CN115686490A - 一种飞控系统的io服务代码的自动生成方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种飞控系统的IO服务代码的自动生成方法和装置，用户可以根据预设XSD文件中的配置进行I/O服务参数配置最终实现XML配置文件自动生成。可以保证配置数据的准确率且方便更新数据，所以使用者可以只专注于I/O服务参数的配置数据，不再需要手动将I/O服务配置项数据手动添加到代码框架中，仅需系统解析配置文件获取I/O服务配置项数据，自动生成I/O服务接口代码。该发明可以大大提高系统开发效率，减少开发时间和开发成本。

Description

一种飞控系统的IO服务代码的自动生成方法和装置

技术领域

本发明属于软件工程化技术领域，具体涉及一种飞控系统的IO服务代码的自动生成方法和装置。

背景技术

为了解决飞控电子系统的复杂性逐渐增高，系统重用性差、机载软件和硬件耦合性较高、系统升级扩展困难的问题，国际开放组织(The Open Group)于2014年发布了FACE(Future Airborne Capability Environment，未来机载能力环境)架构标准。FACE技术方法通过定义参考架构和采用设计原则来增强软件可移植性，来解决模块化、可移植性和互操作性方面的障碍。

基于FACE标准的飞控计算机系统的源代码开发已经是国内众多机构的研究项目。然而目前源代码开发工作多是手工编写代码，这其中涉及大量重复性工作，软件开发周期长，软件开发成本居高不下。目前很多国内外企业和研究机构都在专注于自动代码生成技术的有关研究以及相应的工具开发。

当前自动代码生成技术的方法主要有：基于模型的自动代码生成和基于模板的自动代码生成。两种技术在需要修改生成代码时，只需要修改模板和模型即可，都便于维护。但是，基于模板的自动代码生成技术缺少框架模型支撑、没有具体的业务逻辑实现，适用范围小。基于模型的自动代码生成技术在建模方面仍然比较困难、代码冗余比较多。两种方法均可直接在FACE标准的基础上实现自动代码生成，但其本身的缺点仍然会存在。

在I/O配置这一范畴的代码生成方法实现过程中，配置数据大多仍需要人工手动添加至代码框架中，这其中涉及大量重复性工作，软件开发周期长，软件开发成本居高不下。

发明内容

本发明提出一种飞控系统的IO服务代码的自动生成方法和装置，解决人工手动配置，软件开发成本高的问题。

本发明一方面提出一种飞控系统的IO服务代码的自动生成方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一、接收用户输入的至少一个IO服务，IO服务位于飞控系统中子系统间，IO服务的属性包括：至少一组总线类型和通信方式的组合；

步骤二、对于每一个IO服务，根据所述IO服务的总线类型，从预设XSD文件中选择所述总线类型对应的complexType节点，作为所述IO服务的待选集合；所述预设XSD文件中包含至少一个complexType节点，一个complexType节点对应一种总线类型，每个complexType节点至少包括一个子节点，子节点为总线类型所适配的通信方式；

步骤三、对于每一个IO服务，接收用户在待选集合中选择的新的IO服务属性，将各新的IO服务属性作为XML文件中的节点生成XML文件；

步骤四、根据XML文件中的各节点信息，构造XPath路径表达式，根据XPath路径表达式使用DOM4j方法完成XML文件解析，得到解析文件；

步骤五、将解析文件中的各IO服务节点中属性转化为预设数据类型，得到模板元素；

步骤六、将模板元素赋值到预设I/O服务的代码模板中；

其中，预设I/O服务的代码模板是使用StringTemplate模板引擎生成的。

可选的，所述将解析文件中的各IO服务节点中属性转化为预设数据类型，包括：

从解析文件中筛选具有不同属性的IO服务节点，将各具有不同属性的IO服务节点中属性转化为预设数据类型。

可选的，I/O服务包括：连接管理接口服务、读写信息接口服务及参数管理接口服务三类借口服务；读写信息接口服务的模板元素至少包括总线类型；参数管理接口服务的模板元素至少包括通信方式；

预设I/O服务的代码模板是在StringTemplate模板中对所述三类服务接口进行编辑，形成得到的通用接口代码模板。

可选的，所述方法还包括：

对于任一IO服务，在预设XSD文件中不存在所述任一IO服务的总线类型对应的complexType节点时；

在预设XSD文件中，创建所述任一IO服务的总线类型对应的complexType节点；

为所述complexType节点添加所述总线类型所适配的通信方式。

可选的，所述对于每一个IO服务，根据所述IO服务的总线类型，从预设XSD文件中选择所述总线类型对应的complexType节点，作为所述IO服务的待选集合之后，所述方法还包括：

根据待选集合，生成可视化界面；

对应的，接收用户在待选集合中选择的新的IO服务属性，包括：

接收用户通过可视化界面在待选集合中选择的新的IO服务属性。

本发明另一方面还提供一种飞控系统的IO服务代码的自动生成装置，包括：

接收模块，用于接收用户输入的至少一个IO服务，IO服务位于飞控系统中子系统间，IO服务的属性包括：至少一组总线类型和通信方式的组合；

选择模块，用于对于每一个IO服务，根据所述IO服务的总线类型，从预设XSD文件中选择所述总线类型对应的complexType节点，作为所述IO服务的待选集合；所述预设XSD文件中包含至少一个complexType节点，一个complexType节点对应一种总线类型，每个complexType节点至少包括一个子节点，子节点为总线类型所适配的通信方式；

生成模块，用于对于每一个IO服务，接收用户在待选集合中选择的新的IO服务属性，将各新的IO服务属性作为XML文件中的节点生成XML文件；

解析模块，用于根据XML文件中的各节点信息，构造XPath路径表达式，根据XPath路径表达式使用DOM4j方法完成XML文件解析，得到解析文件；

转化模块，用于将解析文件中的各IO服务节点中属性转化为预设数据类型，得到模板元素；

赋值模块，用于将模板元素赋值到预设I/O服务的代码模板中；

其中，预设I/O服务的代码模板是使用StringTemplate模板引擎生成的。

可选的，所述转化模块具体用于，

从解析文件中筛选具有不同属性的IO服务节点，将各具有不同属性的IO服务节点中属性转化为预设数据类型。

可选的，I/O服务包括：连接管理接口服务、读写信息接口服务及参数管理接口服务三类借口服务；读写信息接口服务的模板元素至少包括总线类型；参数管理接口服务的模板元素至少包括通信方式；

预设I/O服务的代码模板是在StringTemplate模板中对所述三类服务接口进行编辑，形成得到的通用接口代码模板。

可选的，还包括：创建模块；

创建模块用于，对于任一IO服务，在预设XSD文件中不存在所述任一IO服务的总线类型对应的complexType节点时；

在预设XSD文件中，创建所述任一IO服务的总线类型对应的complexType节点；

为所述complexType节点添加所述总线类型所适配的通信方式。

可选的，还包括：可视化模块；

可视化模块用于，根据待选集合，生成可视化界面；

对应的，生成模块具体用于，接收用户通过可视化界面在待选集合中选择的新的IO服务属性。

本发明提出一种飞控系统的IO服务代码的自动生成方法和装置，用户可以通过在可视化操作界面进行I/O服务参数配置最终实现XML配置文件自动生成。由于可视化界面不仅在操作上简单易懂，而且可以保证配置数据的准确率且方便更新数据，所以使用者可以只专注于I/O服务参数的配置数据，不再需要手动将I/O服务配置项数据手动添加到代码框架中，仅需系统解析配置文件获取I/O服务配置项数据，自动生成I/O服务接口代码。该发明可以大大提高系统开发效率，减少开发时间和开发成本。在飞控嵌入式领域中，开放式体系架构FACE的I/O配置文件及代码自动生成方法的使用，有助于提高软件的可移植性和可靠性，降低软件之间的耦合度。

附图说明

图1是本发明提供的基于飞控嵌入式开放体系架构的I/O配置文件及代码的自动生成方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的飞控系统的IO服务代码的自动生成方法和装置进行解释说明。

本发明的技术方案是：一种基于飞控嵌入式开放体系架构的I/O配置文件及代码的自动生成技术，对平台特定服务层(Platform-Specific Services Segment,PSSS)与外部设备进行I/O连接需配置的参数具体进行分析总结，针对每一种I/O服务逐个分析确定其配置参数以及参数数据类型，并依据分析结果，设计XML Schema定义文件(XML SchemaDefinition,XSD)；然后通过解析XSD文件可视化每一种IO服务所需的配置参数；继而实现存放I/O连接配置信息的XML文件的自动生成；采用StringTemplate模板引擎，设计不同I/O服务函数代码结构的代码模板；对生成的XML文件进行解析，根据解析的结果选择读取相应的StringTemplate模板；对模板实例化，实现代码的自动生成。

图1是本发明提供的基于飞控嵌入式开放体系架构的I/O配置文件及代码的自动生成方法的流程示意图，如图1所示，下面以采用Java语言为例，对本发明提供的基于飞控嵌入式开放体系架构的IO配置文件及代码自动生成方法进行解释说明，其具体的步骤如下：

步骤一：根据万维网联盟W3C的推荐标准并基于飞控嵌入式开放体系架构，设计存储I/O配置XML文件需遵守的XSD文件。首先定义一个complexType节点，并给name属性赋值，该节点是在外层的复杂类型节点；其子节点为9个element元素，分别表示9种I/O服务，各个element元素的name属性值取I/O服务名，type属性将引用其他complexType的名称；

然后，定义IO服务节点type属性引用的complexType节点，因此，会产生9个被引用的complexType节点，且每一个被引用节点的名称与引用此节点的I/O服务元素的type属性值一一对应，否则无法引用。每一个被引用的complexType节点的子节点是其对应的I/O服务中的配置项，若某一个I/O服务有5个配置项，就定义5个element元素，各个element元素的name属性值取配置项名称，type属性代表配置项的数据类型，若为常见的数据类型，比如String,Double等，直接定义即可，若元素的内容限制为一组可接受的值，要使用枚举约束，同样采用type引用其他节点的方式，使结构更加清晰；

最后，定义有枚举约束的simpleType节点，其子节点为各个枚举项，且每一个被引用节点的名称与引用此节点的配置项元素的type属性值一一对应，否则无法引用。

步骤二：解析I/O配置XSD文件，获取所需的配置参数信息，完成后续总线抽象准备。声明静态变量类和节点对象类，完成解析方法类。具体的解析过程如下：

1)通过SAXReader读取XSD数据，并返回Document格式的对象；

2)读取到Document对象后，使用getRootElement()方法获取根元素，返回的是一个Element对象；

3)根据节点信息构造XPath路径表达式。XPath表达式指向满足条件的节点或节点集，例如某个I/O服务所引用的complexType节点的XPath路径表达式为“"//"+XSDConstants.XSD_DEFAULT_NAMESPACE+"："+XSDConstants.XSD_COMPLEX_TYPE+"[@name＝\""+type+"\"]"”，其中type为传过来的参数；

4)根据构造好的XPath路径表达式使用DOM4j方法获取节点或节点集，如果XPath路径指向一个节点，则使用函数“selectSingleNode”获取节点；如果XPath路径指向节点集，则使用函数“selectNodes”获取节点集；

获取节点后，通过attributeValue("name")获取节点属性name的值，通过attributeValue("type")获取节点属性type的值，通过attributeValue("value")获取节点属性value的值，将获取的信息封装到节点对象中。

步骤三：可视化配置参数：每一个I/O服务有着其支持的I/O总线，所以每一个I/O服务有着不同的配置参数，根据步骤二的解析结果，为每一个I/O服务提供一个操作界面，其中对于枚举型配置项显示于所述操作界面中，供使用者选择。根据前面步骤知，传入不同的参数便可解析到相应的节点信息。因此，只需要提供一个公用的操作界面，通过不同的输入参数，界面所显示的配置项也不同。具体实现过程如下：

1)调用XSD解析方法并传入参数IOType，即获取该I/O服务中的所有配置项节点对象集合；

2)遍历集合中的节点对象，通过getName()方法拿到配置项名称并依次作为界面标签名称，通过getType()方法拿到配置项的数据类型；

3)判断配置项的数据类型，若某配置项type为自定义类型，调用XSD解析方法并传入参数type，即获取该配置项可选择的值；

4)对于数据类型有枚举限制的配置项新建下拉框，并将获取的枚举值加入到下拉框选项中，其他常见的数据类型新建文本框，对于输入值有特殊要求的，可添加正则表达式进行限制或其他校验方法。

至此，每一种I/O服务均可以将所述的配置项显示在操作界面中，供使用者自行配置。

步骤四：对I/O服务中的参数配置完成后，最终生成一个保存I/O配置数据的XML文件。在配置参数可视化界面中填写配置项后，保存后生成I/O配置文件,该I/O文件保存着各个I/O服务的配置数据。具体实现过程如下：

1)为每一个I/O服务的配置数据在配置文件中添加一个原子元素atom，通过addAttribute()方法为每一个原子元素添加属性id和kind；属性id值由UUID(Universally Unique Identifier)生成，使得每一个原子元素可唯一标识，用I/O服务名称为属性kind赋值；

2)通过addElement("attribute")方法为原子元素添加子元素attribute，每一个子元素代表I/O服务的一个配置项；通过addAttribute()方法为每一个配置项元素添加属性kind，用配置项名称为属性kind赋值；

3)通过addElement("value")方法为每一个attribute元素添加子元素valu>,每一个value元素存放其配置项的配置数据；

4)通过获取操作界面使用者的配置数据，通过setText()方法，为I/O配置文件中每一配置项value元素设置内容。

以上步骤便可完成各个I/O服务的配置项的配置结果完整的保存在I/O配置文件。

步骤五：打开步骤而配置过参数的操作界面时，将生成的配置文件中的配置数据显示于操作界面中，对需要变动的数据进行操作，再次进行保存时便可完成该I/O配置文件的更新操作，完成I/O配置文件的更新。当某些I/O服务的配置参数需要更改时，不用手动更改I/O配置文件，只需要在I/O服务参数配置的可视化操作界面中修改数据并保存即可。具体实现过程如下：

1)再次打开配置过参数的I/O服务操作界面时，通过id查找I/O配置文件中所对应的的原子元素；

2)获取各个配置项的配置数据，查找配置项的名称与I/O配置文件中的属性kind值一致的attribute元素；通过setText()方法将再次配置的参数数据对attribute元素下的value元素的内容一一更新。

步骤六：使用StringTemplate模板引擎完成I/O服务接口代结构的模板设计。下面详细说明I/O服务接口代码模板的每一部分的具体设计方案：

1)I/O连接管理接口代码模板组。该模板组主要用于I/O连接管理接口的声明部分的自动生成，首先定义命名空间FACE，其次在FACE命名空间中分别定义I/O和Read_Callback命名空间。I/O命名空间中主要包含初始化函数；根据连接名称，连接模式，连接ID，连接方向，最大消息大小等参数声明创建连接函数；根据连接ID可以声明销毁连接函数；Read_Callback命名空间则提供端口基本参数的类型定义。

2)读写信息接口代码模板组。该模板组主要包含读信息和写信息这两个函数。读信息函数的参数有要读取的连接handle，超时最长时间overtime，有效载荷payload。其中参数payload要结构化表示，由参数化类型BUS_CONTEXT：：PAYLOAD_TYPE定义。每个I/O服务都声明自己的PAYLOAD_TYPE，该绑定到该声明；通过这种机制，有效载荷不表示为字节序列。写信息函数的参数同读信息函数同样，不再赘述。

3)总线参数管理接口代码模板组。该模板组分为总线输入参数管理接口代码模板组和输出参数管理接口代码模板组。其中总线输入参数接口代码模板组有获取总线配置参数函数，然后对输入参数数据声明初始化函数，并将数据转化为符合FACE标准的数据类型，声明数据转换函数，最终完成输入参数对象创建的函数。输出参数管理接口代码模板组同输入参数模板组类似，包含获取输出参数函数，初始化输出参数函数，数据转换函数(转换回总线设备支持的数据类型)，最终完成输出参数对象创建函数。

步骤七：根据步骤四生成的XML文件获取各个I/O服务的参数配置数据，完成I/O配置文件解析。本次开发使用Java语言。在Java语言中，相比于其他解析XML文件的方法，DOM4j是一个便捷、灵活的开放源代码的库，具有性能突出、功能强大和使用方便的特点。故在解析XML文件时选用DOM4j技术。DOM4j通过XML文件树结构进行解析XML文件，因此本文选择在获取节点路径信息的时候使用XPath语言，XPath语言使程序结构变得更加简洁。具体的解析XML文件的过程如下：

1)选择并读取为各个I/O服务XML文件，获取Document对象；

2)根据节点信息构造XPath路径表达式。XPath表达式指向满足条件的节点或节点集，例如所有原子元素的XPath路径表达式为“"/project/folder/model[@kind＝'System']//atom”。

3)根据构造好的XPath路径表达式使用DOM4j方法获取节点或节点集，如果XPath路径指向一个节点，则使用函数“selectSingleNode”获取节点；如果XPath路径指向节点集，则使用函数“selectNodes”获取节点集。

对节点或节点集进行操作，将该节点或节点集指向的元素的相关信息存储在相应的数据结构中。

步骤八：根据节点信息选择读取相应StringTemplate模板，对于每一个模板元素，为其对应的I/O服务模板文件的属性进行赋值，使模板实例化。利用步骤7设计好的StringTemplate代码模板，按照步骤8生成I/O服务接口代码。其中I/O连接管理接口代码模板组和读写信息接口代码模板组对于每个支持特定I/O总线体系结构的I/O服务都是通用的。而总线参数管理接口代码模板组则为相应的I/O总线体系结构设置参数类型。具体生成代码流程如下：

1)读取对于各个I/O服务通用的StringTemplate模板组文件，传入所需参数，对通用代码模板实例化，可生成I/O服务完整代码的其中一部分代码；

2)读取总线参数管理接口代码模板组，获取IOGroup对象；

3)根据步骤7解析出来的数据结果一一匹配到相对应的模板文件，例如Analog I/O服务元素选择Analog I/O服务模板文件，获取其对应的Analog IO对象；

4)再根据解析到的I/O服务中的配置参数，对所选择的模板中的属性进行赋值；例如Analog I/O服务包括最大值、最小值、初始值、数据缓冲区精度、数据传输方向、电压增益、电压偏移等配置数据，将这些配置数据依次赋值给Analog IO对象，实例化Analog I/O服务模板文件，可生成I/O服务完整代码中的特定代码块；

5)最后将赋完值的IO对象转化为字符串，方便最后输出。

至此，实现I/O服务的完整代码的生成。

Claims (10)

1.一种飞控系统的IO服务代码的自动生成方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一、接收用户输入的至少一个IO服务，IO服务位于飞控系统中子系统间，IO服务的属性包括：至少一组总线类型和通信方式的组合；

步骤二、对于每一个IO服务，根据所述IO服务的总线类型，从预设XSD文件中选择所述总线类型对应的complexType节点，作为所述IO服务的待选集合；所述预设XSD文件中包含至少一个complexType节点，一个complexType节点对应一种总线类型，每个complexType节点至少包括一个子节点，子节点为总线类型所适配的通信方式；

步骤三、对于每一个IO服务，接收用户在待选集合中选择的新的IO服务属性，将各新的IO服务属性作为XML文件中的节点生成XML文件；

步骤四、根据XML文件中的各节点信息，构造XPath路径表达式，根据XPath路径表达式使用DOM4j方法完成XML文件解析，得到解析文件；

步骤五、将解析文件中的各IO服务节点中属性转化为预设数据类型，得到模板元素；

步骤六、将模板元素赋值到预设I/O服务的代码模板中；

其中，预设I/O服务的代码模板是使用StringTemplate模板引擎生成的。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将解析文件中的各IO服务节点中属性转化为预设数据类型，包括：

从解析文件中筛选具有不同属性的IO服务节点，将各具有不同属性的IO服务节点中属性转化为预设数据类型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，I/O服务包括：连接管理接口服务、读写信息接口服务及参数管理接口服务三类借口服务；读写信息接口服务的模板元素至少包括总线类型；参数管理接口服务的模板元素至少包括通信方式；

预设I/O服务的代码模板是在StringTemplate模板中对所述三类服务接口进行编辑，形成得到的通用接口代码模板。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对于任一IO服务，在预设XSD文件中不存在所述任一IO服务的总线类型对应的complexType节点时；

在预设XSD文件中，创建所述任一IO服务的总线类型对应的complexType节点；

为所述complexType节点添加所述总线类型所适配的通信方式。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对于每一个IO服务，根据所述IO服务的总线类型，从预设XSD文件中选择所述总线类型对应的complexType节点，作为所述IO服务的待选集合之后，所述方法还包括：

根据待选集合，生成可视化界面；

对应的，接收用户在待选集合中选择的新的IO服务属性，包括：

接收用户通过可视化界面在待选集合中选择的新的IO服务属性。

6.一种飞控系统的IO服务代码的自动生成装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收用户输入的至少一个IO服务，IO服务位于飞控系统中子系统间，IO服务的属性包括：至少一组总线类型和通信方式的组合；

选择模块，用于对于每一个IO服务，根据所述IO服务的总线类型，从预设XSD文件中选择所述总线类型对应的complexType节点，作为所述IO服务的待选集合；所述预设XSD文件中包含至少一个complexType节点，一个complexType节点对应一种总线类型，每个complexType节点至少包括一个子节点，子节点为总线类型所适配的通信方式；

生成模块，用于对于每一个IO服务，接收用户在待选集合中选择的新的IO服务属性，将各新的IO服务属性作为XML文件中的节点生成XML文件；

解析模块，用于根据XML文件中的各节点信息，构造XPath路径表达式，根据XPath路径表达式使用DOM4j方法完成XML文件解析，得到解析文件；

转化模块，用于将解析文件中的各IO服务节点中属性转化为预设数据类型，得到模板元素；

赋值模块，用于将模板元素赋值到预设I/O服务的代码模板中；

其中，预设I/O服务的代码模板是使用StringTemplate模板引擎生成的。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述转化模块具体用于，

从解析文件中筛选具有不同属性的IO服务节点，将各具有不同属性的IO服务节点中属性转化为预设数据类型。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，I/O服务包括：连接管理接口服务、读写信息接口服务及参数管理接口服务三类借口服务；读写信息接口服务的模板元素至少包括总线类型；参数管理接口服务的模板元素至少包括通信方式；

预设I/O服务的代码模板是在StringTemplate模板中对所述三类服务接口进行编辑，形成得到的通用接口代码模板。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：创建模块；

创建模块用于，对于任一IO服务，在预设XSD文件中不存在所述任一IO服务的总线类型对应的complexType节点时；

在预设XSD文件中，创建所述任一IO服务的总线类型对应的complexType节点；

为所述complexType节点添加所述总线类型所适配的通信方式。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：可视化模块；

可视化模块用于，根据待选集合，生成可视化界面；

对应的，生成模块具体用于，接收用户通过可视化界面在待选集合中选择的新的IO服务属性。

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