CN104317580A

CN104317580A - 虚拟试验应用集成开发环境

Info

Publication number: CN104317580A
Application number: CN201410539013.6A
Authority: CN
Inventors: 贾长伟; 廖建; 彭健; 蔡斐华; 李鑫; 褚厚斌; 张丽晔; 郭晶; 王彦静; 郭大庆; 赵雯; 解洪文; 贾倩
Original assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Current assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Priority date: 2014-10-13
Filing date: 2014-10-13
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2034-10-13
Also published as: CN104317580B

Abstract

虚拟试验应用集成开发环境中的应用仓库浏览模块创建数据仓库，并为用户提供仓库浏览界面对数据仓库中的内容进行浏览；应用开发模块，提供可视化的虚拟试验应用建模界面，根据用户虚拟试验的实际需要在界面中生成可视化应用建模所需要的虚拟试验应用图元即APP图元，从数据仓库中调用虚拟试验对象组件，在建模界面中生成VOM图元；在界面中定义VOM图元和APP图元之间的发布、订阅关系，最终生成XML格式的应用框架想定描述文件，将生成的描述文件发送至应用框架代码生成与管理模块；应用框架代码生成与管理模块对接收的XML格式的应用框架想定描述文件进行解析，并生成相应的应用框架代码，最终经过调试编译生成可执行应用程序，将该应用程序存储至数据仓库中。

Description

虚拟试验应用集成开发环境

技术领域

本发明涉及一种虚拟试验应用集成开发环境，本开发环境可以实现虚拟试验应用开发，并自动生成框架代码，属于虚拟试验技术领域。

背景技术

虚拟试验是利用计算机建模仿真技术结合测试技术、通信技术和计算机网络技术，为武器装备的性能试验、技术指标考核、综合效能评估开发的一种试验新技术。虚拟试验具有多节点、广分布、异构性等特点，在各试验节点间多采用分布式架构。一次虚拟试验的运行需要包括大量模型和应用工程，如何高效快速的建立这些模型和应用工程成为虚拟试验领域的一大研究方向。

美国国防部提出的试验与训练使能体系结构TENA(Test and TrainingENable Architecture)研究了虚拟试验的集成开发环境TIDE(TENA IntegratedDevelopment Environment)，用于应用工程的开发，但并未研究集应用开发、调试、测试于一体的开发环境，且在TIDE也未研究通过可视化的图形开发界面编辑应用工程，最终自动生成应用框架代码。

目前，国内外对虚拟试验应用集成开发环境展开了一些研究，如专利“一种用于虚拟试验的仿真资源数据处理控制系统”解决了现有的仿真资源管理系统的通用性和开放性首先严重的问题，但该专利是用于管理仿真资源数据，并不能方便的实现对应用工程代码文件的管理。专利“基于可视化建模的MPI并行程序设计系统及框架代码自动生成方法”，实现了通过可视化建模自动生成应用框架代码，但该专利未涉及对生成的框架代码进行调试和测试的过程。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种虚拟试验应用集成开发环境，为虚拟试验提供集应用开发、调试、测试于一体的集成开发环境，提高应用开发效率，为虚拟试验应用测试验证提供手段，并为高效快速运行虚拟试验提供基础。

本发明的技术解决方案是：虚拟试验应用集成开发环境，包括应用仓库浏览模块、应用开发模块、应用框架代码生成与管理模块；

应用仓库浏览模块创建数据仓库，并为用户提供仓库浏览界面对数据仓库中的内容进行浏览；所述的数据仓库为本地数据仓库或者远程数据仓库；

应用开发模块，提供可视化的虚拟试验应用建模界面，根据用户虚拟试验的实际需要在界面中生成可视化应用建模所需要的虚拟试验应用图元即APP图元，从数据仓库中调用虚拟试验对象组件，在建模界面中生成VOM图元；在界面中定义VOM图元和APP图元之间的发布、订阅关系，最终生成XML格式的应用框架想定描述文件，将生成的描述文件发送至应用框架代码生成与管理模块；

应用框架代码生成与管理模块对接收的XML格式的应用框架想定描述文件进行解析，并生成相应的应用框架代码，最终经过调试编译生成可执行应用程序，将该应用程序存储至数据仓库中。

还包括代码测试模块，当需要对生成的可执行应用程序进行测试时，应用框架代码生成与管理模块将生成的应用程序发送至代码测试模块，由代码测试模块生成测试代码对应用程序进行测试。

所述的应用开发模块包括可视化应用开发子模块、建模结果生成与存储子模块；可视化应用开发子模块通过基于GEF的图形编辑器提供可视化的虚拟试验应用建模界面，自定义可视化虚拟试验应用建模所需的虚拟试验应用图元即APP图元，从应用仓库浏览模块中获取虚拟试验对象组件，生成相应的虚拟试验对象图元即VOM图元，在可视化编辑区域，通过拖拽的方式定义VOM图元和APP图元之间的发布、订阅关系，通过工具条编辑、Outline页编辑、Property页编辑完成对可视化编辑界面、图元属性的编辑，并存储为XML格式的想定描述文件；建模结果生成与存储子模块通过调用JDOM工具的document.add()方法依次向XML想定描述文件中添加节点及其属性，最终生成XML格式的虚拟试验应用框架想定描述文件。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明集应用仓库浏览、应用开发、应用框架代码生成、应用测试于一体，为虚拟试验应用工程提供一体化开发环境，提高了开发效率，为虚拟试验应用工程测试验证提供手段，并为应用工程的复用提供基础。

(2)本发明基于开源、开放式Eclipse平台构建，功能模块都采用插件式开发，系统具有良好的可扩展性。

(3)本发明的应用仓库浏览以树形结构显示数据仓库中的数据文件信息，并支持实时浏览这些数据文件，为应用工程开发提供清晰明了的数据信息。

(4)本发明的虚拟试验应用开发功能支持在可视化界面通过拖拽方式描述应用工程，并且能自动生成应用框架代码，提供了更为直观的虚拟试验应用工程描述手段。

附图说明

图1为本发明的系统组成结构框图；

图2为本发明的应用仓库创建流程图；

图3为本发明的可视化应用开发功能图；

图4为本发明的可视化应用建模编辑流程图；

图5为本发明的应用框架代码生成流程图；

图6为本发明的源码级调试功能图。

具体实施方式

虚拟试验对象的定义和构建方法详见专利CN201310503663.0。在叙述本发明具体实施方式之前，对本发明用到的技术术语进行说明：

CDT是一款eclipse插件，用于在eclipse中开发C/C++程序，用户可以在CDT中编译、开发、调试、发布C/C++程序，在本发明中，选用CDT插件管理C++工程。GEF是一款JAVA技术开源框架，是由IBM开发的Eclipse框架的一部分，它为开发者提供图形化建模的完全解决方案。VCBuild是基于Dot Net平台的工程构建工具，可根据Visual Studio生成的解决方案文件和项目文件调用相应的编译器完成文件。cl.exe，微软提供的C/C++编译器，据不同的编译选项可将C++程序编译成不同的文件，如可执行文件、动态链接库DLL文件等。CDB是一个控制台程序，是一款支持Visual Studio代码调试的源码级命令行调试工具。CppUnit是一款针对Java语言的单元测试框架，用于对单元测试进行管理，并进行自动化测试。

如图1所示，本发明所述的虚拟试验应用集成开发环境为虚拟试验验证系统提供集应用想定描述、应用框架代码自动生成、应用测试于一体的集成开发环境，包括应用仓库浏览、应用开发、应用框架代码生成与管理、代码测试四个模块。各模块以Eclipse核心框架为基础，以插件的形式开发。应用仓库浏览模块创建用于存储数据资源的数据仓库，并随时浏览数据仓库的内容。应用开发模块从应用仓库浏览模块中获取虚拟试验对象组件，该组件的构建方法见专利201310503663.0，并通过可视化建模生成XML格式的虚拟试验应用框架想定描述文件。应用框架代码生成与管理模块以XML格式的虚拟试验应用框架想定描述文件为输入，生成虚拟试验应用框架代码，虚拟试验应用开发人员在框架代码基础上编写虚拟试验应用逻辑，生成可执行的应用程序。

(一)应用仓库浏览模块

应用仓库浏览模块负责创建数据仓库，并通过仓库浏览界面(仓库浏览器)浏览数据仓库中的内容。数据仓库中的内容包括：虚拟试验对象开发过程中涉及的所有文件(源码文件、库文件)、虚拟试验应用开发过程中涉及的所有文件(源码文件、可执行文件)。文件上传由专利CN201310503663.0中描述的虚拟试验对象开发模块和本发明中的应用框架代码生成与管理模块完成。所述的数据仓库包括本地数据仓库和远程数据仓库；本地数据仓库是指本地计算机上的数据仓库，远程数据仓库是连接到服务器上的数据仓库。

如图2所示，数据仓库的创建分为新建本地空白仓库、添加本地现有仓库、添加远程仓库三种形式。仓库浏览器以树形结构显示虚拟试验对象和虚拟试验应用，需要注意的是，仓库浏览器视图的作用是给开发人员提供一个浏览仓库资源的平台，从该视图中仅能浏览到资源文件的基本信息，如：ID、名称、作者、版本和依赖项等信息。当浏览的虚拟试验对象和虚拟试验应用资源在远程数据仓库中，不在本地计算机时，可以选择将其下载到本地计算机并安装，真正实现一键式安装。

(二)应用开发模块

应用开发模块，负责实现应用层程序的创建与管理，以可视化和向导的形式生成XML格式的虚拟试验应用框架想定描述文件，并对该文件进行管理。该模块包括可视化应用开发子模块、建模结果生成与存储子模块。

可视化应用开发子模块，通过基于GEF的图形编辑器提供可视化的虚拟试验应用建模界面，自定义可视化虚拟试验应用建模所需的虚拟试验应用图元(APP图元)，从应用仓库浏览模块中获取虚拟试验对象组件，生成相应的虚拟试验对象图元(VOM图元)，所述VOM图元内容包括状态对象图元(VIO图元)和消息图元(Message图元)。在可视化编辑区域，通过拖拽的方式定义VOM图元和APP图元之间的发布/订阅关系，如图3所示，该子模块为应用开发提供调色板、属性编辑页、工具条、建模结果微缩图等基本工具。如图4所示，通过拖拽的方式进行可视化应用建模的流程为：首先，根据虚拟试验应用开发人员的需求，自定义APP图元，并配置APP图元的基本信息，包括APP图元名、时间推进方式等；其次，从数据仓库中选择某个虚拟试验对象组件，自动获取对象组件的信息，并生成相应的VOM图元以及其包含的VIO图元和Message图元；最后，拖拽连线定义APP图元对VIO图元和Message图元的发布/订阅关系，并可以通过工具条编辑、Outline页编辑、Property页编辑完成对可视化编辑界面、图元属性的编辑，该模块并不是直接生成虚拟试验应用框架代码，而是存储为XML格式的虚拟试验应用框架想定描述文件，该文件作为虚拟试验应用框架代码生成与管理模块的输入。需要说明的是，描述文件的逻辑结构包括以下内容：参与一次虚拟试验所需的所有虚拟试验应用及其基本信息、虚拟试验应用与虚拟试验对象的VIO和Message之间的发布/订阅关系、是否需要实时监控虚拟试验的运行。

建模结果生成与存储子模块获取可视化应用开发子模块的建模数据，如APP、VOM、VIO、Message，并通过调用JDOM工具的document.add()方法依次向XML想定描述文件中添加节点及其属性，如添加VOM节点及VOM节点的instanceName属性，经过多次添加，最终生成XML格式的虚拟试验应用框架想定描述文件，并作为虚拟试验应用框架代码生成与管理模块的输入。

(三)应用框架代码生成与管理模块

应用框架代码生成与管理模块，负责解析应用开发模块的建模结果(XML格式的想定描述文件)，并生成相应的虚拟试验应用框架代码，虚拟试应用开发人员在框架代码的基础上添加虚拟试验应用的实现逻辑，经编译、调试，最终生成可执行应用程序。该模块分为虚拟试验应用框架代码生成子模块、代码调试子模块、虚拟试验应用生成子模块和应用发布子模块。

虚拟试验应用框架代码生成子模块，负责生成虚拟试验应用框架代码，采用Eclipse的CDT插件对生成的代码进行管理，并将输出信息重定向至Java标准输出流。图5显示了虚拟试验应用框架代码的生成流程：首先，调用JDOM工具的JAVA语法解析XML格式的想定描述文件，并提取每个节点的属性信息，在JDOM中，XML元素就是Element的实例，XML属性就是Attribute的实例，XML文档本身就是Document的实例。其次，通过标签替换的方式替换应用框架模板文件中的各图元及其属性信息，生成后端程序主函数、代理和服务所需的头文件及注释，最终得到应用框架代码。所述应用框架模板文件是指带有替换标签的虚拟试验应用框架，文件中包括引用的头文件、主函数、虚拟试验应用发布/订阅VIO和Message的初始化代码、结束语句。

生成虚拟试验应用框架代码之后，虚拟试验应用开发人员在框架代码的基础上添加虚拟试验应用的实现逻辑。开发人员填写的实现逻辑包括：首先，设置(当虚拟试验应用发布某一VIO和Message时)或获取(当虚拟试验应用订阅某一VIO和Message时)VIO和Message的各属性值，并填写虚拟试验应用发布或订阅到VIO和Message后自身的操作；然后，将VIO和Message的属性值及其所做的操作提交到后台服务，为虚拟试验应用发布/订阅VIO和Message提供数据源。

代码调试子模块通过命令行调试工具CDB，实现虚拟试验应用框架的源码级调试。图6显示了代码调试的功能，包括添加断点、删除断点、启用断点、关闭断点、启动调试、结束调试、断点调试、单步调试、步入调试、步出调试。其中，启动调试在底层启动CDB程序，并将待调试的exe程序及相关参数传递给CDB；断点调试用于从当前断点运行到下一个断点处；单步调试用于一步一步跟踪程序执行的流程、根据变量的值，找到错误的原因；步入调试用于在调试过程中进入某一函数，找到错误的原因；步出调试用于执行步入调试操作后，跳出当前函数。

虚拟试验应用生成子模块，负责通过VCBuild工具调用微软的编译器cl.exe编译填写完虚拟试验应用实现逻辑的应用框架，生成虚拟试验应用的可执行程序。若编译生成的可执行程序存在运行错误，则通过代码调试子模块对运行过程中的错误进行调试。代码编译过程中的信息输出可分为编译信息显示和错误提示，编译信息显示实现所有C++代码的可视化编译，当编译模块调用VCBuild编译文件时，将VCBuild的正常输出信息重定向至Java标准输出流，并在控制台中显示；错误提示能在控制台中以醒目的颜色显示编译C++代码时生成的错误信息，在错误列表中双击某一行错误信息，会自动跳转至错误所在文件的具体某一行。

应用发布子模块负责将虚拟试验应用打包，生成ZIP格式的压缩包，并通过仓库浏览器发布到应用仓库浏览模块中，打包格式分为应用发布包和应用开发包。所述应用发布包涉及应用工程运行所需的所有库文件和可执行文件，包括.dll文件、.exe文件。所述应用开发包涉及应用工程开发过程中的所有源码文件、文本文件、库文件和可执行文件，包括.cpp文件、.h文件、.xml文件、.dll文件、.exe文件等。

(四)代码测试模块

代码测试模块，集成CppUnit单元测试工具，调用虚拟试验应用框架代码生成与管理模块生成的应用框架代码，并对应用框架代码的某一函数自动导入单元测试所需的库文件，自动生成测试代码框架，仅需填写少量的测试语句，即可通过菜单栏或快捷键运行测试代码，控制台中会实时显示测试运行进度及日志代码。此部分内容为目前软件测试行业中的公知内容，此部分不进行过多赘述。

本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。

Claims

1.虚拟试验应用集成开发环境，其特征在于：包括应用仓库浏览模块、应用开发模块、应用框架代码生成与管理模块；

2.根据权利要求1所述的虚拟试验应用集成开发环境，其特征在于：还包括代码测试模块，当需要对生成的可执行应用程序进行测试时，应用框架代码生成与管理模块将生成的应用程序发送至代码测试模块，由代码测试模块生成测试代码对应用程序进行测试。

3.根据权利要求1或2所述的虚拟试验应用集成开发环境，其特征在于：所述的应用开发模块包括可视化应用开发子模块、建模结果生成与存储子模块；可视化应用开发子模块通过基于GEF的图形编辑器提供可视化的虚拟试验应用建模界面，自定义可视化虚拟试验应用建模所需的虚拟试验应用图元即APP图元，从应用仓库浏览模块中获取虚拟试验对象组件，生成相应的虚拟试验对象图元即VOM图元，在可视化编辑区域，通过拖拽的方式定义VOM图元和APP图元之间的发布、订阅关系，通过工具条编辑、Outline页编辑、Property页编辑完成对可视化编辑界面、图元属性的编辑，并存储为XML格式的想定描述文件；建模结果生成与存储子模块通过调用JDOM工具的document.add()方法依次向XML想定描述文件中添加节点及其属性，最终生成XML格式的虚拟试验应用框架想定描述文件。