CN104765709B - 多路总线数据仿真系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出的一种多路总线数据仿真系统，旨在提供一种多路总线数据仿真系统，帮助开发或测试人员零编码、快速实现常用总线不同消息格式，本发明通过下述技术方案予以实现：运行在计算机终端的多路总线数据仿真软件按照总线格式和数据组装消息报文，将数据推送到数据发送队列管理模块进行发送的数据封装模块，数据解析模块根据总线配置信息调用以太网TCP驱动,对应总线初始化，将发送队列数据发送至对应总线的数据总线引擎，工程管理模块调用数据存储引擎实现数据读写，将接收到的总线数据推送到接收数据缓存，接收数据管理模块接收到通知后调用仿真配置信息管理模块返回解析格式，并传递给数据解析模块，数据解析模块调用数据类型转换模块实现数据的接收、解析。

Description

多路总线数据仿真系统

技术领域

本发明涉及一种基于总线通讯的设备仿真过程中,主要用于包含多路总线的，以太网、MIL-STD-1553B总线、CAN总线、RS232总线、RS422总线、RS485总线的各种总线协议数据仿真系统。

背景技术

随着现代计算机技术和测试技术的飞速发展,在电子综合系统的设计中利用计算机仿真的手段模拟或解析电子设备多路总线的通讯数据，构成软件开发的配试、配测环境，对提高系统的设计效率和质量有着重要的意义。借助于仿真系统中配置管理的协议管理、消息格式管理，可实现在系统研发的各个团队统一管控总线协议和消息格式；借助于仿真系统中模拟和解析多路总线通讯数据，可实现系统研发的各个团队并行开展工作，可实现测试人员对分系统进行独立测试，以提高系统研制进度和质量。在传统的系统研制过程中，软件开发人员或测试人员往往采用手工发送数据，其基本方法是根据接口控制文档人工将发送数据换算、组合成二进制报文，并通过固定的总线工具发送至总线；解析数据的基本方法是通过固定的总线工具接收数据，根据接口控制文档将二进制报文逆向翻译成信息，从而获知总线传输的信息。实际电子综合系统中接口数据较多且复杂，采用手工方式实现总线数据模拟和解析需要重复组包、解包，花费大量时间。在中大型电子综合系统研制过程中，通常会由专人开发仿真软件替代实际设备，解决不同团队对有限硬件设备的需求，该类型仿真软件往往是订制开发，开发周期长、可复用性差，下一个项目又需要重新开发，从而导致重复投资建设。

目前，常用的数据总线有以太网、RS232总线、RS422总线、RS485总线、CAN总线等。每种总线的协议不同，如发送时有按字节、字、双字发送；端序有大小端；校验方式有奇校验、偶校验、CRC校验；数据类型有整型、字符型、双精度型等；报文长度有固定、动态变化等情况。现有的仿真系统存在支持的总线类型单一，只适应固定长度报文，需要进行少量编码，可扩展性差等不足之处。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足之处，提供一种不需要操作人员编码，既适用于固定报文，又适用于动态报文，可支持多路的以太网、RS232总线、RS422总线、RS485总线、CAN总线、MIL-STD-1553B总线通讯数据仿真的多路总线数据仿真系统，以帮助开发或测试人员零编码、快速实现常用总线不同消息格式，长度固定或动态变化的数据发送，以及多路总线的数据接收、解析和自动回复，缩短订制仿真软件开发时间，减少开发订制仿真软件人力资源。

本发明解决现有技术问题所采用的方案是：一种多路总线数据仿真系统，包括，计算机终端内置1553B板卡、外接USB CAN、RS232转RS485、外接RS232转RS422控制盒和包含功能层、应用服务层和驱动层的多路总线数据仿真软件，其特征在于：运行在计算机终端的多路总线数据仿真软件配置包含总线基本配置信息、协议配置信息、消息格式配置信息、解析配置信息的仿真配置数据，向工程管理功能提供逻辑处理接口的工程管理模块，向数据发送功能提供逻辑处理接口的发送数据管理模块，向仿真配置功能提供逻辑处理接口的仿真配置信息管理模块，按照总线格式和数据组装消息报文，将数据推送到数据发送队列管理模块进行发送的数据封装模块，调用数据类型转换模块实现数据的转换、解析的数据解析模块，根据总线配置信息调用以太网TCP驱动、以太网UDP驱动、CAN总线驱动、串口总线驱动、1553总线驱动进行对应总线初始化，并将总线接收数据放入接收数据缓存，将发送队列数据发送至对应总线的数据总线引擎，向仿真配置信息管理模块提供仿真配置数据库读写接口的数据存储引擎；其中，仿真配置信息管理模块调用数据存储引擎实现数据读写并向外提供仿真配置逻辑处理的接口，工程管理模块调用仿真配置管理模块在工程管理逻辑处理时读写仿真配置数据，发送数据管理模块根据用户选择的报文调用仿真配置信息管理返回报文格式并生成数据发送界面，用户填写数据后，将总线格式和用户填写的数据推送至数据封装模块，由其计算长度和校验值并正确封装成二进制数组之后推送到数据发送队列管理模块，数据总线引擎收到通知后调用对应总线驱动进行发送，数据总线引擎将接收到的总线数据推送到接收数据缓存，接收数据缓存将接收到的一帧数据通知接收数据管理模块，接收数据管理模块接收到通知后调用数据解析模块和仿真配置信息管理模块综合判断是解析报文还是回复报文，如果是解析报文，将仿真配置信息管理模块返回解析格式和数据缓存传递的一帧数据传递给数据解析模块，数据解析模块调用数据类型转换模块实现数据的接收、解析；如果是回复报文，将从仿真配置信息管理模块获取回复的消息格式以及数据推送至发送数据管理模块进行发送。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

本发明利用仿真软件进行仿真，可实现在系统研发的各个团队统一管控总线协议和消息格式，可实现系统研发的各个团队并行开展工作，可向测试人员在进行分系统进行独立测试时提供配测环境及必要的数据解析，为设计人员提供了可靠的支持同时也提高了工作效率。实现了能在不同项目中通过简单配置的方式，实现常用总线不同消息格式，长度固定或动态变化的数据发送，以及多路总线的数据接收、解析、自动回复，从而达到对电子设备多路总线通讯数据仿真的目的。

能在短时间内通过配置实现总线数据仿真。本发明多路总线数据仿真软件功能层提供了工程管理、包括新建工程、打开工程、备份工程、关闭工程，实现了工程的创建、打开、关闭等统一管理，同时通过备份工程实现了工程数据的备份，便于保存不同版本消息格式的管理。可以帮助开发或测试人员零编码、快速实现常用总线(以太网、MIL-STD-1553B总线、CAN总线、RS232总线、RS485总线、RS422总线)不同消息格式特别是动态消息格式，长度固定或动态变化的数据发送，以及多路总线的数据接收、解析、自动回复，达到对电子设备多路总线通讯数据仿真的目的，从而缩短仿真软件开发周期。缩短仿真软件开发时间80％以上，并且系统不需要操作人员编码，减少了开发配套仿真软件人力资源。同时，由于其适用于常见总线和多种协议，可复用性高，从而减低了对仿真软件的投资。

附图说明

下面结合附图和实施例对本专利进一步说明。

图1是本发明多路总线数据仿真系统的原理框图。

图2是本发明多路总线数据仿真系统软件运行原理示意图。

图3是本发明多路总线数据仿真系统软件的组成框图。

具体实施方式

参阅图1。在以下实施例中，多路总线数据仿真系统，包括，计算机终端、内置1553B板卡、外接USB CAN控制盒、外接RS232转RS485控制盒、外接RS232转RS422控制盒和以太网卡、多路总线数据仿真软件。计算机终端安装内置1553B板卡、外接USB CAN控制盒、外接RS232转RS485控制盒、外接RS232转RS422控制盒构成物理平台。内置1553B板卡安装在计算机终端PCI插槽中连接被测设备，外接USB CAN控制盒通过USB电缆与计算机终端USB接口连接被测设备，外接RS232转RS485控制盒连接被测设备、外接RS232转RS422控制盒与计算机终端的串口连接被测设备。多路总线数据仿真系统通过对应的数据总线与研制设备进行物理连接，以太网卡为计算机终端自带网卡连接被测设备，多路总线数据仿真系统软件安装、运行于计算机终端操作系统中。在计算机终端安装、运行多路总线数据仿真软件实现多路总线通讯数据仿真的逻辑控制，操作人员在多路总线数据仿真软件中配置仿真的总线信息、总线协议、解析方式、消息格式或自动回复信息，其中消息格式配置通过特有模型实现了动态消息生成，消息元素公式换算，完成配置后软件将以上信息存储到总线数据仿真库。当操作人员需要发送数据时，多路总线数据仿真软件根据选中的数据消息动态生成发送界面，供操作人员填写发送数据，能在数据填写阶段根据某项值调整子包，完成数据填写后，多路总线数据仿真软件计算、填写长度和校验位并可选择手工发送、周期发送的方式，自动封装成二进制报文，并调用总线驱动将二进制报文发送至总线。当操作人员选定接收总线后，多路总线数据仿真软件实时监听选择的多路数据总线，当监听到数据时，根据解析方式找到数据消息格式进行解析，并将原始数据、解析数据显示到界面，同时收集、统计历史接收数据。当系统配置为自动回复时，操作人员可在消息格式配置界面填写默认数据值，系统监听到总线有接收数据时自动找到回复的消息格式和填写的数据值，并自动封装成报文发送到目标总线。

参阅图2。多路总线数据仿真系统的功能包括：新建工程、打开工程、备份工程、总线配置、协议配置、解析配置、消息格式配置、手工发送、周期发送、数据解析、数据接收、自动回复、接收统计。

多路总线数据仿真软件根据消息格式配置及特有模型实现了动态消息生成，消息元素公式换算，当操作人员需要发送数据时，软件根据选中的数据消息动态生成发送界面，供操作人员填写发送数据，能在数据填写阶段根据某项值调整或增加子包，实现动态消息生成，完成数据填写后，多路总线数据仿真软件计算、填写长度和校验位并可选择手工发送、周期发送的方式，自动封装成二进制报文，并调用总线驱动将二进制报文发送至总线。

多路总线数据仿真软件根据消息格式配置及特有模型实现了动态消息解析，消息元素公式换算。当操作人员选定接收总线后，多路总线数据仿真软件实时监听选择的多路数据总线，当监听到数据时，根据解析方式找到数据消息格式进行解析，并将原始数据、解析数据显示到界面，同时收集、统计历史接收数据。

多路总线数据仿真软件可配置为自动回复，当系统配置为自动回复时，操作人员可在消息格式配置界面填写默认数据值，供回复使用，系统监听到总线有接收数据时自动找到回复的消息格式和填写的数据值，并自动封装成报文发送到目标总线，从而实现基于总线通讯的设备仿真。

多路总线数据仿真软件由功能层、应用服务层和驱动层构成。功能层是操作人员直接交互的功能界面，包括工程管理、仿真配置、数据发送和数据接收四大功能，其中工程管理又包括新建工程、打开工程、备份工程、关闭工程；其中仿真配置包括总线配置、协议配置、解析配置、消息格式配置；数据发送包括手工发送、周期发送；数据接收包括数据解析、数据接收、接收统计、自动回复。驱动层是多路总线数据仿真软件的进行仿真配置数据存储和总线收发数据的驱动，仿真配置数据包含总线基本配置信息、协议配置信息、消息格式配置信息、解析配置信息，总线驱动包含MIL-STD-1553B总线驱动、以太网TCP/UDP驱动、串口总线驱动和CAN总线驱动。具体操作步骤如下：

步骤1：操作人员打开多路总线数据仿真软件，如果是新建工程，则选择新建工程功能，录入工程名称、工程文件存放地址，确定后即可完成新建工程；如果选择打开已有工程，则选择新建工程功能，选择存储的工程文件，确定即可完成打开工程。

步骤2：已进行仿真配置则可以进行数据发送和数据接收。新建工程或协议、报文格式发生变更时需要进行仿真配置。进行总线配置，录入工程中使用的总线信息，如串口总线需要录入串口号、波特率、校验位等。进行协议配置，录入协议名称、数据总线、帧结构(帧头格式、帧尾格式、信息类型等)。进行解析配置，选择监听的具体总线并配置解析条件，选择是否自动回复，如果需要自动回复，则需要针对每一个消息报文选择回复总线。选择消息格式配置，录入消息名称、发送字长、数据总线、校验方式，再添加消息元素，同时配置消息元素的属性，消息元素名称、消息元素类型、长度、数据类型、大小端序、公式、枚举值、包含拆分项、默认值、最小值、最大值。

步骤3：不需要进行数据发送则跳过此步。在多路总线数据仿真软件中选择需要仿真的消息数据，多路总线数据仿真软件根据步骤二的消息格式配置信息，生成数据发送界面，操作人员在界面上对每一个消息元素填写或选择需要发送的值。完成填写后，多路总线数据仿真软件根据输入的值计算出消息报文数据的长度和校验值。操作人员可选择手工发送或周期发送。

步骤4：不需要进行数据接收则跳过此步。在多路总线数据仿真软件中选择需要监听的数据总线，接收数据到的原始数据自动推送到数据接收界面，同时，多路总线数据仿真软件根据步骤2的配置信息，将符合协议的数据进行解析，解析结果也推送至数据接收窗口。历史接收数据、解析数据、接收数据包、接收数据大小均在接收窗口显示。

步骤5：不需要进行自动回复则跳过此步。在多路总线数据仿真软件中选择需要仿真回复的消息数据，在生成数据发送界面填写每一个消息元素值，并保存。然后在多路总线数据仿真软件中选择需要监听的数据总线，当接收到数据时，多路总线数据仿真软件根据步骤2的配置信息，找出回复的消息报文，根据其格式和默认值封装成报文数据发送到回复的数据总线。

步骤6：不需要进行工程备份则跳过此步。选择备份，选中存放工程备份的文件夹，软件将工程数据备份至目标路径。

步骤7：执行完各类任务后，选择关闭工程，软件退出。

参见图3。多路总线数据仿真软件包括，功能层、应用服务层和驱动层。功能层是操作人员直接交互的功能界面，包括工程管理、仿真配置、数据发送和数据接收四大功能，其中工程管理又包括新建工程、打开工程、备份工程、关闭工程；其中仿真配置包括总线配置、协议配置、解析配置、消息格式配置；数据发送包括手工发送、周期发送；数据接收包括数据解析、数据接收、接收统计、自动回复。应用服务层是多路总线数据仿真软件核心服务提供层，包括向工程管理功能提供逻辑处理接口的工程管理模块，向数据发送功能提供逻辑处理接口的发送数据管理模块，向仿真配置功能提供逻辑处理接口的仿真配置信息管理模块，按照总线格式和数据组装消息报文，将数据推送到数据发送队列管理模块进行发送的数据封装模块，调用数据类型转换模块实现数据的转换、解析的数据解析模块，根据总线配置信息调用以太网TCP驱动、以太网UDP驱动、CAN总线驱动、串口总线驱动、1553总线驱动进行对应总线初始化，并将总线接收数据放入接收数据缓存，将发送队列数据发送至对应总线的数据总线引擎，向仿真配置信息管理模块提供仿真配置数据库读写接口的数据存储引擎；其中，仿真配置信息管理模块调用数据存储引擎实现数据读写并向外提供仿真配置逻辑处理的接口，工程管理模块调用仿真配置管理模块在工程管理逻辑处理时读写仿真配置数据，发送数据管理模块根据用户选择的报文调用仿真配置信息管理返回报文格式并生成数据发送界面，用户填写数据后，将总线格式和用户填写的数据推送至数据封装模块，由其计算长度和校验值并正确封装成二进制数组之后推送到数据发送队列管理模块，数据总线引擎收到通知后调用对应总线驱动进行发送，数据总线引擎将接收到的总线数据推送到接收数据缓存，接收数据缓存将接收到的一帧数据通知接收数据管理模块，接收数据管理模块接收到通知后调用数据解析模块和仿真配置信息管理模块综合判断是解析报文还是回复报文，如果是解析报文，将仿真配置信息管理模块返回解析格式和数据缓存传递的一帧数据传递给数据解析模块，数据解析模块调用数据类型转换模块实现数据的接收、解析；如果是回复报文，将从仿真配置信息管理模块获取回复的消息格式以及数据推送至发送数据管理模块进行发送。驱动层包括了供数据存储引擎读写的仿真配置数据，供数据总线引擎实现总线初始化和数据收发调用的以太网驱动、MIL-STD-1553B总线驱动、CAN总线驱动、RS232总线驱动、RS422总线驱动、RS485总线驱动。

Claims (10)

1.一种多路总线数据仿真系统，包括，计算机终端内置1553B板卡、外接USB CAN、RS232转RS485、外接RS232转RS422控制盒和包含功能层、应用服务层和驱动层的多路总线数据仿真软件，其特征在于：运行在计算机终端的多路总线数据仿真软件配置包含总线基本配置信息、协议配置信息、消息格式配置信息、解析配置信息的仿真配置数据，向工程管理功能提供逻辑处理接口的工程管理模块，向数据发送功能提供逻辑处理接口的发送数据管理模块，向仿真配置功能提供逻辑处理接口的仿真配置信息管理模块，按照总线格式和数据组装消息报文，将数据推送到数据发送队列管理模块，通过数据封装模块封装成二进制数组发送至数据类型转换模块实现数据的转换，经数据解析模块解析后，根据总线配置信息调用以太网TCP驱动、以太网UDP驱动、CAN总线驱动、串口总线驱动、1553总线驱动进行对应总线初始化，并将总线接收数据放入接收数据缓存，将发送队列数据发送至对应总线的数据总线引擎，向仿真配置信息管理模块提供仿真配置数据库读写接口的数据存储引擎；其中，仿真配置信息管理模块调用数据存储引擎实现数据读写并向外提供仿真配置逻辑处理的接口，工程管理模块调用仿真配置管理模块在工程管理逻辑处理时读写仿真配置数据，发送数据管理模块根据用户选择的报文调用仿真配置信息管理返回报文格式并生成数据发送界面，用户填写数据后，将总线格式和用户填写的数据推送至数据封装模块，由其计算长度和校验值并正确封装成二进制数组之后推送到数据发送队列管理模块，数据总线引擎收到通知后调用对应总线驱动进行发送，数据总线引擎将接收到的总线数据推送到接收数据缓存，接收数据缓存将接收到的一帧数据通知接收数据管理模块，接收数据管理模块接收到通知后调用数据解析模块和仿真配置信息管理模块综合判断是解析报文还是回复报文，如果是解析报文，将仿真配置信息管理模块返回解析格式和数据缓存传递的一帧数据传递给数据解析模块，数据解析模块调用数据类型转换模块实现数据的接收、解析；如果是回复报文，将从仿真配置信息管理模块获取回复的消息格式以及数据推送至发送数据管理模块进行发送。

2.如权利要求1所述的多路总线数据仿真系统，其特征在于，当接收数据管理模块调用数据解析模块和仿真配置信息管理模块综合判断是解析报文还是回复报文，如果是解析报文，将仿真配置信息管理模块返回解析格式和数据缓存传递的一帧数据传递给数据解析模块，数据解析模块调用数据类型转换模块实现数据的接收、解析，并将原始数据、解析数据显示到界面；如果是回复报文，将从仿真配置信息管理模块获取回复的消息格式以及数据推送至发送数据管理模块进行发送，从而实现综合电子系统多总线通讯数据的仿真。

3.如权利要求1所述的多路总线数据仿真系统，其特征在于，发送数据时，多路总线数据仿真软件计算、填写长度和校验位，然后自动封装成二进制报文，通过手工发送或周期发送的方式，将二进制报文发送至总线；多路总线数据仿真软件实时监听选择的多路数据总线，当监听到数据时，自动找到回复的消息格式和填写的数据值，同时收集、统计历史接收数据，根据解析方式找到数据消息格式进行解析，自动封装成报文发送到目标总线，并将原始数据、解析数据显示到界面，从而实现基于总线通讯的设备仿真。

4.如权利要求1所述的多路总线数据仿真系统，其特征在于，多路总线数据仿真系统通过对应的数据总线与研制设备进行物理连接，以太网卡为计算机终端自带网卡连接被测设备，多路总线数据仿真系统软件安装、运行于计算机终端操作系统中。

5.如权利要求1所述的多路总线数据仿真系统，其特征在于，内置1553B板卡安装在计算机终端PCI插槽中连接被测设备，外接USB CAN控制盒通过USB电缆与计算机终端USB接口连接被测设备，外接RS232转RS485控制盒连接被测设备、外接RS232转RS422控制盒与计算机终端的串口连接被测设备。

6.如权利要求1所述的多路总线数据仿真系统，其特征在于，在多路总线数据仿真软件中配置仿真的总线信息、总线协议、解析方式、消息格式或自动回复信息，其中消息格式配置通过特有模型实现了动态消息生成，消息元素公式换算，完成配置后软件将以上信息存储到总线数据仿真库。

7.如权利要求1所述的多路总线数据仿真系统，其特征在于，当操作人员选定接收总线后，多路总线数据仿真软件实时监听选择的多路数据总线，当监听到数据时，将综合判断是解析还是自动回复，如果是解析，将根据解析方式找到数据消息格式进行解析，并将原始数据、解析数据显示到界面，同时收集、统计历史接收数据；如果是自动回复，将自动找到回复的消息格式和填写的数据值，并自动封装成报文发送到目标总线。

8.如权利要求1所述的多路总线数据仿真系统，其特征在于，多路总线数据仿真软件由功能层、应用服务层和驱动层构成，功能层是操作人员直接交互的功能界面，包括工程管理、仿真配置、数据发送和数据接收四大功能，其中工程管理又包括新建工程、打开工程、备份工程和关闭工程；

9.如权利要求8所述的多路总线数据仿真系统，其特征在于，仿真配置包括总线配置、协议配置、解析配置、消息格式配置；数据发送包括手工发送、周期发送；数据接收包括数据解析、数据接收、接收统计、自动回复。

10.如权利要求8所述的多路总线数据仿真系统，其特征在于，驱动层包括了供数据存储引擎读写的仿真配置数据，供数据总线引擎实现总线初始化和数据收发调用的以太网驱动、MIL-STD-1553B总线驱动、CAN总线驱动、RS232总线驱动、RS422总线驱动、RS485总线驱动。