CN110083318B - 一种多cds实例集成的高性能座舱显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于综合式航空电子系统设计技术领域，涉及一种基于ARINC661的多CDS实例集成的高性能座舱显示系统；包含：分区操作系统模块、显示配置文件模块、IO通信模块、CDS软件模块、窗口管理模块、显示调度模块；分区操作系统模块为所述的座舱显示系统的集成平台，提供多个独立的物理隔离的分区，不同分区运行不同的CDS实例，每个CDS实例调用不同的显示配置文件，最终通过显示调度模块和窗口管理模块进行显示；本发明的系统通过在分区操作系统上的多个分区内运行多个CDS实例，将不同UA图层绘制在物理显示器上的不同区域内，在不同显示区域完成不同的绘制频率，提高了系统整体的显示性能表现。

Description

一种多CDS实例集成的高性能座舱显示系统

技术领域

本发明属于综合式航空电子系统设计技术领域，特别涉及一种基于ARINC661的多CDS实例集成的高性能座舱显示系统。

背景技术

随着航空电子系统的综合化程度的不断提高，人机交互的要求不断提升，座舱显示系统也向着开放式架构发展，ARINC661规范，将座舱显示系统分为UA(UserApplication，简称UA)和CDS(Cockpit Display System，简称CDS)两个功能模块，旨在将界面的显示功能和逻辑处理功能彻底隔离，提高显示系统的开放性和可移植性。一个复杂的座舱显示系统集成了多个UA分系统，所有UA系统的参数均需要在一个显示器上进行综合显示，现有的显示系统架构中，一个CDS实例需要负责多个UA画面的集成。在众多UA系统中，某些UA画面(画面A)相对简单，显示绘制耗时较短，如1个时间单位，而某些UA的画面(画面B)比较复杂，显示绘制耗时较长，如3个时间单位，CDS在集成显示时，无论对于画面A，还是画面B，性能开销均为4个时间单位，无形之中降低了对实时性要求较高的画面A的性能表现。

发明内容

本发明的目的是：提供一种多CDS实例集成的高性能座舱显示系统，以提高显示系统的整体性能表现。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：

一种多CDS实例集成的高性能座舱显示系统，所述的高性能座舱显示系统通过在分区操作系统上的多个分区内运行多个CDS实例，每个CDS实例通过不同的显示配置文件输入，将不同UA的图层绘制在物理显示器上的不同区域内，在不同显示区域完成不同的绘制频率。

所述的高性能座舱显示系统包含：分区操作系统模块、显示配置文件模块、IO通信模块、CDS软件模块、窗口管理模块、显示调度模块；

所述的分区操作系统模块为所述的座舱显示系统的集成平台，提供多个独立的物理隔离的分区，不同分区运行不同的CDS实例，每个CDS实例调用显示配置文件模块中的显示配置信息，即不同的显示配置文件，绘制不同的UA图层至不同的显示区域，最终通过显示调度模块和窗口管理模块进行显示。

所述的显示配置文件模块提供显示配置文件，静态存储在系统内存中，用于定义CDS软件模块集成显示UA图层时所需的显示配置信息，包括当前显示的窗口个数，每个窗口的位置和大小，以及每个窗口里面包含的UA图层的信息，包括UA的ID号和图层的ID号。

所述的IO通信模块用于维护CDS软件模块和UA之间的数据通信，通过可靠的协议，提供稳定的通信链路。

所述的CDS软件模块存在多个CDS实例，每个实例独立解析DF文件，形成静态的显示画面；独立实时接收处理IO通信模块发送的UA的ARINC661消息，动态地更新UA图层；然后根据加载的显示配置文件里定义的窗口信息，独立将UA图层绘制到指定的窗口里。

所述的窗口管理模块用于将多个CDS实例绘制的多个显示缓冲区中不同的区域截取出来，然后拼接成一个屏幕大小的缓冲区，进行最终显示。

所述的显示调度模块通过向CDS软件模块的多个CDS实例同时传递显示配置信息，运行时动态调整多个CDS实例显示画面的分配布局。

本发明的有益效果是：本发明的基于ARINC661的多CDS实例高性能集成方法，支持多个独立的CDS实例，分别负责在不同窗口区域显示绘制不同的UA图层，并显示在一个显示器上，在不同窗口区域实现不同的绘制频率；与现有技术相比，在硬件性能优化空间有限的情况下，通过在分区操作系统上运行多个ARINC661CDS实例，在显示器不同区域实现不同的绘制频率，使得实时性要求高且内容简单的画面显示性能得以从复杂画面中隔离出来，提高了系统整体的显示性能表现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施的技术方案，下面将对本发明的实例中需要使用的附图作简单的解释。显而易见，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图

图1为本发明的高性能座舱显示系统的系统逻辑框架示意图；

图2为本发明的高性能座舱显示系统的显示配置文件示意图；

图3为本发明的高性能座舱显示系统的系统工作机制示意图；

图4为本发明的高性能座舱显示系统的分区时间分配示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将详细描述本发明实施例的各个方面的特征。在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节，以便对本发明的全面理解。但是，对于本领域的普通技术人员来说，很明显的是，本发明也可以在不需要这些具体细节的情况下就可以实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例对本发明更好的理解。本发明不限于下面所提供的任何具体设置和方法，而是覆盖了不脱离本发明精神的前提下所覆盖的所有的产品结构、方法的任何改进、替换等。

下面结合附图描述本发明的多CDS实例集成的高性能座舱显示系统。

本发明提供的多CDS实例集成的高性能座舱显示系统，通过在分区操作系统上的多个分区内运行多个CDS实例，每个CDS实例通过不同的显示配置文件输入，将不同UA图层绘制在物理显示器上的不同区域内，在不同显示区域完成不同的绘制频率，将简单的UA图层绘制从性能瓶颈中解绑，优化提高整体性能表现。

如图1所示为本发明的多CDS实例集成的高性能座舱显示系统逻辑框架示意图，包含以下几个功能模块：分区操作系统模块、显示配置文件模块、IO通信模块、CDS软件模块、窗口管理模块、显示调度模块。

所述分区操作系统模块、IO通信模块、CDS软件模块、窗口管理模块、和显示调度模块驻留

在综合集成显示单元(Integrated Display Unit，简称IDU)内，运行于分区操作系统的不同分区，各个模块之间实现安全隔离。其中CDS软件模块存在多个CDS实例，每个实例运行于独立的分区。

通过分区操作系统的配置信息，将多个CDS实例的运行空间和时间进行灵活的配置，合理分配资源，提高系统性能表现。

所述显示配置文件模块，为不可运行的显示配置文件，静态存储在系统内存中，为CDS软件模块提供显示配置输入。显示配置文件中定义了CDS软件模块集成显示画面时所需的显示配置信息，包括当前显示的窗口个数，每个窗口的位置和大小信息，以及每个窗口里面包含的UA图层信息。CDS软件模块根据加载的显示配置信息确定当前在哪个位置显示哪些图层。

所述IO通信模块，介于UA和CDS软件模块之间，为CDS软件模块和UA之间的消息通信提供桥梁。系统运行中，IO通信模块负责维护和所有UA的通信，通过可靠的协议，维持稳定的通信，接收UA发送的ARINC661消息数据，并通过共享内存转发给CDS软件模块，同时通过共享内存接收CDS软件模块反馈的事件消息，输出给UA。

所述CDS软件模块，CDS软件模块存在多个CDS实例，每个CDS实例运行在分区操作系统的独立分区内，通过解析DF(Definition File，显示定义文件，简称DF)文件，形成静态的UA图层；通过共享内存实时接收处理IO通信模块收到的UA的ARINC661消息，动态地更新UA图层；然后根据显示配置文件模块提供的显示配置信息，将UA图层绘制到指定的窗口里。多个CDS实例通过加载不同的显示配置文件，达到窗口以及UA图层的绘制隔离，实现不同CDS实例在不同的窗口区域范围内，完成不同UA图层的绘制。

所述窗口管理模块，负责窗口画面的最终显示输出管理。CDS软件模块中的每个CDS实例维护一块独立的屏幕大小的显示缓冲区。各实例负责渲染各自显示缓冲区中的不同的窗口区域。窗口管理模块通过共享显示缓冲区的方式，获取多个CDS实例绘制的多个显示缓冲区，将多个显示缓冲区中不同的区域截取出来，然后拼接成一个屏幕大小的缓冲区，进行最终输出显示。

所述显示调度模块，负责整个系统显示画面的调度管理。显示配置文件模块的配置文件里定义了多个显示配置，不同的配置对应了不同的窗口及UA图层的组合；显示调度模块接收外设的输入，处理后转换成画面调度事件，通过共享内存向CDS软件模块中的多个CDS实例同时传递更新后的显示配置号，运行时动态调整多个CDS实例显示画面的分配布局，实现显示画面的调度管理。

为了更好地理解本发明，本发明的具体实施例详细描述如下：

如图2所示，本发明中显示配置文件包含4张表：

(1)显示配置表：罗列所有的显示配置。每个显示配置定义一种窗口组合，同一个配置里面不同窗口不能重合；对于显示配置i，其定义由窗口m和窗口n组合；m和n分别索引窗口表里面的窗口信息；

(2)窗口表：罗列所有的窗口信息。每个窗口定义了该窗口的显示区域：x-窗口起始x坐标，y-窗口起始y坐标，w-窗口宽度，h-窗口高度，以及窗口里面包含的图层索引：a和b；图层a和b分别索引图层表里面第a和第b个图层；

(3)图层表：罗列系统支持的所有图层信息。每个图层信息定义该图层所属的UA号(Uaid)，以及该图层的图层号(Layerid)；

(4)UA表：罗列系统支持的所有的UA信息，每个UA信息定义该UA的ID号，以及该UA的DF文件存储位置，CDS软件模块根据该存储位置加载DF文件；

CDS软件模块加载显示配置文件之后，根据显示配置文件里UA表信息，逐一加载DF文件，在内存中形成显示配置表、窗口表、图层表、UA表四个大表结构，并在表与表之间建立链接索引关系。

CDS软件模块中的每个CDS实例对应一个显示配置文件，多个显示配置文件之间满足如下条件：

1)显示配置表、窗口表、图层表、UA表的个数完全一致；

2)窗口表、图层表、UA表的内容完全一致；

3)显示配置表中，同一配置号中，定义的窗口不同，不能重合，但所有窗口定义能拼接成一个屏幕区域；

如图3所示，显示调度模块同时向CDS实例1和CDS实例2发送显示配置号k，CDS实例1根据加载的显示配置文件1，查找显示配置表中索引号为k的配置信息，得到窗口m；CDS实例2根据加载的显示配置文件2，查找显示配置号索引号为k的配置信息，得到窗口n；

CDS实例1获取窗口m中定义的UA图层信息，将UA1的图层1绘制到窗口m定义的显示区域，即左半屏；CDS实例2获取窗口n中定义的UA图层信息，将UA2的图层2绘制到窗口n定义的显示区域，即右半屏。

窗口管理模块，将显示配置文件中的显示配置表静态保存在程序内部，根据显示调度模块传来的当前显示配置号k，索引程序内部的静态显示配置表，得到窗口组合以及位置大小信息。然后从CDS实例1的显示缓冲区1中截取窗口m的显示数据，从CDS实例2的显示缓冲区2中截取窗口n的显示数据，拼接组合成整块显示缓冲区，送给GPU进行显示。

如图1所示，综合集成显示单元(IDU)内部集成两个处理板：图形处理板(简称GPM)、输入输出处理板(简称IOM)，每个处理板上运行一个分区操作系统，所述CDS软件模块、显示调度模块、窗口管理模块、IO通信模块运行在不同分区上。

多个CDS实例通过共享内存读取IO通信模块获取的UA的ARINC661消息，同样通过共享内存获取显示调度模块输出的显示配置号，获取当前显示配置，不同的CDS实例处理不同UA的ARINC661消息，并显示画面，窗口管理模块和多个CDS实例之间通过显示缓冲共享，截取各CDS实例的显示缓存，进行拼接渲染。

如图4所示，分区操作系统通过静态地配置多个CDS实例的时间分配，对负责不同复杂程度画面绘制的多个CDS实例配置不同的时间分配，以GPM上CDS实例1和CDS实例2为例：将GPM分区应用的运行周期设置在66ms，每个时间周期里，24ms分配给CDS实例1、12ms分配给CDS实例2、2ms分给显示窗口管理模块；同时通过显示配置文件的设计，将内容复杂但实时性要求不高的UA画面分配给CDS实例1，即使CDS实例1在24ms内无法完成复杂画面的绘制操作，时间周期扩展至132ms，无重要影响。但同时确保CDS实例2在12ms内完成简单UA画面的绘制操作。将CDS实例2的处理周期控制在66ms内，实现CDS实例1和CDS实例2性能隔离，在显示器的不同窗口区域完成不同的绘制频率。保证内容简单但实时性要求高的UA画面得以一直保持较高的交互实时性，提升显示系统的整体性能表现。

Claims (3)

1.一种多CDS实例集成的高性能座舱显示系统，其特征在于：所述的高性能座舱显示系统通过在分区操作系统上的多个分区内运行多个CDS实例，每个CDS实例通过不同的显示配置文件输入，将不同UA图层绘制在物理显示器上的不同区域内，在不同显示区域完成不同的绘制频率；

所述的高性能座舱显示系统包含：分区操作系统模块、显示配置文件模块、IO通信模块、CDS软件模块、窗口管理模块、显示调度模块；

所述分区操作系统模块为所述座舱显示系统的集成平台，提供多个独立的物理隔离的分区，CDS软件模块的多个CDS实例运行在不同的分区，每个CDS实例调用显示配置文件模块中的显示配置信息，最终通过显示调度模块和窗口管理模块进行显示；所述IO通信模块为维护CDS软件模块和UA之间的数据通信的模块；

所述的IO通信模块通信方式为：接收UA发送的ARINC661消息数据，并通过共享内存转发给CDS软件模块，同时通过共享内存接收CDS软件模块反馈的事件消息，输出给UA；

所述的显示配置文件模块为定义CDS软件模块集成显示UA图层时所需的显示配置信息的模块，静态存储在系统内存中；

所述的CDS软件模块加载DF文件，形成静态的UA图层；独立实时接收处理UA的ARINC661消息，动态地更新画面；然后根据加载的显示配置文件里定义的窗口信息，独立将UA图层绘制到指定的窗口里；

所述的窗口管理模块为负责窗口画面的最终显示输出管理的模块，将多个CDS实例绘制的多个显示缓冲区中不同的区域截取出来拼接成一个屏幕大小的缓冲区，进行最终显示；

所述的显示调度模块通过向CDS软件模块中的多个CDS实例同时传递显示配置信息，运行时动态调整多个CDS实例显示画面的分配布局；

所述显示配置信息包括当前显示的窗口个数，每个窗口的位置和大小信息，以及每个窗口里面包含的UA图层信息。

2.根据权利要求1所述的多CDS实例集成的高性能座舱显示系统，其特征在于：所述加载DF文件的具体过程为：CDS软件模块中的多个CDS实例，每个CDS实例独立解析DF文件。

3.根据权利要求1所述的多CDS实例集成的高性能座舱显示系统，其特征在于：所述UA图层信息包括UA的ID号和图层的ID号。

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