CN106933570B - 一种基于插件技术的航天测发控软件平台 - Google Patents

Abstract

一种基于插件技术的航天测发控软件平台，包括平台内核、配置管理模块、插件管理模块、插件库。平台内核定义软件的集成方式、通讯接口以及软件主窗体与弹出窗体的布局风格，用于控制配置管理模块和插件管理模块工作；配置管理模块提供统一配置管理接口，在平台内核的控制下实现所有功能插件的参数装订；插件管理模块在平台内核的控制下实现插件的加载、注册、初始化以及卸载；插件库包括实现测发控各种业务逻辑功能的插件。本发明实现了软件功能的插件式开发与维护，解决了测发控类软件功能重叠带来重复工作、需求变更致使软件大幅修改等问题。

Description

一种基于插件技术的航天测发控软件平台

技术领域

本发明涉及一种基于插件技术的航天测发控软件平台，属于航天地面测发控类软件研制领域。

背景技术

当前航天领域快速发展，型号产品种类繁多，存在巨大的测试工作量，对地面测发控类软件需求量不断增加。测发控类软件可靠性要求高，各功能模块相对独立，不同测发控软件之间功能点重叠较多，非常适合采用插件技术进行软件架构设计与平台开发。

从文献中看，国内外插件式软件架构研究广泛，部分已实践应用的软件项目只针对特定领域，无法适应航天领域测发控类地面软件的特殊需求。因此，开发一种采用插件技术的航天测发控平台具有重要意义和实用价值。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于插件技术的航天测发控软件平台，实现了软件功能的插件式开发与维护，解决了测发控类软件功能重叠带来重复工作、需求变更致使软件大幅修改等问题。该软件架构将平台、通用功能、订制功能分离，提供了一种基于插件的自由组合开发模式。可大幅减少软件研制过程中的重复工作量，缩短测发控类软件的研制周期，增加插件的可复用性，提升软件研制的生产效率。

本发明的技术解决方案是：一种基于插件技术的航天测发控软件平台，包括：平台内核、配置管理模块、插件管理模块、插件库；

平台内核：定义软件的集成方式、通讯接口以及软件主窗体与弹出窗体的布局风格，用于控制配置管理模块和插件管理模块工作；

配置管理模块：提供统一配置管理接口，在平台内核的控制下实现所有已加载功能插件的参数装订；

插件管理模块：在平台内核的控制下实现插件库中插件的加载、注册、初始化以及卸载；

插件库：包括实现测发控各种业务逻辑功能的插件，同时支持插件动态添加；所述插件包括专用插件和公共插件，专用插件为实现软件特殊功能的模块，仅允许程序开发者变更，专用插件集成于平台内部，与平台内核一起编译运行；公共插件为满足测发控类软件公共需求的组件，能够打包发布，供系统平台动态加载；专用插件与公共插件接口一致。

所述公共插件采用文件级管理方式，公共插件依据平台内核提出的接口要求进行开发并编译为库文件，与XML配置文件一同打包发布，拷贝至公共插件安装目录中，实现公共插件的加载；如果不需要使用某个插件，在公共插件安装目录下删除相应文件即可实现公共插件的卸载。

所述插件管理模块在平台内核的控制下实现插件加载、注册和初始化的过程如下：

(1)系统启动时，平台内核通知插件管理模块加载插件库中所有专用插件；

(2)插件管理模块搜索所有专用插件文件，获取插件的版本和配置信息；

(3)插件管理模块依照配置信息进行所有专用插件的加载；

(4)加载完成后，插件管理模块向平台内核发送专用插件加载成功的确认信息；

(5)平台内核通知插件管理模块加载所有公共插件；

(6)插件管理模块加载公共插件安装目录；

(7)插件管理模块在指定目录下搜索所有用户订制的公共插件文件，获取插件的版本和配置信息；

(8)如果不能获取某个插件文件的正确版本或配置信息，则视为非法插件，予以过滤；

(9)插件管理模块依照配置信息进行所有合法公共插件的加载；

(10)插件管理模块将所有成功加载的专用插件和公共插件添加到插件注册表，实现统一管理；

(11)平台内核向插件管理模块发出初始化插件指令；

(12)插件管理模块将所有正常加载的插件初始化。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明软件实现基于Qt语言，支持Windows，Linux等操作系统，具有跨平台特性。

(2)采用平台内核、专用插件、公共插件的方式进行功能需求的解耦合，拓宽了整个系统的适用性，为平台与插件复用于其他型号软件提供了可能；

(3)通过插件技术使软件的功能模块在划分中的相互耦合性更少，功能模块具有更大的独立性，可以促进软件开发的并行性，在一定程度上缩短了软件的研发周期，为型号软件的快速开发提供技术支持；

(4)插件技术可以完成功能模块在系统中的替换、增加及减少等操作，对软件的升级和维护起到积极作用；

(5)软件架构在开发设计中具有一定的特殊性，在开发期间功能需求总是不断地发生着变化。基于插件技术的平台设计可以通多插件技术进行动态的替换、增加或减少功能插件，来解决软件结构设计开发中需求不确定性问题；

附图说明

图1为本发明架构图；

图2为插件加载、注册和初始化的流程图；

图3为用户根据使用场景及任务需求进行加载卸载示意图。

具体实施方式

插件技术是一门极具实用性的技术，能够提升软件的扩展性和适用性。插件(Plug‐in)是根据应用软件主程序接口要求所编写出来的程序。近年来，随着计算机技术与网络技术的发展，对应用软件的功能要求也越来越高、越来越细致。当一个软件发布以后，用户往往希望软件能为其特殊需要提供相应的特殊功能。利用插件技术可以实现在程序主体不被修改的基础之上，加强和拓展计算机软件的作用。计算机软件接口公开后，任何人都能够进行插件制作，并增加新的功能，随之把操作上的不便之处解决，从而实现软件开发的时效性。利用插件技术可设计出高度模块化、可定制的软件，同时使用插件技术能够提升软件并行开发效率、完成软件的快速集成、提升整个系统的可维护性。

本发明采用分层及面向对象的设计思想，提出一种基于插件技术的航天测发控软件平台，如图1所示，包括平台内核、配置管理模块、插件管理模块、插件库。测发控软件平台的底层开发语言为QT模块。

平台内核为本发明航天测发控软件平台的宿主程序，是平台的核心。定义了软件的集成方式、通讯接口以及软件主窗体与弹出窗体的布局风格。通讯接口是插件与宿主程序之间的通信基础。用于控制配置管理模块和插件管理模块工作。

日志记录功能在软件系统的调试和运行阶段起着非常重要的作用。在软件系统调试及排故中，日志可以帮助测试、排故人员定位和诊断错误，特别是对于一些偶发性的程序错误，利用日志往往可以快速有效地追踪和排查。本发明平台内核集成有日志模块组件，各插件共用此日志模块组件，避免了重复开发，实现了日志统一化管理。日志由低到高共分为DEBUG、INFO、WARN、ERROR和OFF 5个级别，日志的记录级别可由用户配置，选择OFF级别则代表关闭日志输出。日志模块组件在设计时采用单例设计模式，以保证日志类仅有一个实例。

配置管理模块提供统一配置管理接口，在平台内核的控制下实现所有已加载功能插件的参数装订。插件开发者可依据插件具体用途开放一定量的属性配置项，插件使用者可以在平台中自行配置插件并将配置结果进行保存以贴合使用场景及使用习惯的需求。

插件管理模块在平台内核的控制下实现插件库中插件的加载、注册、初始化以及卸载。插件管理模块使用单例模式，用以保证平台运行时整个系统内只有一个插件管理器的实例。插件管理模块与插件之间的通信采用观察者模式。

插件库包括实现测发控各种功能的插件。插件依照其实现方式可分为共享库(Shared object,so)和动态链接库(dynamic link library,dll)两种方案。So文件和dll文件分别针对Unix平台和Windows平台，都是具有一定功能的可执行软件模块，是实现软件组件重用的一种方法。库文件本身不能独立运行，只能输出变量、函数或类。

插件依照其功能趋向可分为专用插件和公共插件。专用插件与公共插件遵循平台定义的同一标准接口，由平台统一管理。插件通过XML格式的配置文件进行标识，配置文件包括插件的名称、版本、作者、单位、描述和类名。如下所示：

专用插件为实现某类型号软件特殊功能的模块，专用程度高，可复用程度低。如数据中心插件实现所有外部测试数据的收集、存储、处理和转发，不同型号系统方案不同，数据流不同，难以实现提炼和实现通用的数据处理逻辑。如需复用，往往需要代码级的修改，不同型号需要定制开发，因此将此类功能组件定义为专用插件，仅向程序开发者开放，向用户封闭。专用插件集成于平台内部，与平台内核一起编译运行。专用插件可以通过配置文件由开发人员进行裁剪。

公共插件为满足测发控类软件公共需求的组件，能够跨型号、跨系统使用，如心跳监测、时间同步、远程关机、起始电平打印等。此类插件不随平台一起编译，单独打包发布，供系统平台动态加载。公共插件管理采用简易方便的文件级管理方式。公共插件可依据平台提出的接口要求进行开发并编译为库文件，与XML配置文件一同拷贝至指定文件夹下即可实现公共插件的载入。如果不需要使用某个插件，在指定目录下删除相应文件即可完成。插件库集合中的插件数量将随着业务需求的变化而不断增加，插件功能的覆盖也会不断扩充和完善，既保证了整体软件可靠性，同时插件库亦可以作为技术成果进行累积。公共插件提供可视化的定制界面，由用户根据使用场景及任务需求进行加载、卸载，如图3所示。

本发明无论是专用插件还是公共插件，在接口的设计上，仅规定最为基础且通用的函数方法，即所有插件均需实现的接口函数有初始化函数initialize()，关闭函数close()，试验开始时的调用函数startExp()，试验结束时的调用函数stopExp()。

如图2所示，本发明实现插件加载、注册和初始化流程如下：

(1)系统启动时，平台内核通知插件管理模块加载插件库中所有专用插件；

(2)插件管理模块搜索所有专用插件文件，获取插件的版本和配置信息；

(3)插件管理模块依照配置信息进行专用插件的加载；

(4)加载完成后，插件管理模块向平台内核发送专用插件加载成功的确认信息；

(5)平台内核通知插件管理模块加载所有公共插件；

(6)插件管理模块加载公共插件安装目录；

(7)插件管理模块在指定目录下搜索所有用户订制的公共插件文件，获取插件的版本和配置信息；如果不能获取某个插件文件的正确版本或配置信息，则视为非法插件，予以过滤；

(8)插件管理模块依照配置信息加载所有合法公共插件；

(9)加载完成后，插件管理模块向平台内核发送公共插件加载成功的确认信息；

(10)插件管理模块将所有成功加载的专用插件和公共插件添加到插件注册表，实现统一管理；

(11)平台内核向插件管理模块发出初始化插件指令；

(12)插件管理模块将所有正常加载的插件初始化。

本发明平台采用插件技术实现，各个插件面向独立的测发控软件业务逻辑功能，使得系统的耦合性更低，有效缓解结构中资源的同步和互斥问题。提高了软件开发并行性，在平台搭建完善的基础上以开发插件的形式进行功能点的开发实现了多人并行的软件开发，缩短软件研制周期的同时大幅降低了功能点之间的耦合性，降低了整个软件的开发及调试难度。同时本发明实现了便捷的软件升级和维护，插件技术将软件功能的升级转变为软件插件的升级，使得整个平台更加灵活易扩展。本发明提升了整个平台的普遍适用性，提升了各个插件的复用性，对于不同任务趋向的测发控类软件，仅进行了插件的增删或者少量插件的开发便已可实现所需功能。

本发明为测发控类软件的运行提供了一个稳定的环境，为系统功能的集成、更新、管理提供一个有效的机制，为用户使用系统提供友好的界面。可显著提高航天型号测发控类软件的研制效率，减少需求变更给软件研发带来的重复工作量。面向业务逻辑的功能均通过插件管理模块加载插件的方式实现。这种设计方式不仅适应于现阶段测发控类软件的需求，也为之后移植整个平台用作其他功能提供了可能，为提高航天型号软件产品化水平打下了基础。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (3)

1.一种基于插件技术的航天测发控软件平台，其特征在于包括：平台内核、配置管理模块、插件管理模块、插件库；

平台内核：定义软件的集成方式、通讯接口以及软件主窗体与弹出窗体的布局风格，用于控制配置管理模块和插件管理模块工作；

配置管理模块：提供统一配置管理接口，在平台内核的控制下实现所有已加载功能插件的参数装订；插件开发者依据插件具体用途开放一定量的属性配置项，插件使用者可以在平台中自行配置插件并将配置结果进行保存以贴合使用场景及使用习惯的需求；

插件管理模块：在平台内核的控制下实现插件库中插件的加载、注册、初始化以及卸载；

插件库：包括实现测发控各种业务逻辑功能的插件，同时支持插件动态添加；所述插件包括专用插件和公共插件，专用插件为实现软件特殊功能的模块，仅允许程序开发者变更，专用插件集成于平台内部，与平台内核一起编译运行；公共插件为满足测发控类软件公共需求的组件，能够打包发布，供系统平台动态加载；专用插件与公共插件接口一致；

无论是专用插件还是公共插件，在接口的设计上，所有插件均需实现的接口函数有初始化函数initialize()，关闭函数close()，试验开始时的调用函数startExp()，试验结束时的调用函数stopExp()；

插件依照其实现方式分为共享库和动态链接库两种方案，共享库文件和动态链接库文件分别针对Unix平台和Windows平台，都是具有一定功能的可执行软件模块；

航天测发控软件平台基于Qt语言实现，支持Windows、Linux操作系统，具有跨平台特性。

2.根据权利要求1所述的一种基于插件技术的航天测发控软件平台，其特征在于：所述公共插件采用文件级管理方式，公共插件依据平台内核提出的接口要求进行开发并编译为库文件，与XML配置文件一同打包发布，拷贝至公共插件安装目录中，实现公共插件的加载；如果不需要使用某个插件，在公共插件安装目录下删除相应文件即可实现公共插件的卸载。

3.根据权利要求2所述的一种基于插件技术的航天测发控软件平台，其特征在于，所述插件管理模块在平台内核的控制下实现插件加载、注册和初始化的过程如下：

(1)系统启动时，平台内核通知插件管理模块加载插件库中所有专用插件；

(2)插件管理模块搜索所有专用插件文件，获取插件的版本和配置信息；

(3)插件管理模块依照配置信息进行所有专用插件的加载；

(4)加载完成后，插件管理模块向平台内核发送专用插件加载成功的确认信息；

(5)平台内核通知插件管理模块加载所有公共插件；

(6)插件管理模块加载公共插件安装目录；

(7)插件管理模块在指定目录下搜索所有用户订制的公共插件文件，获取插件的版本和配置信息；

(8)如果不能获取某个插件文件的正确版本或配置信息，则视为非法插件，予以过滤；

(9)插件管理模块依照配置信息进行所有合法公共插件的加载；

(10)插件管理模块将所有成功加载的专用插件和公共插件添加到插件注册表，实现统一管理；

(11)平台内核向插件管理模块发出初始化插件指令；

(12)插件管理模块将所有正常加载的插件初始化。

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