CN113965468B - 一种公共框架网络设计方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及航空机载产品集成测试领域，为一种公共框架网络设计方法，包括把框架解耦成若干个独立的功能组件，每一功能组件作为一个节点，节点与节点之间采用CIA网络进行通讯；在CIA网络内记录各节点的接口信息、订阅信息、发布信息，节点从CIA网络中获取其他节点的接口信息、订阅信息、发布消息的信息；节点把需要发布的信息封装并发送至CIA网络内，通过CIA网络获取发布信息并发送至对应的节点，接收方的节点接收到对应消息后，发送至对应的功能组件，功能组件按照接收到的数据启动相应的处理线程对功能组件执行相应的控制程序。具有提高网络运行效率，能够满足系统各种复杂需求的技术效果。
Description
技术领域
本申请属于航空机载产品集成测试领域，特别涉及一种公共框架网络设计方法。
背景技术
随着航空产品的不断发展，大型复杂集成类产品成为飞机性能与功能的核心，而航空大型复杂集成类产品的测试技术也随之变革。在特定的航空产品集成测试的领域中，基于WebService建立的测试环境网络，已经不能满足机载设备接口复杂且规模较大、同时要求具备数据管理、任务调度、数据监控、分析、存储等大量功能组件，系统结构较为复杂的需求，且机载设备测试要求的信号传输实时性得不到满足。
现有设备多采用紧耦合的方式进行系统的控制，直接在代码中写入某个公共服务实现的调用，这就使应用服务器中容器和公共服务的演化相互依赖，比如当公共服务实现给容器的调用方法改变后，容器中的调用代码也需要相应的修改，由此带来了很高的维护代价；另一方面也不能用用服务器根据企业应用的需求，动态地配置或订制公共服务的实现，譬如对于事务服务，有的应用服务器用于希望其具有较快的事务处理速度而无需过多的事务处理附加功能，有的用户则恰好相反，同时由于该容器已经在代码中硬性地绑定某一确定的公共服务的实现，而用户不可能直接修改应用服务器中的对应代码，这就使得应用服务器无法根据用户的不同需求集成不同的事务服务实现、
因此需要设计一种新的测试环境，以提高运行效率、满足系统复杂需求。
发明内容
本申请的目的是提供了一种公共框架网络设计方法，以解决现有技术中测试环境网络运行效率低、难以满足系统各种复杂需求的技术问题。
本申请的技术方案是：一种公共框架网络设计方法，包括，把框架解耦成若干个独立的功能组件，每一功能组件作为一个节点，节点与节点之间采用CIA网络进行通讯；在CIA网络内记录各节点的接口信息、订阅信息、发布信息，节点从CIA网络中获取其他节点的接口信息、订阅信息、发布消息的信息；节点把需要发布的信息封装并发送至CIA网络内，通过CIA网络获取发布信息并发送至对应的节点，接收方的节点接收到对应消息后，发送至对应的功能组件，功能组件按照接收到的数据启动相应的处理线程对功能组件执行相应的控制程序。
优选地，还包括，所述CIA网络记录向各时钟同步网口发动时钟同步信息，各节点从CAI网络中获取时钟同步信息，各功能组件在获取时钟同步信息后按照同一时间基准进行工作。
优选地，所述CIA网络的控制方法包括，收集各节点内所有集成数据、IO接口数据，形成数据网络信息；获取时钟同步信息、数据网络信息，将时钟同步信息广播到所有时钟同步网口；接收节点的订阅和/或发布信息，调用数据网络信息，控制该信息发送至对应的节点内。
优选地，采用中间件技术CORBA协议实现节点信息的订阅和/或发布；采用中间件技术DDS协议实现数据网络信息的收集；采用1588以太网时钟同步协议和IRIG-B协议实现所有时钟同步网口的时钟同步。
优选地，功能组件设置适配器实现与CIA网络的适配，所述适配器内设置AP1进行控制，所述适配器通过AP1提供适配器与功能组件、CIA与适配器的接口定义；API一方面能够接收功能组件内的数据并发送至CIA网络、另一方面能够接收CIA网络的数据，并发送至功能组件内。
优选地，所述CIA网络内汇集所有集成测试数据、IO接口数据，将所有数据形成一个全局可见的“共享内存”空间，CIA网络对“共享内存”空间设置订阅和发布服务，功能组件通过接口函数完成对数据Reader或Writer的定制，然后使用Reader或Writer实现对数据的接收和发送。
优选地，所述时钟同步网络利用GPS时钟产生授时信息广播到所有时钟同步网口，并采用IEEE1588与IRIG-B级联方式，将时钟同步信号下发到带IRIG-B接口的I/O板卡以进行时钟同步；与所述时钟同步网络相连的网络节点在发送数据时需要标注时间戳。
优选地，每个节点在设置时，先将本节点需要订阅信息、接口信息发送至CIA网络内，实现登记，在各节点需要订阅信息、接口信息时，先向CIA网络内获取订阅此消息节点的所有信息。
一种公共接口框架网络控制系统，包括，控制网络，用于根据接收上位机、下位机的控制指令，调用相应的适配模块；数据网络，用于集成测试过程中各功能组件间的接口信息、订阅和发布消息的信息，封装成用于订阅和发布的适配模块；时钟同步网络，用于调用数据模块内相应的适配模块信息将授时信息广播到所有的时钟同步网口，下发到对应的I/O板卡，确保所有时钟同步网口采用同一时间。
优选地，功能组件与网络控制系统之间通过适配器完成与控制网络的适配，适配器内设置API，所述API包括API函数管理模块、主逻辑调度模块、网络通信模块；所述API函数管理模块提供适配器与功能组件之间的API接口定义，并传递数据给主逻辑调度模块，所述主逻辑调度模块实现数据的初始化、发送、接收和退出，所述网络通信模块通过接口函数实现数据的收发。
本申请的一种公共框架网络设计方法，通过将框架解耦形成多个节点，任意节点之间仅通过CIA网络进行对应数据的处理，通过绑定，使得节点之间仅通过设定完成的订阅与发布业务相关联，测试过程中实验数据或故障不会影响其余的设备，从而有效提高了系统运行的效率，能够满足复杂要求。
优选地，通过将CIA网络分成控制网络、数据网络和时钟同步网络，即保证了数据的同步性，对于不同的信号，采用不同的网络来处理，从而有效保证数据运行的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请实施例一整体配合结构示意图；
图2为本申请实施例一整体流程结构示意图；
图3为本申请实施例一上位机的配置结构示意图；
图4为本申请实施例一下位机的配置结构示意图；
图5为本申请实施例二的系统结构示意图。
1、控制网络；2、数据网络；3、时钟同步网络；4、适配器；5、API函数管理模块；6、主逻辑调度模块；7、网络通信模块。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
实施例一，一种公共框架接口网络设计方法，如图1、2、5所示，包括：
步骤S100，把框架解耦成若干个独立的功能组件，每一功能组件作为一个节点，节点与节点之间采用CIA网络进行通讯；
步骤S200，在CIA网络内记录各节点的接口信息、订阅信息、发布信息，节点从CIA网络中获取其他节点的接口信息、订阅信息、发布消息的信息；
步骤S400，节点把需要发布的信息封装并发送至CIA网络内，通过CIA网络获取发布信息并发送至对应的节点，接收方的节点接收到对应消息后，发送至对应的功能组件，功能组件按照接收到的数据启动相应的处理线程对功能组件执行相应的控制程序。
通过CIA网络的设置，将每个上位机或下位机均设置成一个单独的节点，在进行某一设备的调试时，由于该设备仅与其对应的上位机发生关系，上位机将控制信息发送至CIA网络，CIA网络将该控制信息单独发送至该设备，而设备调试产生的信息又通过CIA网络单独发送至对应的上位机，而整个过程中集成测试环境中的其余功能组件均不参与其中，因此在某个设备发生故障时，也不会对其它的设备造成影响，使得各软件模块之间松耦合，从而便于独立调试和隔离故障。
由于各设备能够单独调试，有效提升了开发效率，并且各设备仅需要设置与CIA网络对应的接口函数，即可使用CIA网络，使得系统具备较强的可扩展性。同时各个设备的机载网络不需要发生改变，借助成熟技术，从而有效提高了系统的可靠性和稳定性。而当某些设备需要满足一些复杂需求时，同样可以将信息发布至CIA网络内，仅需对应的上位机接收该信息并根据该信息作为对应的调整，能够比较方便地满足其需求。
在每个计算机节点中，CIA体现为一组后台任务，进行数据传输管理，对每个应用CIA体现为一组应用接口，供应用调用，实现数据访问。
优选地，还包括，步骤S300，所述CIA网络记录向各节点发动时钟同步信息，各节点从CAI网络中获取时钟同步信息，各功能组件在获取时钟同步信息后按照同一时间基准进行工作。
对所有功能组件均采用统一的时间基准，确保时序的正确性，并且设备在进行测试时，需要保证时间的同步，否则难以测量到准确的数据，甚至有可能发出错误，因此时钟同步的设置，保证了数据测量的精度，提高了开发的效率。
优选地，CIA网络的控制方法包括，
收集各节点内所有集成数据、IO接口数据，形成数据网络2信息；
获取时钟同步信息、数据网络2信息，将时钟同步信息广播到所有时钟同步网口；
接收节点的订阅和/或发布信息，调用数据网络2信息，控制该信息发送至对应的节点内。
通过该设置，将CIA网络分成了三个单独的模块，第一个模块用于总控设备与各测试设备间的控制指令和状态汇报的传输，为控制网络1；另一个模块用于集成测试过程中各设备间的信号数据传输，为数据网络2；最后一个模块用于激励各设备间的时钟同步，确保所有设备在一个时间基准在进行工作，为时钟同步网络3。三个单独的模块件仅存在相互的调用关系，这样CIA网络在进行命令或者数据或者时间的传递的效率大幅提高，并且不会相互干扰，发生故障。其中控制网络1与数据网络2之间的配合类似于处理器和存储器。
其中，控制网络1的控制指令和配置数据包括但不限于：接口仿真模型的起停步状态控制、I/O接口的参数配置和控制、配线连接关系控制、被测设备电源通断控制、数据采集和存储配置、数据激励、故障注入、系统的状态获取。
其中数据网络2接入的网络节点包括但不限于：集成测试管理计算机、数据采集记录计算机、飞行仿真计算机、虚拟座舱、仿真模型计算机、IO接口计算机。
时钟同步网络3接入的网络节点包括但不限于：主控计算机、集成测试数据监控计算机、IO接口仿真计算机、采集计算机。
以数据传输的角度来说明，平台中存在两类网络，即机载网络和集成测试环境网络，CIA用于集成测试环境网络的构建。
优选地，控制网络1、数据网络2、时钟同步网络3均选用以太网作为传输介质。
优选地，将控制网络1和数据网络2中存在的各类型数据以及提取、调用、采集、分析等服务，依据不同的用途形成相对固定的抽象数据模型。在进行CIA网络升级或者改造时能够继续使用，因此具备广阔的提升空间。
优选地，控制网络1采用中间件技术CORBA协议实现，数据网络2采用中间件技术DDS实现，时钟同步网络3采用1588以太网时钟同步协议和IRIG-B协议实现，上述网络均预留接口，供第三方设备或远程控制终端接入。
在以太网协议的基础上封装公用对象请求代理程序体系结构CORBA，采用服务、请求时方式实现控制，被控对象如仿真系统、数据采集系统均作为Server，控制类软件作为Client，控制软件发送一个请求，服务端相应请求实现控制。
优选地，功能组件设置适配器4实现与控制网络1的适配，适配器4内设置API进行控制，适配器4通过API提供与适配器4与功能组件、CIA与适配器4的接口定义。API一方面能够接收功能组件内的数据并发送至CIA网络、另一方面能够接收CIA网络数据，并发送至功能组件内。
适配器4的设置使得上位机与下位机与CIA网络的网络接口交互更为简单，上位机对下位机的控制更为方便，从而有效提高开发效率。
其中适配器4的配置包括客户端配置、服务端配置。
如图3所示，客户端配置：控制网络1的上位机适配相对简单，因为CORBA可以通过远程调用的方法进行远程服务的调用，因此在客户端只需要进行方法调用，方法的具体实现在下位机机型。
以仿真系统为例，仿真系统上位机内设置有仿真控制、在线调参、模式切换等模块，其通过控制网络1实现对仿真件的开始、停止以及状态切换等操作，仿真系统的上位机软件通过控制网络1的客户端适配器4完成了对仿真件的各种操作。
如图4所示，服务端配置：控制网络1的下位机通过适配器4的方式完成与控制网络1的适配，适配模块中需要根据API进行实现。例如仿真系统下位机中的各个仿真件，每个适配器4对应一个仿真件进行适配，根据仿真系统的接口定位可以实现仿真件的适配器4，上位机软件可以通过控制网络1调用适配器4提供的方法对仿真件进行控制。适配器4的CORBA服务实现函数需要调用仿真模型中实际的操作函数以完成通过适配器4进行仿真件控制的目的。
优选地，数据网络2汇集所有集成测试数据，IO接口数据，通过数据分发服务DDS将所有数据形成一个全局可见的“共享内存”空间，并对对“共享内存”分别封装数据订阅和发布的适配模块，分系统或第三方模块可以使用这些适配模块的API函数完成对数据Reader或Writer的定制，然后使用Reader或Writer实现对数据的接收和发送。
优选地，时钟同步网络3采用GPS时钟产生授时信息广播到所有时钟同步网口，并采用IEEE1588与IRIG-B级联方式，将时钟同步信号下发到带IRIG-B接口的I/O板卡以进行时钟同步，时钟同步精度可达到1ms。需要时钟同步的设备主要包括：上位计算机、IO接口仿真计算机、数据记录计算机、用于数据采集的AFDX板卡。
与所述时钟同步网络3相连的网络节点在发送数据时需要标注时间戳，集成测试数据监控计算机在手动集成测试时，集成人员和检验人员集成测试对仿真件进行激励时需要为激励数据标注时间戳，方便后续数据处理比对，IO接口仿真节点激励数据需要记录时间戳，采集计算机采集数据需要标注时间戳。
优选地，每个节点在加入至CIA网络时，需要进行如下设置：先将本节点需要订阅信息、接口信息发送至CIA网络，并在数据网络2内形成适配模块，实现登记，在各节点需要订阅信息、接口信息时，先向CIA网络内获取订阅此消息节点的所有信息。
数据具体的分发过程如下：上位机通过适配器4向下位机发出一个控制指令，CIA网络中的控制网络1接收到信号，并通过调用数据网络2中封装的适配模块找出对应的节点；而后控制网络1向对应的节点的适配器4发出控制命令，下位机通过接收该适配模块的信号调用相应的函数以执行相应的控制程序。
下位机上的测试数据通过适配器4发出数据发布命令，该数据标注时间戳，控制网络1接收到信号，并控制数据网络2接收将该数据封装成数据发布的适配模块；上位机采用数据订阅的方式通过适配器4向控制网络1发出订阅命令，控制网络1控制数据网络2将对应的数据调出，上位机通过接收该适配模块实现对数据的订阅。
通过反复执行上述步骤，完成对下位机的测试过程。
实施例二，一种公共接口框架网络控制系统，其包括如实施例一所述的方法，如图5所示，具体为包括控制网络1、数据网络2、时钟同步网络3，其中控制网络1用于根据接收到的上位机、下位机的控制指令，调用相应的适配模块；数据网络2用于集成测试过程中各功能组件间的接口信息、订阅和发布消息的信息，封装成用于订阅和发布的适配模块；时钟同步网络3，用于调用数据模块内相应的适配模块信息将授时信息广播到所有的时钟同步网口，下发到对应的I/O板卡，确保所有时钟同步网口采用同一时间。
优选地，功能组件与网络控制系统之间通过适配器4完成与控制网络1的适配，适配器4内设置API函数，API包括API函数管理模块5、主逻辑调度模块6、网络通信模块7；API函数管理模块5提供适配器4与功能组件之间的API接口定义，每个适配器4对应一个模型，并传递数据给主逻辑调度模块6；主逻辑调度模块6实现数据的初始化、发送、接收和退出；网络通信模块7通过DDS提供的库函数实现数据的收发。API函数的设计使得数据的调度更方便稳定。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种公共接口框架网络设计方法，其特征在于：包括，
把框架解耦成若干个独立的功能组件，每一功能组件作为一个节点，节点与节点之间采用CIA网络进行通讯；
在CIA网络内记录各节点的接口信息、订阅信息、发布信息，节点从CIA网络中获取其他节点的接口信息、订阅信息、发布消息的信息；
节点把需要发布的信息封装并发送至CIA网络内，通过CIA网络获取发布信息并发送至对应的节点，接收方的节点接收到对应消息后，发送至对应的功能组件，功能组件按照接收到的数据启动相应的处理线程对功能组件执行相应的控制程序；
还包括，所述CIA网络记录向各时钟同步网口发动时钟同步信息，各节点从CAI网络中获取时钟同步信息，各功能组件在获取时钟同步信息后按照同一时间基准进行工作；
所述CIA网络的控制方法包括，
收集各节点内所有集成数据、IO接口数据，形成数据网络(2)信息；
获取时钟同步信息、数据网络(2)信息，将时钟同步信息广播到所有时钟同步网口；
接收节点的订阅和/或发布信息，调用数据网络(2)信息，控制该信息发送至对应的节点内；
功能组件设置适配器(4)实现与CIA网络的适配，所述适配器(4)内设置AP1进行控制，所述适配器(4)通过AP1提供适配器(4)与功能组件、CIA与适配器(4)的接口定义；API一方面能够接收功能组件内的数据并发送至CIA网络、另一方面能够接收CIA网络的数据，并发送至功能组件内；
所述CIA网络内汇集所有集成测试数据、IO接口数据，将所有数据形成一个全局可见的“共享内存”空间，CIA网络对“共享内存”空间设置订阅和发布服务，功能组件通过接口函数完成对数据Reader或Writer的定制，然后使用Reader或Writer实现对数据的接收和发送。
2.如权利要求1所述的公共接口框架网络设计方法，其特征在于：采用中间件技术CORBA协议实现节点信息的订阅和/或发布；采用中间件技术DDS协议实现数据网络(2)信息的收集；采用1588以太网时钟同步协议和IRIG-B协议实现所有时钟同步网口的时钟同步。
3.如权利要求2所述的公共接口框架网络设计方法，其特征在于：所述时钟同步网络(3)利用GPS时钟产生授时信息广播到所有时钟同步网口，并采用IEEE1588与IRIG-B级联方式，将时钟同步信号下发到带IRIG-B接口的I/O板卡以进行时钟同步；
与所述时钟同步网络(3)相连的网络节点在发送数据时需要标注时间戳。
4.如权利要求1所述的公共接口框架网络设计方法，其特征在于：每个节点在设置时，先将本节点需要订阅信息、接口信息发送至CIA网络内，实现登记，在各节点需要订阅信息、接口信息时，先向CIA网络内获取订阅此消息节点的所有信息。
5.一种公共接口框架网络控制系统，采用权利要求2-4任一所述的方法，其特征在于：包括，
控制网络(1)，用于根据接收上位机、下位机的控制指令，调用相应的适配模块；
数据网络(2)，用于集成测试过程中各功能组件间的接口信息、订阅和发布消息的信息，封装成用于订阅和发布的适配模块；
时钟同步网络(3)，用于调用数据模块内相应的适配模块信息将授时信息广播到所有的时钟同步网口，下发到对应的I/O板卡，确保所有时钟同步网口采用同一时间。
6.如权利要求5所述的公共接口框架网络控制系统，其特征在于：功能组件与网络控制系统之间通过适配器(4)完成与控制网络(1)的适配，适配器(4)内设置API，所述API包括API函数管理模块(5)、主逻辑调度模块(6)、网络通信模块(7)；所述API函数管理模块(5)提供适配器(4)与功能组件之间的API接口定义，并传递数据给主逻辑调度模块(6)，所述主逻辑调度模块(6)实现数据的初始化、发送、接收和退出，所述网络通信模块(7)通过接口函数实现数据的收发。
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