CN106980560A - 一种基于icd数据库多总线协议测试及仿真方法和平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于ICD数据库多总线协议测试及仿真方法和平台，其中，所述方法包括：对各总线底层传输数据帧格式进行分析，统一各总线数据帧格式定义，确定标准树形结构；根据接收到的协议配置请求确定协议配置信息；接收外部数据，根据所述协议配置信息和所述确定的标准树形结构，生成与所述外部数据相匹配的ICD配置文件；根据生成的与所述外部数据相匹配的ICD配置文件对所述外部数据进行仿真测试，得到仿真测试结果。通过本发明实现了对多总线协议测试及仿真的统一配置管理。

Description

一种基于ICD数据库多总线协议测试及仿真方法和平台

技术领域

本发明属于仿真测试技术领域，尤其涉及一种基于ICD数据库多总线协议测试及仿真方法和平台。

背景技术

随着信息技术和计算机技术的发展，总线技术得到广泛推广和应用。相比于传统的信息传递技术，总线具有信息数字化、接口标准化的特点，采用总线技术可以大大简化系统的设计，尤其是在军用航天领域，广泛采用Flexray总线、CAN(Controller AreaNetwork，控制器局域网络)总线、1553B总线、RS-422总线、RS-485总线、LAN(Local AreaNetwork，局域网)总线等总线技术。

随着航天型号的不断发展，涉及的总线协议越来越多，不同总线传输的速率及带宽要求也越来越高，针对这些总线数据的处理和分析变得越来越复杂，因此，针对航天计算机系统中的多种总线数据，如何实现对多总线协议测试及仿真的统一配置管理显得尤为重要。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于ICD数据库多总线协议测试及仿真方法和平台，实现了对多总线协议测试及仿真的统一配置管理。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于ICD数据库多总线协议测试及仿真方法，包括：

对各总线底层传输数据帧格式进行分析，统一各总线数据帧格式定义，确定标准树形结构；

根据接收到的协议配置请求确定协议配置信息；

接收外部数据，根据所述协议配置信息和所述确定的标准树形结构，生成与所述外部数据相匹配的ICD配置文件；

根据生成的与所述外部数据相匹配的ICD配置文件对所述外部数据进行仿真测试，得到仿真测试结果。

在上述基于ICD数据库多总线协议测试及仿真方法中，所述对各总线底层传输数据帧格式进行分析，统一各总线数据帧格式定义，确定标准树形结构，包括：

对各总线底层传输数据帧格式进行分析，确定各总线的共有属性；其中，所述共有属性包括：总线协议ID字段、DLC字段、数据字段和状态字段

根据确定的共有属性，统一各总线数据帧格式定义，确定标准树形结构。

在上述基于ICD数据库多总线协议测试及仿真方法中，所述标准树形结构包括：总线配置结构和数据字段结构；其中，总线配置结构由总线协议ID字段、DLC字段和状态字段组成，数据字段结构由用户定义的参数数据组成；其中，所述参数数据包括如下参数中的至少一种：速度、高度、故障状态、温度、振动、压力、过载、噪声和冲击。

在上述基于ICD数据库多总线协议测试及仿真方法中，还包括：

依据所述标准树形结构，将工程、总线、设备、接口、数据库、数据段和参数七个层次数据结构作为总线通信协议和数据的描述，生成ICD数据库。

在上述基于ICD数据库多总线协议测试及仿真方法中，在生成ICD数据库时，将总线类型作为所述标准树形结构中的第一层节点；将同一总线类型的不同帧格式作为所述标准树形结构中的第二层节点；将每个字段内所包含的信号的属性信息作为所述标准树形结构中的第三层节点。

在上述基于ICD数据库多总线协议测试及仿真方法中，所述根据接收到的协议配置请求确定协议配置信息，包括“

根据接收到的协议配置请求所请求配置的总线协议，确定总线数据帧的消息、参数、消息类型、字长单位、消息名称、DLC长度、起始位置和ID字段配置；

将所述消息与所述参数进行绑定，确定已完成消息绑定的参数对应的传感器配置、变换器配置和量纲配置；

根据确定的总线数据帧的消息、参数、消息类型、字长单位、消息名称、DLC长度、起始位置、ID字段配置、已完成消息绑定的参数，以及已完成消息绑定的参数对应的传感器配置、变换器配置和量纲配置，生成协议配置信息。

在上述基于ICD数据库多总线协议测试及仿真方法中，所述接收外部数据，根据所述协议配置信息和所述确定的标准树形结构，生成与所述外部数据相匹配的ICD配置文件，包括：

根据所述确定的标准树形结构，对所述协议配置信息进行重配置，生成与所述外部数据相匹配的ICD配置文件。

在上述基于ICD数据库多总线协议测试及仿真方法中，消息类型和字长单位分别作为所述标准树形结构的第一层节点属性；其中，所述消息类型用于指示消息的总线类型；所述字长单位用于指示参数数据的字长单位；

已完成消息绑定的参数，以及，已完成消息绑定的参数对应的传感器配置、变换器配置和量纲配置分别作为所述标准树形结构的第二层节点属性；其中，所述已完成消息绑定的参数用于识别总线消息中的参数数据，形成参数与消息的映射关系；所述已完成消息绑定的参数对应的传感器配置、变换器配置和量纲配置，用于指示参数相关公式计算和量纲单位信息；

所述消息名称、DLC长度、起始位置和ID字段配置分别作为所述标准树形结构的第三层节点属性；其中，所述消息名称用于指示消息所属的总线；所述DLC长度用于指示消息下所绑定参数的数据长度；所述起始位置用于指示消息下所绑定参数在消息帧中的位置；所述ID字段配置用于指示消息的物理含义。

在上述基于ICD数据库多总线协议测试及仿真方法中，所述生成的与所述外部数据相匹配的ICD配置文件，包括：与Flexray总线数据相匹配的第一配置文件、与CAN总线数据相匹配的第二配置文件、与1553B总线数据相匹配的第三配置文件、与RS-422总线数据相匹配的第四配置文件、与RS-485总线数据相匹配的第五配置文件、以及、与LAN总线数据相匹配的第六配置文件。

本发明还公开了一种基于ICD数据库多总线协议测试及仿真平台，其包括：

树结构确定模块，用于对各总线底层传输数据帧格式进行分析，统一各总线数据帧格式定义，确定标准树形结构；

协议配置模块，用于根据接收到的协议配置请求确定协议配置信息；

ICD配置模块，接收外部数据，根据所述协议配置信息和所述确定的标准树形结构，生成与所述外部数据相匹配的ICD配置文件；

测试模块，用于根据生成的与所述外部数据相匹配的ICD配置文件对所述外部数据进行仿真测试，得到仿真测试结果。

本发明具有以下优点：

本发明所述的基于ICD数据库多总线协议测试及仿真平台方案，实现了对多总线协议测试及仿真的统一配置管理，提高了总线数据协议配置及测试仿真的通用性和可维护性，可广泛应用于多总线协议配置的仿真及测试，易于管理、编辑和分发。

其次，本发明所述的方案可以在一台工业控制计算机上实现对现有的多总线测试仿真平台的简化和改造，使其适用于箭上设备的总线测试仿真任务，不仅可以降低测试任务的成本，而且可以极大的提高总线测试任务的便利性，确保飞行任务的圆满完成。该方案可以广泛应用于通信、载人航天等领域的总线测试及仿真工作。

附图说明

图1是本发明实施例中一种基于ICD数据库多总线协议测试及仿真方法的步骤流程图；

图2是本发明实施例中一种基于ICD数据库多总线协议测试及仿真平台的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公共的实施方式作进一步详细描述。

本发明公开了一种基于ICD(Interface Control Document，接口控制文件)数据库多总线测试及仿真配置方法能够对航天领域多种常用总线数据进行灵活配置。通过对Flexray、CAN、1553B、RS-422、RS-485、LAN等总线数据帧格式进行分析，利用总线协议ID字段、DLC字段、数据字段和状态字段等共性特点，统一总线数据帧格式定义形成标准树形结构；根据标准树形结构生成对应于不同总线数据的ICD配置文件，形成包含通用测试模板的ICD数据库。最后，运用通用处理函数自动将结构体的参数内容与通用测试模板匹配，完成仿真测试验证工作。

在本实施例中，ICD数据库设计将工程、总线、设备、接口、数据库、数据段和参数七个层次数据结构作为总线通信协议和数据的描述。本发明所述的ICD数据库设计与传统ICD接口文件难于管理不同，首先ICD数据库设计是以数据库为核心，同时利用XML(ExtensibleMarkup Language，可扩展标记语言)标签语言建模技术，将总线配置信息和数据字段信息按系统需求写入数据库中，通过对数据库的配置完成系统拓扑结构的组建和总线协议的设计，易于管理、编辑和分发。

其中，本发明所述的基于ICD数据库多总线测试及仿真配置方法可以依托于一种基于ICD数据库多总线测试及仿真配置平台实现。

参照图1，示出了本发明实施例中一种基于ICD数据库多总线协议测试及仿真方法的步骤流程图。在本实施例中，所述基于ICD数据库多总线协议测试及仿真方法，包括：

步骤101，对各总线底层传输数据帧格式进行分析，统一各总线数据帧格式定义，确定标准树形结构。

在本实施例中，可以对各总线底层传输数据帧格式进行分析，确定各总线的共有属性；其中，所述共有属性包括：总线协议ID(Identity，身份标识号码)字段、DLC(DataLength of Contents，数据内容长度)字段、数据字段和状态字段。根据确定的共有属性，统一各总线数据帧格式定义，确定标准树形结构。

优选的，所述标准树形结构可以包括：总线配置结构和数据字段结构。其中，总线配置结构由总线协议ID字段、DLC字段和状态字段组成，数据字段结构由用户定义的参数数据组成；其中，所述参数数据包括如下参数中的至少一种：速度、高度、故障状态、温度、振动、压力、过载、噪声和冲击等。

在本发明的一优选实施例中，还可以依据所述标准树形结构，将工程、总线、设备、接口、数据库、数据段和参数七个层次数据结构作为总线通信协议和数据的描述，生成ICD数据库。其中，在生成ICD数据库时，可以将总线类型作为所述标准树形结构中的第一层节点；将同一总线类型的不同帧格式作为所述标准树形结构中的第二层节点；将每个字段内所包含的信号的属性信息作为所述标准树形结构中的第三层节点。也即，Flexray、CAN、1553B、RS-422、RS-485等总线类型在第一层节点，而每一个数据帧内所包含的数据段是测试系统的通信字段单元，将数据帧内每个字段作为树中的第二层节点；每个字段内所包含的信号是测试系统通信的最基本参数单元，其起始位置、DLC长度以及ID字段作为树中的第三层节点。

步骤102，根据接收到的协议配置请求确定协议配置信息。

在本实施例中，可以根据接收到的协议配置请求所请求配置的总线协议，确定总线数据帧的消息、参数、消息类型、字长单位、消息名称、DLC长度、起始位置和ID字段配置；并，将所述消息与所述参数进行绑定，确定已完成消息绑定的参数对应的传感器配置、变换器配置和量纲配置；最后，根据确定的总线数据帧的消息、参数、消息类型、字长单位、消息名称、DLC长度、起始位置、ID字段配置、已完成消息绑定的参数，以及已完成消息绑定的参数对应的传感器配置、变换器配置和量纲配置，生成协议配置信息。

优选的，消息类型和字长单位分别作为所述标准树形结构的第一层节点属性；其中，所述消息类型用于指示消息的总线类型；所述字长单位用于指示参数数据的字长单位。已完成消息绑定的参数，以及，已完成消息绑定的参数对应的传感器配置、变换器配置和量纲配置分别作为所述标准树形结构的第二层节点属性；其中，所述已完成消息绑定的参数用于识别总线消息中的参数数据，形成参数与消息的映射关系；所述已完成消息绑定的参数对应的传感器配置、变换器配置和量纲配置，用于指示参数相关公式计算和量纲单位信息。所述消息名称、DLC长度、起始位置和ID字段配置分别作为所述标准树形结构的第三层节点属性；其中，所述消息名称用于指示消息所属的总线；所述DLC长度用于指示消息下所绑定参数的数据长度；所述起始位置用于指示消息下所绑定参数在消息帧中的位置；所述ID字段配置用于指示消息的物理含义。

步骤103，接收外部数据，根据所述协议配置信息和所述确定的标准树形结构，生成与所述外部数据相匹配的ICD配置文件。

在本实施例中，可以根据所述确定的标准树形结构，对所述协议配置信息进行重配置，生成与所述外部数据相匹配的ICD配置文件。

优选的，生成的与所述外部数据相匹配的ICD配置文件包括但不仅限于：与Flexray总线数据相匹配的第一配置文件、与CAN总线数据相匹配的第二配置文件、与1553B总线数据相匹配的第三配置文件、与RS-422总线数据相匹配的第四配置文件、与RS-485线数据相匹配的第五配置文件、以及、与LAN总线数据相匹配的第六配置文件。也即，可以为每一个总线数据帧设计一个配置文件。

步骤104，根据生成的与所述外部数据相匹配的ICD配置文件对所述外部数据进行仿真测试，得到仿真测试结果。

本实施例所述的基于ICD数据库多总线协议测试及仿真方法，利用测试仿真平台的通用测试模板，总线数据帧的各个参数和对应ICD数据库中的参数信息一致；系统运行后首先由仿真测试程序中的通用数据处理函数根据ICD数据库内容生成总线数据结构体，然后程序运用通用处理函数自动将结构体的参数内容在通用测试模板上生成，用户可以在配置文件中指定参数控件的类型、大小、范围等信息。可见，本实施例所述的基于ICD数据库多总线协议测试及仿真方法具有一定的通用性和适用性：当用户的测试需求和软件ICD协议发生变化时，开发人员只需要更改配置文件即能满足需求；当发生协议格式变化或者通信原理修改，只需要改动相应这种总线的通用处理函数即可，不需要针对这类总线的每一个数据帧单独进行修改处理，提高了开发和维护的效率。

基于上述方法实施例，本实施例还公开了一种基于ICD数据库多总线协议测试及仿真平台。在本实施例中，所述基于ICD数据库多总线测试及仿真配置平台，将总线接口定义和数据描述按工程、总线、设备、接口、数据块、数据段和参数七个层次存储在数据库中，其实质是用数据库来定义各接口间的关系以及接口间的通信协议，通过数据库的配置完成系统拓扑结构的组建。此外，平台制定统一的UI配置界面和测试仿真策略，对外提供统一的数据处理接口，采用组态化的人机交互界面，解决了以往测试仿真通用性和可维护性差的弊端，而且配置文件可支持多用户并行录入，为试验过程节省了大量的人力，同时也保证了参数的正确性，保证多总线协议的测试仿真配置过程的顺利进行。

在本实施例中，所述基于ICD数据库多总线协议测试及仿真平台可以部署于测试仿真工控机中，完成仿真测试信息及总线协议属性的配置功能和数据管理功能，同时测试仿真工控机部署测试仿真软件完成数据的显示、测试和仿真功能。

优选的，在本实施例中，可以将总线的数据帧和非总线的数据包统一抽象成平台的消息，将总线的数据参数和非总线的数据参数统一抽象成信号。其中，协议配置就是根据协议的帧结构，配置所述信号在消息中进行数据排布，数据处理软件可以根据不同的帧结构设计来加载并找到不同的信号位置来进行数据的解析。

参照图2，示出了本发明实施例中一种基于ICD数据库多总线协议测试及仿真平台的结构框图。在本实施例中，所述基于ICD数据库多总线协议测试及仿真平台，包括：

树结构确定模块201，用于对各总线底层传输数据帧格式进行分析，统一各总线数据帧格式定义，确定标准树形结构。

协议配置模块202，用于根据接收到的协议配置请求确定协议配置信息。

在本实施例中，所述协议配置模块202具体可以用于：完成测试仿真参数的配置、传感器数据配置、变换器数据配置、量纲配置、视图界面配置、数据绑定配置、总线协议配置和试验权限配置等，得到最终的协议配置信息。也即，通过协议配置模块202可以实现针对试验的权限、参数、总线及网络协议等信息在任意状态下的配置和调度。

具体的，可以通过仿真参数配置模块，配置总线测试中总线参数描述信息；通过传感器数据配置模块，配置参数工程值计算方法描述信息；通过变换器数据配置模块，配置参数所需变换器计算方法描述信息；通过量纲配置模块，配置参数量纲单位描述信息；通过视图界面配置模块，配置测试及仿真UI测试界面输出形式描述信息；通过数据绑定配置模块，配置总线协议帧格式与参数映射方法描述信息；通过总线协议配置模块，配置总线协议帧ID、DLC等属性描述信息；通过试验权限配置模块，配置使用和浏览权限描述信息。

ICD配置模块203，接收外部数据，根据所述协议配置信息和所述确定的标准树形结构，生成与所述外部数据相匹配的ICD配置文件。

测试模块204，用于根据生成的与所述外部数据相匹配的ICD配置文件对所述外部数据进行仿真测试，得到仿真测试结果。

在本发明的一优选实施例中，所述基于ICD数据库多总线协议测试及仿真平台还可以包括：

ICD数据库模块，用于通过加载数据库XML文件，将不同总线协议的二进制实时数据转换成同一协议的格式描述。

数据库访问接口模块，用于根据测试仿真项目的总线协议格式要求为数据接收模块提供协议格式访问接口。

数据接收模块，用于利用数据采集板卡将总线上出现的数据采集存储并送至数据块预处理模块。

数据块预处理模块，用于利用命令字/数据等特征的消息帧映射功能，将配置信息映射至本模块(数据块预处理模块)中，并按照选定的ICD配置文件对接收的数据进行识别和解码，为总线数据处理做准备。

总线数据处理模块，用于生成实时解析Perl脚本，对实时数据进行解析处理，得到十进制的工程值，并送至显示控件输出模块。

显示控件输出模块，用于按照指定UI界面要求进行UI数据输出。

数据文件输出模块，用于按照指定文本格式文件要求进行文本格式输出。

综上所述，本发明所述的基于ICD数据库多总线协议测试及仿真平台方案，实现了对多总线协议测试及仿真的统一配置管理，提高了总线数据协议配置及测试仿真的通用性和可维护性，可广泛应用于多总线协议配置的仿真及测试，易于管理、编辑和分发。

其次，本发明所述的方案可以在一台工业控制计算机上实现对现有的多总线测试仿真平台的简化和改造，使其适用于箭上设备的总线测试仿真任务，不仅可以降低测试任务的成本，而且可以极大的提高总线测试任务的便利性，确保飞行任务的圆满完成。该方案可以广泛应用于通信、载人航天等领域的总线测试及仿真工作。

本说明中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，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。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种基于ICD数据库多总线协议测试及仿真方法，其特征在于，包括：

对各总线底层传输数据帧格式进行分析，统一各总线数据帧格式定义，确定标准树形结构；

根据接收到的协议配置请求确定协议配置信息；

接收外部数据，根据所述协议配置信息和所述确定的标准树形结构，生成与所述外部数据相匹配的ICD配置文件；

根据生成的与所述外部数据相匹配的ICD配置文件对所述外部数据进行仿真测试，得到仿真测试结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对各总线底层传输数据帧格式进行分析，统一各总线数据帧格式定义，确定标准树形结构，包括：

对各总线底层传输数据帧格式进行分析，确定各总线的共有属性；其中，所述共有属性包括：总线协议ID字段、DLC字段、数据字段和状态字段

根据确定的共有属性，统一各总线数据帧格式定义，确定标准树形结构。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述标准树形结构包括：总线配置结构和数据字段结构；其中，总线配置结构由总线协议ID字段、DLC字段和状态字段组成，数据字段结构由用户定义的参数数据组成；其中，所述参数数据包括如下参数中的至少一种：速度、高度、故障状态、温度、振动、压力、过载、噪声和冲击。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：

依据所述标准树形结构，将工程、总线、设备、接口、数据库、数据段和参数七个层次数据结构作为总线通信协议和数据的描述，生成ICD数据库。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在生成ICD数据库时，将总线类型作为所述标准树形结构中的第一层节点；将同一总线类型的不同帧格式作为所述标准树形结构中的第二层节点；将每个字段内所包含的信号的属性信息作为所述标准树形结构中的第三层节点。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据接收到的协议配置请求确定协议配置信息，包括“

根据接收到的协议配置请求所请求配置的总线协议，确定总线数据帧的消息、参数、消息类型、字长单位、消息名称、DLC长度、起始位置和ID字段配置；

将所述消息与所述参数进行绑定，确定已完成消息绑定的参数对应的传感器配置、变换器配置和量纲配置；

根据确定的总线数据帧的消息、参数、消息类型、字长单位、消息名称、DLC长度、起始位置、ID字段配置、已完成消息绑定的参数，以及已完成消息绑定的参数对应的传感器配置、变换器配置和量纲配置，生成协议配置信息。

7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述接收外部数据，根据所述协议配置信息和所述确定的标准树形结构，生成与所述外部数据相匹配的ICD配置文件，包括：

根据所述确定的标准树形结构，对所述协议配置信息进行重配置，生成与所述外部数据相匹配的ICD配置文件。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

消息类型和字长单位分别作为所述标准树形结构的第一层节点属性；其中，所述消息类型用于指示消息的总线类型；所述字长单位用于指示参数数据的字长单位；

已完成消息绑定的参数，以及，已完成消息绑定的参数对应的传感器配置、变换器配置和量纲配置分别作为所述标准树形结构的第二层节点属性；其中，所述已完成消息绑定的参数用于识别总线消息中的参数数据，形成参数与消息的映射关系；所述已完成消息绑定的参数对应的传感器配置、变换器配置和量纲配置，用于指示参数相关公式计算和量纲单位信息；

所述消息名称、DLC长度、起始位置和ID字段配置分别作为所述标准树形结构的第三层节点属性；其中，所述消息名称用于指示消息所属的总线；所述DLC长度用于指示消息下所绑定参数的数据长度；所述起始位置用于指示消息下所绑定参数在消息帧中的位置；所述ID字段配置用于指示消息的物理含义。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成的与所述外部数据相匹配的ICD配置文件，包括：与Flexray总线数据相匹配的第一配置文件、与CAN总线数据相匹配的第二配置文件、与1553B总线数据相匹配的第三配置文件、与RS-422总线数据相匹配的第四配置文件、与RS-485总线数据相匹配的第五配置文件、以及、与LAN总线数据相匹配的第六配置文件。

10.一种基于ICD数据库多总线协议测试及仿真平台，其特征在于，包括：

树结构确定模块，用于对各总线底层传输数据帧格式进行分析，统一各总线数据帧格式定义，确定标准树形结构；

协议配置模块，用于根据接收到的协议配置请求确定协议配置信息；

ICD配置模块，接收外部数据，根据所述协议配置信息和所述确定的标准树形结构，生成与所述外部数据相匹配的ICD配置文件；

测试模块，用于根据生成的与所述外部数据相匹配的ICD配置文件对所述外部数据进行仿真测试，得到仿真测试结果。