CN109189472A

CN109189472A - 一种指令和数据交互的方法、计算机设备及存储介质

Info

Publication number: CN109189472A
Application number: CN201810885440.8A
Authority: CN
Inventors: 姚雨晗; 陈勤; 黄兴宏; 张鹏飞; 闫捷
Original assignee: Beijing Institute of Electronic System Engineering
Current assignee: CASIC Space Engineering Development Co Ltd
Priority date: 2018-08-06
Filing date: 2018-08-06
Publication date: 2019-01-11

Abstract

本发明实施例提供一种指令和数据交互的方法、计算机设备及存储介质，对于不同的数据交互需求，只需改变接口函数的参数即可，因此具有更好的通用性和可扩展性。此外，两个系统交互的数据通过接口函数形式进行封装，并不是全局变量，避免了因为系统错误而误改数据的情况，系统运行的可靠性得到有效提高。

Description

一种指令和数据交互的方法、计算机设备及存储介质

技术领域

本发明涉及GNC系统与星务管理系统的交互。更具体地，涉及一种指令和数据交互的方法、计算机设备及存储介质。

背景技术

GNC系统和和星务管理系统(或称为数管系统)是卫星中两个重要的组成部分。在传统卫星中，这两个系统是独立设计的，即各自拥有自己的星载计算机和相应的软件系统，并且为提高系统的可靠性，两个系统分别有自己的备份计算机。这种设计的优点是两个系统通过硬件接口进行指令和数据交互，界面清晰，不容易出错。但是，这种设计的硬件设备多，不适用于空间资源本来就十分紧张的小卫星。

随着小卫星技术的快速发展，逐渐形成五大特点：质量轻、体积小、成本低、周期短、性能高，为实现这些特点，人们引入了许多新的设计思想和技术，如一体化设计思想和集成公用模块技术等等，目的是尽量减少硬件设备以减轻小卫星质量、降低成本、提高系统性能等。

基于“一体化”的设计思想，可将GNC软件和星务管理软件共同运行在一台星载机中，并另设一台星载机作为备份机使用。两个系统的软件运行在同一台计算机中，可以直接通过软件设计实现数据交换。例如，在探索一号卫星上，两个软件之间的数据交换通过共享的全局数据区来实现。当地面站发出遥控命令改变卫星姿控模式或修改某些控制参数时，星务管理软件将数据写到共享的全局数据区中，等待GNC软件来读取；另一方面，某些姿控计算结果要作为遥测参数下传到地面站，同样是写到全局数据区中，由星务管理软件读取并组帧下传。这种交互方式的优点是两个软件的数据交互极为简单，只要读取或写入全局变量即可。

出于一体化设计需求，将GNC软件和星务软件集成在一个计算机上，便涉及到两个软件的接口设计问题。最为直观的是采用探索一号卫星上的全局数据区方式，但这种方式主要有以下几点不足：

1)不同需求交互的数据类型、数据量必须提前约定好，且不同需求交互的数据类型和数据量往往不同，通用性和可扩展性差；

2)只能进行数据交互，不能进行指令交互，如发起自检、请求加断电等；

3)采用全局数据区形式的数据是不受保护的，对两个软件一直处于可见状态，难以保证不会因为软件错误而误改数据。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供一种指令和数据交互的方法，包括：

在两个系统中分别创建接口函数，所述接口函数可输入由多个不同性质参数形成的参数组合；

在该两个系统中分别设置用于存储至少一个所述参数组合的二维数组；

当一个系统要向另一个系统发送指令或数据时，所需参数组合顺次写入所述接口函数，并发起中断；

中断服务程序中，将通过接口函数传递的参数组合写入另一个系统的二维数组中，完成一个系统向另一个系统传递指令或数据，

另一个系统按照预设周期调用所述接口函数中的参数组合，执行每个参数组合形成的指令。

优选地，所述不同性质参数包括用户标识、命令码、数据长度以及数据首地址。

优选地，所述另一个系统按照预设周期调用所述接口函数中的参数组合，执行每个参数组合形成的指令包括：

根据用户标识和命令码执行操作；

根据数据首地址和数据长度读取所需数据。

优选地，当所述另一个系统执行指令结束后，所述方法还包括：

清除该已完成指令的参数组合，并调整二维数组的参数组合的队列。

优选地，当所述参数组合为多个时，采用先进先出的方式执行每个参数组合形成的指令。

优选地，所述二维数组的数组长度根据卫星具体任务数量和任务实时性要求确定。

本发明第二方面提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，

所述处理器执行所述程序时实现如上所述方法。

本发明第三方面提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述方法。

本发明的有益效果如下：

本发明提供的一种指令和数据交互的方法、计算机设备及存储介质，函数的输入参数有用户标识、命令码、交互数据的首地址以及数据长度。对于不同的数据交互需求，只需改变接口函数的参数即可，因此具有更好的通用性和可扩展性。此外，两个系统交互的数据通过接口函数形式进行封装，并不是全局变量，避免了因为系统错误而误改数据的情况，系统运行的可靠性得到有效提高。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明实施例中的系统产生中断的流程图。

图2示出本发明实施例中的GNC系统与星务管理系统的指令和数据交互的方法逻辑示意图。

图3示出适用于用来实现本发明实施例的终端设备或服务器的计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

本发明提供一种用于GNC系统与星务管理系统的指令和数据交互的方法，请结合图1，包括：

S1在两个系统中分别创建接口函数，所述接口函数可输入由多个不同性质参数形成的参数组合；

S2在该两个系统中分别设置用于存储至少一个所述参数组合的二维数组；

S3当一个系统要向另一个系统发送指令或数据时，所需参数组合顺次写入所述接口函数，并发起中断；

S4在中断服务程序中，将通过接口函数传递的参数组合写入另一个系统的二维数组Command中，完成一个系统向另一个系统传递指令或数据；

具体实施过程结合图2所示出的逻辑示意图，包括：

S11系统计时器根据预设周期判断是否到查询指令的时间，若到达，则执行S12，若未到达，则等待时间到；

S12查询系统中的二维数组Command，从第一行(i＝0)开始依次查询，若该行为空，则继续查询下一行(i＝i+1)，若非空，则执行指令，具体的，包括：

S121根据用户标识和命令码执行操作，包括根据数据首地址和数据长度读取所需数据；

S122判断查询二维数组并执行的时间是否已用完，若时间已用完，则挂起当前命令，执行S13，否则执行S123；

S123当前指令执行完成，以数据的形式表示指令执行结果，并调用接口函数反馈该执行结果，继续查询下一行指令，重复S12步骤；若下一行序号超过Command数组长度，则执行S13；

S13清除Command数组中已完成的参数组合，并按照先进先出的顺序调整数组的参数组合队列，指令执行程序运行结束，返回系统主程序。

本发明提供的一种用于GNC系统与星务管理系统的指令和数据交互的方法，函数的输入参数有用户标识、命令码、交互数据的首地址以及数据长度。对于不同的数据交互需求，只需改变接口函数的参数即可，因此具有更好的通用性和可扩展性。此外，两个系统交互的数据通过接口函数形式进行封装，并不是全局变量，避免了因为系统错误而误改数据的情况，系统运行的可靠性得到有效提高。

下面结合具体实例对本发明的步骤进行详细说明。

1、接口函数的定义

定义接口函数原型为void Fun_GetCmd(dev,cmd,lth,*data)。

其中，函数的输入参数如下：

dev——用户标识，表明该指令是与GNC软件算法有关的，还是与某个设备有关的，两个软件交互指令较多时，可用于快速分类；

cmd——命令码，表明具体是何指令，在软件设计阶段，列表说明；

lth——数据长度，即本次交互的数据大小；

*data——数据首地址，

一个系统(该系统在本实施例中为一个软件，下面不予赘述)通过调用接口函数向另一系统(软件)发起指令后，另一软件根据用户标识和命令码执行相关操作，并根据数据首地址和数据长度自行读取所需数据。另一软件执行结束后，再通过接口函数回复完成情况。

2、交互指令队列

在两个软件中分别设置一个存储指令的二维数组(记为Command[n][4])，数组大小为n×4。

数组每行的4个元素分别存储接口函数的4个输入参数，即代表一条指令。一个软件(如星务软件)调用接口函数后，便产生一个中断，该中断将接口函数中的输入参数按顺序填入另一个软件(如GNC软件)的数组中，如图1所示。

有多条指令待执行时，将指令信息存储在二维数组中，采用先进先出的方式依次执行指令。数组长度n的具体数值根据卫星具体任务需求确定，任务多或对实时性要求低，可取n较大，若任务简单或对实时性要求高，则取n较小。例如，某型卫星上选取n＝10，即可缓存10条指令待执行。

3、交互流程

每个软件各自按照一定周期(如500ms)从第一行开始读取数组Command[n][4]。根据数组中存储的本条指令的用户标识和命令码执行相关操作，对于有数据交互需求的，根据数据首地址和数据长度将数据读入软件中。

指令执行结束后，以数据的形式表示指令执行结果(如1表示完成正常，-1表示完成异常)，然后调用接口函数反馈执行结果，其中用户标识和命令码与数组中存储的一致，数据地址和数据长度与指令执行结果的数据一致。在卫星GNC软件和星务软件设计过程中，须根据任务需求设计调用接口函数的指令集，某型号简化的GNC软件指令集如下：

表1 GNC软件指令集

星务软件接收地面上传指令后，如上注轨道参数，须调用接口函数，并在输入参数中填充：dev＝3，cmd＝0x2B，lth＝30B，数据首地址*data须根据计算机的实际运行情况填写。调用该接口函数后，将产生中断，中断内将输入参数按顺序填充至GNC软件的Command[n][4]数组内，例如存入Command[0]中。GNC软件按照一定周期查询并按顺序执行Command[n][4]数组内的指令，则第一次查询便开始执行'轨道参数上注"指令。根据*data指示的数据地址，读取30B长度的数据，便可获得新上注的轨道参数。

本发明所提供的接口函数方式的指令和数据交互方式，不仅有效地解决了以上两个问题，而且接口函数定义了一种标准格式，两个软件都可以调用这一函数进行交互，具有通用化、模块化的优点。

通过改变输入参数确定具体指令，输入参数中的用户标识可以将指令集快速归类至软件算法相关还是各个设备相关，在通过命令码可以为每一类用户设置上百条指令，极大地扩充了指令集。对于涉及数据交互的指令(如修改GNC控制参数)，通过修改接口函数输入参数中的数据地址和数据长度告知对方软件；对于没有数据交互的指令(如发起惯导自检)，可将后两个输入参数设为0。与全局数据区的方式相比，通过函数调用的方式不仅兼顾了不同指令，而且可以有效地保护待交互的数据不会因为是全局变量而可能被误修改。

进一步的，本发明的一些具体实施例提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的由客户端执行的方法，或者，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的由服务器执行的方法。

下面参考图3，其示出了适于用来实现本申请实施例的终端设备或服务器的计算机设备300的结构示意图。

如图3所示，计算机设备300包括中央处理单元(CPU)301，其可以根据存储在只读存储器(ROM)302中的程序或者从存储部分308加载到随机访问存储器(RAM))303中的程序而执行各种适当的工作和处理。在RAM303中，还存储有系统300操作所需的各种程序和数据。CPU301、ROM302、以及RAM303通过总线304彼此相连。输入/输出(I/O)接口305也连接至总线304。

以下部件连接至I/O接口305：包括键盘、鼠标等的输入部分306；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分307；包括硬盘等的存储部分308；以及包括诸如LAN卡，调制解调器等的网络接口卡的通信部分309。通信部分309经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器310也根据需要连接至I/O接口306。可拆卸介质311，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器310上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装如存储部分308。

特别地，根据本发明的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明的实施例包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包括用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分309从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质311被安装。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发送。例如两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，他们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims

1.一种用于GNC系统与星务管理系统的指令和数据交互的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述不同性质参数包括用户标识、命令码、数据长度以及数据首地址。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述另一个系统按照预设周期调用所述接口函数中的参数组合，执行每个参数组合形成的指令包括：

根据用户标识和命令码执行操作；

根据数据首地址和数据长度读取所需数据。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，当所述另一个系统执行指令结束后，所述方法还包括：

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，当所述参数组合为多个时，采用先进先出的方式执行每个参数组合形成的指令。

6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述二维数组的数组长度根据卫星具体任务数量和任务实时性要求确定。

7.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，

所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6任一项所述方法。

8.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，

该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述方法。