CN110286966B - 嵌入式系统中多个子系统的对接方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及子系统对接技术领域。本发明实施例提供一种嵌入式系统中多个子系统的对接方法及装置，其中该方法包括：获取由嵌入式系统待执行的功能流程，其中所述嵌入式系统包括多个子系统；根据所述功能流程，确定在所述多个子系统之间的功能接口关系；获取各个子系统所选用的通信数据特征，并根据所述通信数据特征和所述功能接口关系构建相应的功能接口数据表；根据所述功能接口数据表，在所述多个子系统之间执行对接操作。由此，能够实现自动生成对应功能流程设计的动态的子系统交互关系，提高接口开发效率和集成效率。

Description

嵌入式系统中多个子系统的对接方法及装置

技术领域

本发明涉及系统接口技术领域，具体地涉及一种嵌入式系统中多个子系统的对接方法及装置。

背景技术

现代大型复杂嵌入式系统(例如飞机、武器系统等)研发属于典型系统工程实践。系统工程从总体研制需求出发，通过对系统的组成要素(各个子系统元素)、功能点、关键质量特性(性能指标和安全性稳定性等)、交互行为(内部接口)和人机接口(外部接口)等方面进行研究设计，并将结果以需求规格形式下发给各级子系统进行研制，最终将各子系统集成形成整机。系统工程的目的是使系统总体设计部门和子系统承包商之间的关系协调，子系统之间的集成运行协作良好，以实现总体的最优设计。

在传统的系统设计过程中，子系统组成是核心设计任务，系统总体的功能点、性能指标和七性等内容会根据架构模型上的子系统交互关系进行分配和下发形成子系统的功能、性能等需求。但是，对于每个子系统的接口，尤其是功能接口，主要依赖经验式的功能接口数据表(简称FICD)进行维护。FICD由接口关系和数据构成，作为示例，FICD接口说明可以是：从A子系统传递到B子系统，并且A子系统所采用的是数据类型1(int)，而B子系统所采用的是数据类型2(string)。

当各个分包商进行研发时，其生产的设备进行组装用的电气接口主要基于总体部门的FICD，因此FICD的准确性是保证后期成功集成的关键要素之一。

但是，本申请的发明人在实践本申请的过程中发现传统的经验式的FICD维护和管理方法至少存在如下的问题：

其一，由于业务的变化和技术的进步，总系统的架构是不断优化的，此类优化会直接导致子系统间的交互关系的变化，从而导致接口关系的变化，例如，会导致原来存在接口关系的两个子系统之间可能不再通信；但是，原本并不关联的两个子系统之间会因为优化设置而需要增加新的接口关系。

其二，目前基于模型架构的系统设计方法能够令各子系统之间传递的数据更加精简而高效，而传统的根据经验式的所固设的FICD数据定义已经无法满足当前基于模型架构的系统设计的要求。并且，由于传统的基于经验式的接口管理方法很难快速捕获到这些变革，导致系统集成阶段需要花费大量的人力、物力和财力完成电气接口的调试工作，使产品进入市场的时间大大延期。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种嵌入式系统中多个子系统的对接方法及装置，用以至少解决目前相关技术中根据经验所固设的FICD数据定义已经无法满足当前基于模型架构的系统设计的要求的问题。

为了实现以上目的，本发明一方面提供一种嵌入式系统中多个子系统的对接方法，包括：获取由嵌入式系统待执行的功能流程，其中所述嵌入式系统包括多个子系统；根据所述功能流程，确定在所述多个子系统之间的功能接口关系包括：通过显示控制模块接收用户操作，以确定与所接收的用户操作相对应的目标姿态；基于姿态传感器系统，采集所述当前姿态；基于姿态控制子系统接收所述目标姿态和所述当前姿态，并生成相应的姿态变换控制指令；基于动作执行子系统接收所述姿态变换控制指令，并执行对应于所述姿态变换控制指令的姿态调整操作；获取各个子系统所选用的通信数据特征，并根据所述通信数据特征和所述功能接口关系构建相应的功能接口数据表；根据所述功能接口数据表，在所述多个子系统之间执行对接操作，其中所述通信数据特征为功能接口数据表中所需要的参数类型。

可选的，所述功能流程定制于所述嵌入式系统的至少一种应用场景。

可选的，所述至少一种应用场景包括设备姿态调整场景，其中针对所述设备姿态调整场景的功能流程包括：获取设备所期望的目标姿态；采集所述设备的当前姿态；根据所述目标姿态和所述当前姿态确定姿态变换模式，并生成相应的姿态变换控制指令；根据所述姿态变换控制指令调整所述设备的姿态。

可选的，当所述功能流程发生变化时，该方法还包括：根据经变化后的功能流程，重新确定在所述多个子系统之间的功能接口关系；以及根据所重新确定的功能接口关系，更新所述功能接口数据表。

可选的，所述获取各个子系统所选用的通信数据特征包括：采集所述各个子系统进行数据交互时所产生的交互数据；对所采集的交互数据进行词性分析，以确定所述各个子系统所选用的通信数据特征，其中所述通信数据特征包括数据类型。

本发明实施例另一方面提供一种嵌入式系统中多个子系统的对接系统，包括：流程获取单元，用于获取由嵌入式系统待执行的功能流程，其中所述嵌入式系统包括多个子系统；接口关系确定单元，用于根据所述功能流程，确定在所述多个子系统之间的功能接口关系，其包括：操作接收模块，用于通过显示控制模块接收用户操作，以确定与所接收的用户操作相对应的目标姿态；姿态采集模块，用于基于姿态传感器系统，采集所述当前姿态；姿态变换指令生成模块，用于基于姿态控制子系统接收所述目标姿态和所述当前姿态，并生成相应的姿态变换控制指令；姿态调整模块，用于基于动作执行子系统接收所述姿态变换控制指令，并执行对应于所述姿态变换控制指令的姿态调整操作；特征获取单元，用于获取各个子系统所选用的通信数据特征，并根据所述通信数据特征和所述功能接口关系构建相应的功能接口数据表；对接执行单元，用于根据所述功能接口数据表，在所述多个子系统之间执行对接操作，其中所述通信数据特征为功能接口数据表中所需要的参数类型。

可选的，所述功能流程定制于所述嵌入式系统的至少一种应用场景，以及所述至少一种应用场景包括设备姿态调整场景，其中针对所述设备姿态调整场景的功能流程包括：获取设备所期望的目标姿态；采集所述设备的当前姿态；根据所述目标姿态和所述当前姿态确定姿态变换模式，并生成相应的姿态变换控制指令；根据所述姿态变换控制指令调整所述设备的姿态。

可选的，该系统还包括：表格更新单元，用于根据经变化后的功能流程，重新确定在所述多个子系统之间的功能接口关系，以及，根据所重新确定的功能接口关系，更新所述功能接口数据表。

通过上述技术方案，通过获取功能流程，并解析所获取的功能流程对应的功能接口关系，进而建立功能接口数据表和执行对接操作；相比于因经验而固设的接口关系，本公开能够实现接口关系随着功能流程而进行多样化的调整，更易于接口关系的维护和管理，提升了系统接口的开发效率和集成效率。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：图1是本发明一实施例的嵌入式系统中多个子系统的对接方法的流程图；

图2是本发明一实施例的嵌入式系统中多个子系统的对接方法中针对设备姿态调整场景的功能流程的流程图；

图3示出的是本发明一实施例的基于架构模型的复杂系统功能接口生成方法的原理流程图；

图4示出的是以飞机设计各层接口为例的用于产生FICD工作原理图；

图5示出的是本发明实施例中的系统功能逻辑运行流程图示意图；

图6示出的是本发明实施例中进行了泳道切割后的功能点分配示意图；

图7示出的是本发明实施例中根据功能分配关系图得出的接口交互关系示意图；

图8示出的是本发明实施例中通过词性分析法而得到接口数据的原理流程图；

图9是本发明一实施例的嵌入式系统中多个子系统的对接系统的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

如图1所示，本发明一实施例的嵌入式系统中多个子系统的对接方法，包括：S11、获取由嵌入式系统待执行的功能流程，其中嵌入式系统包括多个子系统。

其中，嵌入式系统可以是被应用于诸如飞机的各类设备中，在此对其应不加以限制；另外，嵌入式系统中具有多个子系统，其通过相互配合以实现特定功能，例如，嵌入式系统中可以包括处理子系统、显示子系统和动作子系统，其中显示子系统显示信息以供用户触摸，处理子系统处理信息，之后由动作子系统执行动作。

本发明实施例的执行主体可以是任意的控制器或处理器；例如，一方面，其可以是对嵌入式系统中已有的控制器或处理器进行在硬件或软件上的改进，以用于执行本发明实施例中所述的嵌入式系统中多个子系统的对接方法；另一方面，其还可以是额外附加至嵌入式系统的新的控制器或处理器，以用于执行本发明实施例中所述的嵌入式系统中多个子系统的对接方法；且都属于本发明的保护范围内。

关于功能流程的获取方式，一方面，其可以是根据用户输入而获取的，例如在嵌入式系统进行接口升级或调整时，工作人员可以是通过交互操作输入相应的功能流程；另一方面，其还可以是在嵌入式系统中定义了多个功能流程，当从第一工况切换到第二工况时，其会使得系统自动切换执行不同的功能流程。

S12、根据功能流程，确定在多个子系统之间的功能接口关系。

在本实施例中，能够依据所获取的功能流程来自主确定对应的功能接口关系，使得功能接口关系不再是固设的，以及子系统之间的对接方式能够更加灵活。

S13、获取各个子系统所选用的通信数据特征，并根据通信数据特征和功能接口关系构建相应的功能接口数据表。

其中，通信数据特征可以是表示功能接口数据表(又称FICD)中所需要的各种参数类型，例如其可以是数据类型(int或string)等。进而，利用通信数据特征和功能接口关系来构建相应的功能接口数据表。

示例性地，其可以是通过以下方式来构建相应的功能接口数据表：采集各个子系统进行数据交互时所产生的交互数据；对所采集的交互数据进行词性分析，以确定各个子系统所选用的通信数据特征，其中该通信数据特征包括数据类型。由此，通过词性分析技术的应用，能够自动确定各子系统所选用的通信数据特征。

S14、根据功能接口数据表，在多个子系统之间执行对接操作。

在本发明实施例中，通过获取功能流程，并解析所获取的功能流程对应的功能接口关系，进而建立功能接口数据表和执行对接操作；相比于固设的接口关系，本实施例能够实现接口关系随着功能流程而进行多样化的调整，更易于接口关系的维护和管理，缩减产品的上市周期。

在一些实施方式中，功能流程定制于嵌入式系统的至少一种应用场景，例如应用场景与功能流程之间可以是一一对应的。通过本发明实施例，可以在不同的应用场景下分别调用不同的功能流程，以实现不同的子系统对接方式，操作方便。

作为示例，应用场景可以是包括设备姿态调整场景，相应地，如图2所示出的是针对设备姿态调整场景的功能流程包括：

S21、获取设备所期望的目标姿态。

其中，可以是接收用户输入，从而得到设备(例如飞机)所期望的目标姿态。

S22、采集设备的当前姿态。

S23、根据目标姿态和当前姿态确定姿态变换模式，并生成相应的姿态变换控制指令。

S24、根据姿态变换控制指令调整设备的姿态。

相应地，其可以是通过以下方式来确定功能接口关系：通过显示控制模块接收用户操作，以确定与所接收的用户操作相对应的目标姿态；基于姿态传感器系统，采集当前姿态；基于姿态控制子系统接收目标姿态和当前姿态，并生成相应的姿态变换控制指令；基于动作执行子系统接收姿态变换控制指令，并执行对应于姿态变换控制指令的姿态调整操作。相应地，功能接口关系可以是“显示控制模块和姿态传感器系统-姿态控制子系统-动作执行子系统”，由此能够得出功能流程相对应的接口关系。

作为进一步的优化，在功能流程发生变化之后，还可以是执行针对功能接口数据表的更新操作；具体的，可以是当功能流程发生变化时，根据经变化后的功能流程，重新确定在多个子系统之间的功能接口关系，以及，根据所重新确定的功能接口关系，更新功能接口数据表。因此，可以是当功能流程发生变化时，自动控制更新功能接口数据表，进而自动更新子系统之间的接口关系。

图3所示出的是本发明一实施例的基于架构模型的复杂系统功能接口生成方法，通过功能架构模型的方式定义系统的组成要素，并将各个功能点及性能要素等内容分配到子系统上，形成可视化的子系统交互关系。再通过OODA和词性分析法等手段定义各个功能点产生或者消耗的数据类型。并根据这种动态的子系统交互关系以及数据类型生成子系统间的功能接口数据表。这种方法大大改进了传统的接口管理工作，使得接口对象和接口数据类型随着系统架构设计的变化而变化，大大提高了子系统之间电气接口的开发效率和集成效率，为新产品可以快速集成验证并推向市场提供了有力的支撑。如图3所示，嵌入式系统中多个子系统的对接方法包括：

S31、定义系统功能逻辑运行流程图。

具体的，可以根据系统的研制要求和运营场景，分析系统的运行任务剖面，并分析和定义系统功能逻辑流程图，以飞机调整姿态为例，其功能流程片段为：设置调整目标->获取当前姿态信息->分析姿态变换模式->生成变换控制指令->调整机翼扰流板；

S32、定义系统架构并进行功能分配。

具体的，定义子系统组成，用带泳道的活动图重新分配S31中得到的系统功能点到各个子系统。以S31中的样例功能流程为例，可以将设置调整目标分配给显控系统，获取当前姿态信息分配给传感器系统，分析姿态变换模式和生成变换控制指令分配给飞控系统，调整机翼扰流板分配给液压系统；

S33、定义子系统间功能接口交互关系。

具体的，功能分配以泳道图来表达，每个泳道代表一个子系统，分配进该泳道的功能形成该功能到目标泳道子系统的分配。根据带泳道的活动图切割算法，得出跨泳道的模型中有功能交互的子系统，形成二者的接口关心定义。以S32中的分配方式为例，经过这种分配方式后，自然得到了显控系统、传感器系统到飞控系统的接口关系以及飞控系统到液压系统的接口关系。如果系统架构发生了变化，将其中的分析姿态变换模式和生成变换控制指令分别分配给飞控系统和航电系统，则这个设计上的变化带来了飞控和航电系统的新接口关系，并且飞控到液压系统的接口关系也由新的航电到液压系统的接口关系所取代。由此可见，子系统间的接口关系是随着设计改变而改变的，由设计数据进行自动化的维护可以避免人工肉眼观察来维护准确得多——因为飞机设计是及其复杂的，而人眼难免会造成接口的遗漏。

S34：定义接口交互数据。

具体的，根据词性分析法，对有功能交互关系的两个子系统的交互功能进行数据生成和消耗的分析，形成接口数据定义。以S32中的获取当前姿态信息这个功能为例，它的输出自然就应该是姿态信息，这个信息根据传感器系统和飞控系统间的接口关系，会传递给飞控系统。

S45：结合接口关系定义和接口数据定义，自动生成接口关系数据表。

在本发明实施例中，根据系统架构定义(即有多少个子系统要素组成)，将功能点流程图进行分割，形成分配至各个子系统的功能需求，由此产生的跨子系统的功能交互形成接口关系定义，由词性分析法得出各个功能点产生和消耗的数据，进而形成接口数据定义；最终，根据接口关系和接口数据生成功能接口数据表FICD，从而解决了接口难以管理、难以传递和后期集成效率低的问题。

如图4所示是FICD产生的工作原理图(以飞机系统为例，其中A和C为外部系统，B为飞机系统)：首先根据系统运营关系分析形成系统A、B、C之间的交互关系，得出系统B的外部接口数据表SFICD；然后根据功能架构模型方法，对系统B进行功能分解和分配，根据子系统分配结果定义FICD；将特定的FICD打包形成接口需求下发给分包商进行设计；分包商的设计结果包括FICD(电气接口)最终交付给总体单位用于组装。

如图5所示，系统的功能点定义由活动图设计得来：该活动图基于特定的系统任务剖面，根据完成该任务的系统功能点之间的逻辑关系形成基于功能点的流程图；

如图6所示，当确定一种系统架构之后，根据架构的划分将功能点分配到代表着各个子系统的泳道中；

如图7所示，根据泳道切割后的结果，分析各个子系统之间的交互关系，形成交互关系图，在该图中，红色部分表示两个系统之间存在接口关系；

如图8所示，根据词性分析法，得出跨泳道的两个功能之间传递的数据类型，形成接口数据；最后，根据图7和8的结果，并结合FICD的格式要求，生成标准FICD文件，写入FICD管理数据库。

因此，通过本发明实施例能够至少实现如下的效果：其一，本实施例中的接口关系数据表FICD是根据架构模型自动生成的，不需要人工维护；其二，本实施例中的FICD可以对各个子系统承包商形成接口开发需求规范；其三，本实施例中的方法还提高了系统集成阶段的效率。

如图9所示，本发明一实施例的嵌入式系统中多个子系统的对接系统90，包括：流程获取单元901，用于获取由嵌入式系统待执行的功能流程，其中所述嵌入式系统包括多个子系统；接口关系确定单元902，用于根据所述功能流程，确定在所述多个子系统之间的功能接口关系；特征获取单元903，用于获取各个子系统所选用的通信数据特征，并根据所述通信数据特征和所述功能接口关系构建相应的功能接口数据表；对接执行单元904，用于根据所述功能接口数据表，在所述多个子系统之间执行对接操作。

在一些实施方式中，所述功能流程定制于所述嵌入式系统的至少一种应用场景，以及所述至少一种应用场景包括设备姿态调整场景，其中针对所述设备姿态调整场景的功能流程包括：获取设备所期望的目标姿态；采集所述设备的当前姿态；根据所述目标姿态和所述当前姿态确定姿态变换模式，并生成相应的姿态变换控制指令；根据所述姿态变换控制指令调整所述设备的姿态。

在一些实施方式中，所述接口关系确定单元902包括：操作接收模块(未示出)，用于通过显示控制模块接收用户操作，以确定与所接收的用户操作相对应的目标姿态；姿态采集模块(未示出)，用于基于姿态传感器系统，采集所述当前姿态；姿态变换指令生成模块(未示出)，用于基于姿态控制子系统接收所述目标姿态和所述当前姿态，并生成相应的姿态变换控制指令；姿态调整模块(未示出)，用于基于动作执行子系统接收所述姿态变换控制指令，并执行对应于所述姿态变换控制指令的姿态调整操作。

在一些实施方式中，该系统90还包括：表格更新单元905，用于根据经变化后的功能流程，重新确定在所述多个子系统之间的功能接口关系，以及，根据所重新确定的功能接口关系，更新所述功能接口数据表。

关于本发明实施例的嵌入式系统中多个子系统的对接系统的更多的细节，可以参照上文针对嵌入式系统中多个子系统的对接方法的描述，并能取得与上述的嵌入式系统中多个子系统的对接方法相同或相应的技术效果，故在此便不再赘述。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (8)

1.一种嵌入式系统中多个子系统的对接方法，包括：获取由嵌入式系统待执行的功能流程，其中所述嵌入式系统包括多个子系统；根据所述功能流程，确定在所述多个子系统之间的功能接口关系包括：通过显示控制模块接收用户操作，以确定与所接收的用户操作相对应的目标姿态；基于姿态传感器系统，采集当前姿态；基于姿态控制子系统接收所述目标姿态和所述当前姿态，并生成相应的姿态变换控制指令；基于动作执行子系统接收所述姿态变换控制指令，并执行对应于所述姿态变换控制指令的姿态调整操作；获取各个子系统所选用的通信数据特征，并根据所述通信数据特征和所述功能接口关系构建相应的功能接口数据表；根据所述功能接口数据表，在所述多个子系统之间执行对接操作，其中所述通信数据特征为功能接口数据表中所需要的参数类型。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述功能流程定制于所述嵌入式系统的至少一种应用场景。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述至少一种应用场景包括设备姿态调整场景，其中针对所述设备姿态调整场景的功能流程包括：获取设备所期望的目标姿态；采集所述设备的当前姿态；根据所述目标姿态和所述当前姿态确定姿态变换模式，并生成相应的姿态变换控制指令；根据所述姿态变换控制指令调整所述设备的姿态。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述功能流程发生变化时，该方法还包括：根据经变化后的功能流程，重新确定在所述多个子系统之间的功能接口关系；以及根据所重新确定的功能接口关系，更新所述功能接口数据表。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获取各个子系统所选用的通信数据特征包括：采集所述各个子系统进行数据交互时所产生的交互数据；对所采集的交互数据进行词性分析，以确定所述各个子系统所选用的通信数据特征，其中所述通信数据特征包括数据类型。

6.一种嵌入式系统中多个子系统的对接系统，包括：流程获取单元，用于获取由嵌入式系统待执行的功能流程，其中所述嵌入式系统包括多个子系统；接口关系确定单元，用于根据所述功能流程，确定在所述多个子系统之间的功能接口关系，其包括：操作接收模块，用于通过显示控制模块接收用户操作，以确定与所接收的用户操作相对应的目标姿态；姿态采集模块，用于基于姿态传感器系统，采集当前姿态；姿态变换指令生成模块，用于基于姿态控制子系统接收所述目标姿态和所述当前姿态，并生成相应的姿态变换控制指令；姿态调整模块，用于基于动作执行子系统接收所述姿态变换控制指令，并执行对应于所述姿态变换控制指令的姿态调整操作；特征获取单元，用于获取各个子系统所选用的通信数据特征，并根据所述通信数据特征和所述功能接口关系构建相应的功能接口数据表；对接执行单元，用于根据所述功能接口数据表，在所述多个子系统之间执行对接操作，其中所述通信数据特征为功能接口数据表中所需要的参数类型。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述功能流程定制于所述嵌入式系统的至少一种应用场景，以及所述至少一种应用场景包括设备姿态调整场景，其中针对所述设备姿态调整场景的功能流程包括：获取设备所期望的目标姿态；采集所述设备的当前姿态；根据所述目标姿态和所述当前姿态确定姿态变换模式，并生成相应的姿态变换控制指令；根据所述姿态变换控制指令调整所述设备的姿态。

8.根据权利要求6所述的系统，其中，该系统还包括：表格更新单元，用于根据经变化后的功能流程，重新确定在所述多个子系统之间的功能接口关系，以及，根据所重新确定的功能接口关系，更新所述功能接口数据表。

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