度隨任務(wù)復(fù)雜程度的上升而上升，以至于需求的些許更改都會(huì)給整個(gè)軟件帶來(lái)災(zāi)難性后果。

基于以上問題，本發(fā)明提供一種嵌入式軟件架構(gòu)系統(tǒng)，應(yīng)用該系統(tǒng)，開發(fā)人員可大大提高軟件的擴(kuò)展性、可重用性；可封裝大部分由于需求變更引起的軟件的變化，避免重復(fù)進(jìn)行測(cè)試工作，節(jié)約人力物力。

具體的，本發(fā)明提供了一種嵌入式軟件架構(gòu)系統(tǒng)，所述嵌入式軟件架構(gòu)系統(tǒng)包括從下到上依次、雙向連接的操作系統(tǒng)單元、通信適配單元、收發(fā)數(shù)據(jù)管理單元、數(shù)據(jù)處理單元、業(yè)務(wù)邏輯單元；以及上述系統(tǒng)還包括故障檢測(cè)單元和故障處理單元。

優(yōu)選的，如上所述的一種嵌入式軟件架構(gòu)系統(tǒng)，所述操作系統(tǒng)單元包括vxwork操作系統(tǒng)模塊及與各通信函數(shù)接口對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)模塊。

優(yōu)選的，如上所述的一種嵌入式軟件架構(gòu)系統(tǒng)，所述通信適配單元，用于對(duì)所述操作系統(tǒng)單元中的所述通信函數(shù)接口進(jìn)一步封裝，以獲得統(tǒng)一的初始化、調(diào)用函數(shù)接口。

優(yōu)選的，如上所述的一種嵌入式軟件架構(gòu)系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)處理單元包括接收數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、發(fā)送數(shù)據(jù)模塊；其中，接收數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)接收到的傳感器數(shù)據(jù)、控制指令進(jìn)行解析，將解析結(jié)果交由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)、并通知業(yè)務(wù)邏輯單元處理；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊對(duì)全局?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行管理，記錄、更新從接收數(shù)據(jù)處理模塊采集到的數(shù)據(jù)及從業(yè)務(wù)邏輯單元接收的外部指令；發(fā)送數(shù)據(jù)處理模塊提供組幀功能，根據(jù)需要將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的數(shù)據(jù)、以及從業(yè)務(wù)邏輯單元接收的指令組成既定結(jié)構(gòu)的幀，組幀結(jié)果交由收發(fā)數(shù)據(jù)管理單元下發(fā)、上傳。

優(yōu)選的，如上所述的一種嵌入式軟件架構(gòu)系統(tǒng)，所述收發(fā)數(shù)據(jù)管理單元用于對(duì)從通信適配單元收到的數(shù)據(jù)進(jìn)一步封裝，從所述通信適配單元獲取數(shù)據(jù)組織成標(biāo)準(zhǔn)幀，并作初步校驗(yàn)，將校驗(yàn)合格的幀放入共享內(nèi)存，通知所述數(shù)據(jù)處理單元的接收數(shù)據(jù)處理模塊處理；周期性檢查數(shù)據(jù)處理單元的發(fā)送數(shù)據(jù)處理模塊是否存在發(fā)送數(shù)據(jù)需求，若有，將數(shù)據(jù)從共享內(nèi)存中取出，按照需要的發(fā)送邏輯發(fā)送到通信適配單元。

優(yōu)選的，如上所述的一種嵌入式軟件架構(gòu)系統(tǒng)，所述業(yè)務(wù)邏輯單元用于導(dǎo)入控制邏輯，實(shí)現(xiàn)軟件的具體功能。

優(yōu)選的，如上所述的一種嵌入式軟件架構(gòu)系統(tǒng)，所述故障檢測(cè)單元監(jiān)測(cè)整個(gè)軟件架構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)行，并將故障提交到故障處理單元處理。

優(yōu)選的，如上所述的一種嵌入式軟件架構(gòu)系統(tǒng)，所述故障處理單元，用于排除故障檢測(cè)單元提交的故障，提高程序健壯性。

優(yōu)選的，如上所述的一種嵌入式軟件架構(gòu)系統(tǒng)，所述軟件架構(gòu)系統(tǒng)的初始化流程依次為：初始化系統(tǒng)配置、初始化通信接口郵箱消息隊(duì)列、初始化協(xié)議、初始化時(shí)鐘中斷服務(wù)、初始化業(yè)務(wù)邏輯。

優(yōu)選的，如上所述的一種嵌入式軟件架構(gòu)系統(tǒng)，所述初始化協(xié)議包括加載系統(tǒng)配置協(xié)議、加載通信協(xié)議、加載數(shù)據(jù)存儲(chǔ)協(xié)議；加載系統(tǒng)配置協(xié)議是指軟件架構(gòu)系統(tǒng)通過配置解析，初始化計(jì)算機(jī)掛載端口信息，并對(duì)掛載端口進(jìn)行初始化，創(chuàng)建適配器以進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)管理；加載通信協(xié)議是指根據(jù)現(xiàn)有端口信息及端口對(duì)應(yīng)協(xié)議id，初始化接收數(shù)據(jù)處理模塊和發(fā)送數(shù)據(jù)處理模塊；加載數(shù)據(jù)存儲(chǔ)協(xié)議是指軟件架構(gòu)系統(tǒng)根據(jù)配置文件信息，建立全局?jǐn)?shù)據(jù)域數(shù)據(jù)與端口局部數(shù)據(jù)域數(shù)據(jù)的映射關(guān)系，建立數(shù)據(jù)綁定關(guān)系，以對(duì)全局?jǐn)?shù)據(jù)域數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種根據(jù)上述系統(tǒng)的任務(wù)通信方法，所述系統(tǒng)的任務(wù)包括：業(yè)務(wù)邏輯任務(wù)、組幀任務(wù)、數(shù)據(jù)解析任務(wù)、輸入任務(wù)、輸出任務(wù)；所述方法包括如下步驟：

(1)接收輸入，由輸入接口程序觸發(fā)輸入任務(wù)；

(2)通過輸入消息隊(duì)列觸發(fā)數(shù)據(jù)解析任務(wù)；

(3)通過邏輯消息隊(duì)列觸發(fā)業(yè)務(wù)邏輯任務(wù)；

(4)通過輸出消息隊(duì)列觸發(fā)組幀任務(wù)；

(5)由輸出任務(wù)觸發(fā)輸出接口程序，完成輸出。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明框架的實(shí)現(xiàn)主要基于配置文件，通過修改、維護(hù)配置文件，同時(shí)增刪、修改部分業(yè)務(wù)邏輯，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的繼承性。業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)的映射關(guān)系同樣通過配置文件實(shí)現(xiàn)，使用本發(fā)明提供的軟件架構(gòu)系統(tǒng)，可提高新舊項(xiàng)目繼承性，提高軟件開發(fā)可靠性，應(yīng)用軟件開發(fā)人員可通過更新數(shù)據(jù)處理單元、業(yè)務(wù)邏輯單元迅速完成新舊項(xiàng)目升級(jí)，提高更新效率，節(jié)約成本。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中：

附圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的嵌入式軟件架構(gòu)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

附圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的嵌入式軟件架構(gòu)系統(tǒng)的初始化流程圖。

附圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的嵌入式軟件架構(gòu)系統(tǒng)的任務(wù)通信圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施方式，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施方式所限制。相反，提供這些實(shí)施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

本發(fā)明的軟件架構(gòu)系統(tǒng)，適用于機(jī)載計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)，應(yīng)用該系統(tǒng)，軟件開發(fā)人員可迅速開發(fā)出實(shí)用、可靠、易擴(kuò)展的機(jī)載計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，增強(qiáng)新舊項(xiàng)目繼承性。

如圖1所示，本發(fā)明提供的軟件架構(gòu)包括從下到上依次、雙向連接的操作系統(tǒng)單元101、通信適配單元102、收發(fā)數(shù)據(jù)管理單元103、數(shù)據(jù)處理單元104、業(yè)務(wù)邏輯單元105；以及故障檢測(cè)單元106、故障處理單元107，其中：

操作系統(tǒng)單元101是所開發(fā)應(yīng)用軟件的運(yùn)行環(huán)境，包括vxworks操作系統(tǒng)及與各通信接口如can、1553b總線等對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)，提供郵箱、消息隊(duì)列、時(shí)鐘等服務(wù)以及通信函數(shù)接口。

通信適配單元102對(duì)通信函數(shù)接口做進(jìn)一步封裝，提供統(tǒng)一的初始化、調(diào)用函數(shù)接口：數(shù)據(jù)發(fā)送以幀為單位，每次調(diào)用接口傳入一幀數(shù)據(jù)發(fā)送；數(shù)據(jù)接收以幀為單位，將每次循環(huán)讀取的數(shù)據(jù)傳遞到收發(fā)數(shù)據(jù)管理單元103處理。

收發(fā)數(shù)據(jù)管理單元103負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)收發(fā)邏輯：從通信適配單元102獲取數(shù)據(jù)組織成標(biāo)準(zhǔn)幀，并作初步校驗(yàn)，將校驗(yàn)合格的幀放入共享內(nèi)存，通知數(shù)據(jù)處理單元104的接收數(shù)據(jù)處理模塊108處理；周期性檢查數(shù)據(jù)處理單元104的發(fā)送數(shù)據(jù)處理模塊110是否存在發(fā)送數(shù)據(jù)需求，若有，將數(shù)據(jù)從共享內(nèi)存中取出，按照需要的發(fā)送邏輯發(fā)送。

數(shù)據(jù)處理單元104提供標(biāo)準(zhǔn)幀解析、組幀服務(wù)，并保存應(yīng)用獲取的全體數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理單元104由三個(gè)模塊組成：接收數(shù)據(jù)處理模塊108、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊109、發(fā)送數(shù)據(jù)處理模塊110。其中，接收數(shù)據(jù)處理模塊108根據(jù)協(xié)議對(duì)計(jì)算機(jī)采集到的數(shù)據(jù)、控制指令進(jìn)行解析，將解析結(jié)果存入共享內(nèi)存，并通知業(yè)務(wù)邏輯單元105做進(jìn)一步響應(yīng)；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊109負(fù)責(zé)對(duì)全局?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行管理，記錄、更新解析結(jié)果；發(fā)送數(shù)據(jù)處理模塊110根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯單元105需求，按照既定協(xié)議進(jìn)行組幀操作，向收發(fā)數(shù)據(jù)管理單元103提交數(shù)據(jù)發(fā)送需求。這里的既定協(xié)議指對(duì)數(shù)據(jù)解析、組幀所包含的操作如偏移、精度、極限等進(jìn)行的抽象，具體表現(xiàn)形式通常為規(guī)定格式的字符串如xml，用戶通過修改字符串滿足解析、組幀需求的變更。

業(yè)務(wù)邏輯單元105是整個(gè)系統(tǒng)中更新最為頻繁的模塊，軟件架構(gòu)系統(tǒng)更新產(chǎn)生的測(cè)試任務(wù)主要由該單元提出。業(yè)務(wù)邏輯單元105用于實(shí)現(xiàn)軟件的具體功能，如自監(jiān)控、遙控響應(yīng)等。

故障檢測(cè)單元106監(jiān)測(cè)整個(gè)軟件架構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)行，具有如本機(jī)檢測(cè)、外設(shè)檢測(cè)等功能，及時(shí)將軟件架構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的各種異常提交到故障處理單元107，由故障處理單元107對(duì)異常進(jìn)行處理。

所述故障處理單元107，用于排除故障檢測(cè)單元106提交的故障，提高程序健壯性。

本發(fā)明所提供的軟件架構(gòu)系統(tǒng)的初始化流程如圖2所示，依次為初始化系統(tǒng)配置201、初始化通信接口郵箱消息隊(duì)列202、初始化協(xié)議203、初始化時(shí)鐘中斷服務(wù)204、初始化業(yè)務(wù)邏輯205。其中初始化協(xié)議203由加載系統(tǒng)配置協(xié)議206、加載通信協(xié)議207、加載數(shù)據(jù)存儲(chǔ)協(xié)議208組成。加載系統(tǒng)配置協(xié)議206是指軟件架構(gòu)系統(tǒng)通過配置解析，初始化計(jì)算機(jī)掛載端口信息，如波特率、id、協(xié)議id等，并對(duì)掛載端口進(jìn)行初始化，創(chuàng)建適配器以進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)管理；加載通信協(xié)議207是指根據(jù)現(xiàn)有端口信息及端口對(duì)應(yīng)協(xié)議id，初始化接收數(shù)據(jù)處理模塊108和發(fā)送數(shù)據(jù)處理模塊110；加載數(shù)據(jù)存儲(chǔ)協(xié)議208是指軟件架構(gòu)系統(tǒng)根據(jù)配置文件信息，建立全局?jǐn)?shù)據(jù)域數(shù)據(jù)與端口局部數(shù)據(jù)域數(shù)據(jù)映射關(guān)系，建立數(shù)據(jù)綁定關(guān)系，以對(duì)全局?jǐn)?shù)據(jù)域數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)，方便業(yè)務(wù)邏輯單元、故障檢測(cè)單元等單元的執(zhí)行。

本發(fā)明所提供的軟件架構(gòu)系統(tǒng)的任務(wù)通信圖如圖3所示。可見，所述系統(tǒng)的任務(wù)包括：業(yè)務(wù)邏輯任務(wù)、組幀任務(wù)、數(shù)據(jù)解析任務(wù)、輸入任務(wù)、輸出任務(wù)。任務(wù)通信流程包括如下步驟：

(1)接收輸入，由輸入接口程序觸發(fā)輸入任務(wù)；

(2)通過輸入消息隊(duì)列觸發(fā)數(shù)據(jù)解析任務(wù)；

(3)通過邏輯消息隊(duì)列觸發(fā)業(yè)務(wù)邏輯任務(wù)；

(4)通過輸出消息隊(duì)列觸發(fā)組幀任務(wù)；

(5)由輸出任務(wù)觸發(fā)輸出接口程序，完成輸出。

周期任務(wù)如輸出任務(wù)、業(yè)務(wù)邏輯任務(wù)由信號(hào)量觸發(fā)，條件任務(wù)如業(yè)務(wù)邏輯任務(wù)、組幀任務(wù)、數(shù)據(jù)解析任務(wù)分別由邏輯消息隊(duì)列、輸出消息隊(duì)列或輸入消息隊(duì)列觸發(fā)。系統(tǒng)任務(wù)還包括檢測(cè)任務(wù)，并且檢測(cè)任務(wù)、組幀任務(wù)、數(shù)據(jù)解析任務(wù)、輸入任務(wù)、輸出任務(wù)間的數(shù)據(jù)交互通過共享內(nèi)存實(shí)現(xiàn)。由時(shí)鐘中斷服務(wù)程序發(fā)出二進(jìn)制信號(hào)量，控制輸出任務(wù)和業(yè)務(wù)邏輯任務(wù)的開啟和中斷。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。