跟踪、随动系统监控软件设计

提出了一种Windows 2000环境下一种通用的监控软件实现方法———通用流实现任一复杂的控制系统监控软件方法:将硬件传感器按类型抽象为独立的流设备,仅实现流对应的访问函数,并将其全封装成DLL形式(或独立的函数形式),所有后台硬件访问全使用独立线程完成,当线程完成读写后,发送用户定制的消息给前台,由该消息完成置码解码,用此方法可以实现对任一复杂系统的控制。结合一个具体的航天测控系统项目,展示了使用这一方法的通用适应性,并提出跟踪随动系统几个关键问题的解决措施。

专业级串口调试器设计

串行通讯在控制类应用中相当普遍,串口调试器为开发这类应用程序带来了极大方便,网上也有几款这类调试软件,但使用时总有这样或者那样的不足,编写自己的专业级串口调试器,使该程序可以仿真串行通讯中几乎所有情况。如果软件作为一种快速测试仪使用时可以快速侦测出任一串行应用控制软件的错误及异常。做为调试器使用时,可以在现场快速分离出问题。该串口调试器可以模仿出动态弹道,通信协议可以定制,也可以传递一文件。

用Indy组件设计通用网络调试器

网络通讯广泛应用于控制系统中,由于网络设备价格低廉,网络编程功能强大而备受推崇。越来越多的控制项目使用网络通讯实现,网络调试器是专为调试这类应用而设计的,他可以仿真通讯双方所有可能的情况,特别在航天测控项目中,中心机与许多其他设备分机互传信息时,常采用组播形式。这类应用程序调试较麻烦,有了通用网络调试器,程序员即可在很短时间内调试出自己的控制系统。该调试器可仿真任一理论弹道,动态给控制应用程序发送该理论弹道,为快速开发出这类应用程序提供强有力的支持。

实时控制系统中的中断接入技术

中断可靠正确的接入才使监控系统能严格的遵循时序工作。提出几种中断接入方法,这些方法已在实际控制项目中由作者调试通过并应用于多个工程中。

Win32环境下一种通用控制软件的实现方法

介绍了一种通用的控制系统软件的实现方法,该软件架构将复杂的控制系统所有硬件传感器经数学抽象、归类后,使用流对象统一处理,控制软件仅对流操作。所有硬件传感器后台读写用独立线程完成,线程由各自事件同步,同步事件由中断产生,中断由脉冲设备或者定时器产生,软件缓冲区与硬件缓冲区使用临界区对象同步,硬件传感器读写完成后发送用户消息给前台窗口,这样,控制软件中访问硬件的代码段同其他代码段完全独立,特别地,通讯协议等复杂的问题在此软件架构下仅以一条控制函数形式出现。无论控制对象由多少种传感器搭建,无论设备多少,监控软件的架构是一致的,复杂的控制问题就转化为对某类流设备的读写问题。

光学测量中心站远程监控系统实现

为了在执行航天任务时,远程控制数台光学测量设备对飞弹轨道的精密测量,设计了光学测量设备远程控制中心站。远程控制中心站的硬件系统完成计算机与各外置板卡间的通信,计算机使用带中断支持功能的I/O卡连接B码时统设备辨识出硬件信号;而软件系统则使用核心框架与业务逻辑层分离的方法进行设计。其中,核心框架层完成与所有接入系统的硬件传感器的通信及Windows内核级对象管理功能、中断服务功能、数据文件存储功能,核心框架只有很少的界面;业务逻辑层完成界面展现与数据处理功能,是具体的项目逻辑部分。核心框架与业务逻辑之间使用公用缓冲区与消息机制进行通信,这样,一旦软件系统的核心框架层调试完成后,将可用于更多相似的工程项目。通过分析,光学测量设备远程控制中心站可以实现全自动无人值守。

利用进程通讯技术实现纯软件仿真调试

提出航天测控工程中监控类应用软件开发中的纯软件仿真方法,使用几种进程通讯技术实现了一款综合硬件缓冲区仿真器,该仿真器可产生接入监控计算机相关板卡的读入内容,从而在无任何硬件设备的环境下即可快速开发整套监控软件,从而节约现场调试时间,该方法对复杂控制系统工程中监控软件开发具有普遍意义。

全抽象监控软件实现

提出了Win32环境下实时控制软件的一种抽象实现法,将所有接入计算机的硬件传感器全视为流设备,按流类型实现一个全数字式抽象监控软件框架。在该架构上再开发具体的工程项目软件,绝大部分实时系统的后台控制逻辑已由该架构完成,将极大节约整个系统开发的成本。经这样的抽象后,任何复杂控制系统和任何接口形式硬件传感器,在这种软件架构下都使用统一的简洁软件方法处理。

综合分级控制系统的实现

该计算机监控系统为大型、综合类天文应用控制系统研制,整个项目为科学院系统某深空探测工程,整个监控系统由几十台计算机组成,监控系统分4级控制,其中站级2级,控制中心2级。讨论了该大型监控系统的设计方法,使用统一界面、统一服务的策略设计整个监控系统,使用后台服务技术提供每级监控程序网络读的策略、统一发送函数网络写技术、INI文件存贮配置参数技术,使用内存对齐完成协议级解码技术,使用一机多屏显示技术展现多屏界面显示效果等。其结果可将所有各级监控程序设计为一个统一体,在不同级别、不同地域只执行这个统一系统软件即可,程序根据配置文件选择各自的业务需求。这样程序员开发工作量大减,联试与正式任务执行既快捷又形式统一。

光学交会轨道计算

光学测量设备是测控的一个重要设备,因其精度高而在精密测量中至关重要。多站测量数据自动交会生成交会弹道,这个交会后的弹道反过来又可以引导任一测量设备。假定某测量设备在测量任务中突然失去了目标,则有几种方法再转入引导:一是理论弹道;二是交会计算弹道;三是由测控中心发出的其他测量设备给出的弹道。可见实时交会计算弹道是多设备测量中的重要一环。文章给出了交会计算具体实现方法。

实时监控程序的实验室快速调试开发

提出了航天测控工程中实时监控类应用软件开发中的仿真调试几种方法,该文主要展示了一种内嵌在监控程序本身的窗口调试法,该方法使用一个独立的十六进制编辑窗口发消息方式代替某接入计算机的硬件传感器,在实验室内可完全仿真出硬件通讯时的环境,可灵活地按协议给出硬件传感器发送给计算机的定长信息,从而可无硬件环境下调通整个监控系统,一旦硬件配件接通,协议级的通讯亦随即完成。

程序健壮性设计

程序健壮性是任一款软件追求的主要目标之一。当需求功能达到后,美观是一个方面,可靠、健壮是更重要的另一方面。而设计者与编程人员可能往往因为任务紧迫而忽略后者。这样给维护带来一系列的麻烦。一旦软件交付使用,维护费用可能成倍增长。所以在编程一开始就设计出一套自己的应急部分是十分必要的。以Delphi开发环境为例,演示了陷阱处理机制及几种辅助工具在程序健壮性设计中的使用方法。

基于研华动态库的工控卡扩展调试器设计

研华工控计算机及相关板卡、模块大量应用于诸多领域,随着高级语言编程的普遍使用,直接使用研华相关板卡在Windows 2000平台上开发工程项目已经愈来愈普遍。研华提供的函数库也愈来愈多地使用在控制软件中。研华公司其实已提供了一个设备管理器,该管理器也就是一个调试器。但实际使用时发现仍有不尽人意之处,比如多通道A/D采集,他给不出那么多通道,在中断使用时,他的例子不直观。在快速I/O通讯时,他的界面上无法记忆每一个通道的数据等。本文使用研华提供的DLL库函数开发了这个扩展调试器,并将他的设备初始化函数做了精简,重新包装了他的函数库,按类型重写了I/O代码。这样,无论是研华公司何种板卡,该套函数都一样,不但开发出了扩展调试器,而且该套函数可以应用于相应工程中。

多中断辨识技术实验

通过常用商用中断板卡编程实验,提出了多中断辨识技术,该方法部分来源于商用中断I/O板卡的驱动例子。使用调试通过的代码演示了目前最常用的中断处理技术,特别对多中断辨识技术给出了详细说明,希望该方法有助于未来开发者。

监控软件配置项测试样例构造方法

提出了复杂监控系统软件配置项测试样例构造方法。该方法基于专业级调试器,这些专业级调试器基于工业控制中的常用数字量接口而设计,测试样例根据具体工程通信协议构造,位级的操作功能使得样例可以覆盖被测试软件的所有与通信有关的功能块。通过一个具体项目之功能测试实例,展示了该法的普遍性和有效性。

动态弹道仿真的实现方法

航天控制工程中跟踪系统常随某一弹道运动,飞行器控制软件在无具体外接设备传送弹道时能否调试到理想状态,除非有一仿真软件能模拟这一过程。提出动态弹道的构造方法及编程要点,更广泛的普遍构造方法,具备动态仿真弹道功能的调试器在控制工程中可帮助开发者快速开发监控软件。

Win32环境下硬盘编辑器设计

提出了Win32环境下硬盘编辑器的设计方法,实现了硬盘所有扇区访问,编程实现了一个实用的硬盘编辑器,为特殊类应用提供了一个强大的工具,在该工具中增加了硬盘信息抹除功能,为信息保密提供了重要手段。

网络通信中组播的实现

组播是网络通信经常使用的重要通信方式,航天测控工程中尤其常用,测控中心从各个分机读状态信息,然后又给几个确定的分机发相应的指令,组播编程是网络编程的难点。本文展示了Socket1.1和Socket2.2下的网络组播编程的要点,展示的是作者开发的通用网络调试器的部分内容,在此基础上设计的网络调试器已通过工程实践多次检验。

航天测控工程监控软件的仿真调试方法

提出了航天测控工程中监控类应用软件开发的仿真方法,使用Win32内核对象代替工程中连入计算机的相关硬件设备,在实验室内创建仿真环境,这样将节约大量现场调试时间。该方法对复杂控制系统工程中监控软件开发具有普遍意义。

硬件中断引入方法及中断深度性能测试

讨论了Windows操作系统下硬件中断产生的方法,使用硬件DIO输出卡对设计的中断服务程序作了多种时序下试验,做了Windows系统下中断服务工作时的干扰试验,在中断线程和工作线程内部提出了多种试验方法,深入研究了Windows系统下的内核级调度执行相关代码段所需的时间,测试了多种时钟的精确度,设计了工程实用的中断服务程序。