一种电子系统的顶层设计平台的制作方法

专利名称：一种电子系统的顶层设计平台的制作方法
技术领域：
本发明属于电子系统，涉及一种顶层设计平台，具体涉及一种电子系统的顶层设 计平台。
背景技术：
随着军事技术、计算机技术、电子技术、和网络技术的发展，电子系统已经越来 越多地应用于各个领域，包括航空、航天、舰船、制导、医疗、银行、多媒体等，在 工业发展中电子系统在网络通信、电子控制、信息处理和计算方面担负着关键的角色。
在体现电子系统先进性的同时，也加剧了设计的复杂性。电子系统涉及的协议渐
多，数据的结构也越来越多；高度的综合化要求，使电子系统的层次化设计越来越复 杂；采用交换式网络，使节点和交换机的数量也在增多，网络结构的设计越来越困难； 对资源的调用是动态变化的，需要设计方案不断的升级和更新也越来越频繁；各种仿 真和测试平台的格式和接口没有统一的标准，管理起来也越来越不方便。
目前，在国外，如Telelogic公司的Tau、 Statemate等复杂嵌入式电子系统开 发软件，设计过程都是采用UML (统一建模语言)方式进行的，伹是设计过程较为 繁琐，设计各少模型之间的关系也错综复杂， 一旦个别模型有变化，会影响到整个系 统模型，不能够满足电子系统上根据任务的变化而需要不断修改升级设计方案的需 求。而且模型没有自动化功能，所有的应用属性均是在每次设计的时候，需要手动添 加，对于数以百计的消息和任务，逐条录入显然是不可能的。网络结构也是在没有任 何的约束下手动连接的，这样做就难免会出现结构与数据的不统一，导致设计错误的 发生。
国内对电子系统的顶层设计尚停留在手工制图、逐条维入的方式，没有对测试与 仿真平台进行统一化管理的工具。对于大量的通信数据，都是采取人工手动录入数据 库或WORD的方式，而且针对层次化结构设计的工具几乎没有，都是采用画图工具 直接绘出结构图，没有从顶层进行统一的设计与方案发放，更没有从顶层进行约束， 从源头降低错误发生的机制。发明 内 容
本发明是一种电子系统的顶层设计平台，采取数据驱动的方式在录入部分中将录 入的数据信息转化为物理资源信息和通信数据报文传递给配置部分，在配置部分中转 化为配置信息，并通过输出部分以模板形式输出。本装置为电子系统动态地生成了最 终的解决方案，并且统一管理仿真、归档和测试的电子系统顶层设计平台，有效地防
止了实时通信网络中，无效信息对资源的占用，从源头上降低了通信的网络延迟；縮 短了设计时间，提高了设计效率。
一种电子系统的顶层设计平台，包括输出部分，其特征在于，还包括录入部分和 配置部分；录入部分将输入的数据信息转化为通信数据报文和物理资源信息输出至配 置部分，在配置部分中进行网络配置后，转化为配置信息发送至输出部分，输出部分 将这些配置信息转化为相应的模板形式的输出信息，并将这些输出信息输出到仿真平 台、文档收集装置和测试平台；
所述录入部分由消息录入模块、任务录入模块和硬件资源录入模块组成；消息录 入模块根据输入的消息信息创建通信时用到的消息，输入到任务录入模块；任务录入 模块根据输入的功能分区信息和子功能信息来创建任务，再将创建好的任务与消息录 入模块输出的消息进行关联，形成任务/消息方式的通信数据报文输出到配置部分； 并将任务所属的层次约束信息输出到硬件资源录入模块，硬件资源录入模块对应地以 物理拓扑信息和子系统信息来分层创建物理节点，从而生成有效的硬件资源数据输出 至配置部分；
所述配置部分由网络结构生成模块、网络数据加载模块和网络路由优化模块组 成；录入部分输出的通信数据报文和物理资源数据输入到网络结构生成模块中，根据 层次结构的关联关系自动生成网络信息与拓扑结构，再输出至输出部分和网络数据加 载模块；网络数据加载^莫块根据输入的网络结构信息产生一个网络数据激活表，并对
加载在物理资源上的数据进行操作，形成最终在网络中的通信数据ir出到tr出部分和
网络路由优化模块；网络路由优化模块根据物理资源数据和激活的通信数据进行计 算，并且根据任务的性质不同进行优化，自动地创建出最优的静态路由方案，形成通 信路径信息输出至输出部分。
所述输出部分由xml文件输出模块、word文档输出模块和运行代码生成模块组 成；配置部分输出的网络信息与拓扑结构、通信数据和最优的静态路由方案被输入到 xml文件输出模块、word文档输出模块和运行代码生成模块；其中，xml文件输出 模块输出xml形式的通信信息输出到仿真平台进行仿真；word文档输出模块输出word文档形式的通信信息输出到文档收集装置进行文档收集；运行代码生成模块输 出带有通信信息的代码输入到测试平台进行测试。
所述录入部分有两种方式录入数据， 一种为从数据库中直接读取，将存储的已有 的消息信息、任务信息和硬件资源信息直接读取，写入到消息录入模块、任务录入模 块和硬件资源录入模块中；另一种为消息录入模块、任务录入模块和硬件资源录入模 块分别从用户的输入信息中逐级录入各项数据信息；在录入过程中，录入的信息也能 被及时保存到数据库中。
所述消息录入+莫块由消息继承单元、消息组合单元、消息派生单元、修改单元和 消息创建单元组成；消息继承单元和消息组合单元获取原有消息的信息，再经过修改 单元加入新的信息；如果创建的消息完全与原有消息结构相同，则通过消息派生单元 获取原有消息的全部信息；反之则通过消息创建单元制定新的消息。
所述消息录入模块在消息的创建过程中，在完成消息自身的大小、源节点和目的 节点标识属性外，还要创建符合所适用协议的特有数据结构。
所述消息录入+莫块采用派生与继承的关系来组织消息，使新的消息继承原有消息 的基本信息，共享原有消息的特有协议数据，也支持新消息加入新的特有信息。
所述任务录入模块由功能分区创建单元、子功能创建单元、任务生成单元、消息 获取单元和匹配单元组成；在功能分区创建单元中完成功能分区的录入，在子功能生
成单元中把功能分区的功能分为若干个子功能，并输出到任务生成单元中将子功能进 行实际化，分为在网络中通信的任务，输出到硬件资源录入模块；消息获取单元中， 获得消息录入模块中创建的消息，并输出到与任务匹配单元中与生成的任务在匹配单 元中进行匹配，形成通信数据报文，输出到网络结构生成模块。
所述任务录入模块采用分层结构创建任务，最外层是功能分区，功能分区包括子 功能，子功能包含若干任务，任务再关联消息；分别约束硬件资源录入模块中的物理 拓扑、子系统和物理节点三个层次。
所述任务录入模块在任务关联消息时，釆用发布/订购模式； 一个任务能够订购 来自不同物理节点的多个消息；也能够发布多个消息，给其他节点使用；关联了消息 的任务才是有效的任务，才能够申请网络资源，在网络中被处理。
所述硬件资源录入模块由层次获取单元、功能分区约束单元、子功能约束单元、 任务约束单元、物理拓扑创建单元、子系统创建单元和物理节点创建单元组成；层次 获取单元获得功能分区、子功能和任务的层次化信息，并把功能分区信息发送到功能 分区约束单元，由功能分区约束单元将功能分区的约束条件^T出到物理拓扑创建单元来约束创建物理拓扑，并把转化的子功能信息发送到子功能约束单元；子功能约束单 元将子功能的约束条件输出到子系统创建单元来约束创建子系统，并把子功能对应的 任务信息发送到任务约束单元；任务约束单元将任务的约束条件输出到物理节点创建 单元来约束创建物理节点，最后将硬件资源信息传递到网络结构生成模块。
所述网络结构生成模块根据录入部分提供的通信数据报文和物理资源数据信息 自动地创建网络信息和拓扑结构，根据录入数据的改变，而及时地做出响应，调整生 成的网络结构。
所述网络结构生成模块根据录入的通信数据报文和物理资源信息的属性和层次 结构，自动地生成网络结构信息，包括网络节点及参数、网络拓扑和网络分层结构。
所述网络数据加载模块对加载在物理资源上的数据进行的操作包括:激活、休眠、
换位、修改数据属性。
所述网络路由优化模块根据所选的网络协议和任务的等级不同，加入适合协议要 求的路由算法，计算每条网络路由的信息交换和处理的业务量，比较优化后形成静态
路由表。
本发明一种电子系统的顶层设计平台，有益效果在于
1. 采用数据确定结构的方式运行平台，使设计以任务为基础，实现了总体论中
"人机结合、以人为本"的i交计原则，使最终方案与i交计者的理念紧密结合。
2. 数据资源釆用继承与派生模式来创建，减少了录入大量数据带来的重复工作。
3. 任务采用发布/订购的模式与消息关联，增强了任务的有效性，杜绝了无效 任务占用资源的情况，从源头减小了网络的通信延迟。
4. 模块化、层次化的设计方式，符合先进的电子系统的要求，同时也将设计时 的错误缩小在很小的区域(如分区、子系统、节点内)，便于査找和修正。
5. 根据录入的信息，自动的生成最终方案，避免了任务更新带来的程序反复修 改。只需更新录入信息，即可生成新的解决方案。
6. 统一化管理平台，统一规范化了交互接口，能够根据实际的需要，兼容各种 仿真平台和测试平台。


图l为本发明一种电子系统的顶层设计平台的平台结构框图2为本发明一种电子系统的顶层设计平台的整体流程图3为本发明一种电子系统的顶层设计平台的录入部分层次关系结构8图4为本发明一种电子系统的顶层设计平台的消息录入模块框图； 图5为本发明一种电子系统的顶层设计平台的消息继承派生关系图； 图6为本发明一种电子系统的顶层设计平台的任务录入模块框图； 图7为本发明一种电子系统的顶层设计平台的实施例任务消息匹配图； 图8为本发明一种电子系统的顶层设计平台的硬件资源录入申莫块框图； 图9为本发明一种电子系统的顶层设计平台的实施例配置关系图； 图10为本发明一种电子系统的顶层设计平台的网络结构生成模块框图； 图11为本发明一种电子系统的顶层设计平台的实施例层次关系图； 图12为本发明一种电子系统的顶层设计平台的网络数据加载+莫块框图； 图13为本发明一种电子系统的顶层设计平台的实施例网络数据激活表； 图14为本发明一种电子系统的顶层设计平台的网络路由优化模块框图； 图15为本发明一种电子系统的顶层设计平台的实施例选择静态路由图。 图中l.数据库2.消息录入模块201.消息继承单元202.消息组合单元 203.消息派生单元204.修改单元205.消息创建单元3.任务录入模块301 功能分区创建单元302.子功能生成单元303.任务生成单元304.消息获取单元 305.匹配单元4.硬件资源录入模块401.层次获取单元402.功能分区约束单元 403.物理拓扑创建单元404.子功能约束单元405.子系统创建单元406.任务 约束单元407物理节点创建单元5.网络结构生成单元501.任务数据获取单元 502.物理资源获取单元503.网络层次创建单元504.关联单元505.网络拓扑 连接单元6.网络数据加载模块601.网络拓扑获取单元602.通信数据获取单 元603.网络层次获取单元604. 二次选择单元7.网络路由优化模块701. 拓扑获取单元702.数据获取单元703.层次获取单元704.路由优化单元8. xml文件输出模块9.word文档输出模块IO.运行代码生成模块ll.仿真平台 12.文档收集装置10.测试平台
具体实施例方式
本发明一种电子系统的顶层设计平台，如图1所示，本发明由消息录入模块2、 任务录入模块3、硬件资源录入模块4组成的录入部分，由网络结构生成模块5、网 络数据加载模块6、网络路由优化模块7组成的配置部分，和由xml文件输出模块8、 word文档输出^莫:决9、运行代码生成模块10组成的输出部分，这三个部分共同构 成。录入部分将由用户输入或者从数据库1导入的数据信息转化为通信数据报文和物理资源信息输出至配置部分，在配置部分中进行网络配置后，转化为配置信息发送至 输出部分，输出部分将这些配置信息转化为相应的模板形式的输出信息，并将这些输 出信息输出到仿真平台11、文档收集装置12和测试平台13中，在完成系统顶层设 计的同时，统一化管理电子系统的其它工作。
所述录入部分由消息录入模块2、任务录入模块3和硬件资源录入模块4组成。 消息录入模块2根据输入的消息信息创建通信时用到的所有消息，输入到任务录入模 块3;任务录入模块3根据输入的功能分区信息和子功能信息来创建任务，再将创建 好的任务与消息录入模块2输出的消息进行关联，形成任务/消息方式的通信数据报 文输出到配置部分；并将任务所属的层次约束信息输出到硬件资源录入模块4，对应 地以物理拓扑信息和子系统信息来分层创建物理节点，从而生成有效的物理资源数据 输出至配置部分。所述配置部分由网络结构生成模块5、网络数据加载模块6和网络 路由优化模块7组成。录入部分输出的通信数据报文和物理资源数据输入到网络结构 生成模块5中，根据层次结构的关联关系自动生成网络信息与拓扑结构，再输出至输 出部分和网络数据加载模块6;网络数据加载模块6根据输入的网络结构信息产生一 个网络数据激活表，并进行二次选择，对加载在物理资源上的数据进行操作，形成最 终在网络中的通信数据输出到输出部分和网络路由优化模块7;网络路由优化模块7 根据输入部分输出的物理资源数据和激活的通信数据进行计算，并且根据任务的性质 不同进行优化，自动地创建出最优的静态路由方案，形成通信路径信息输出至输出部 分。所述输出部分由xml文件输出模块8、 word文档输出模块9和运行代码生成模 块10组成。配置部分输出的网络信息与拓扑结构、通信数据和最优的静态路由方案 分别输入到xml文件输出模块8、 word文档输出模块9和运行代码生成模块10中。 其中，xml文件输出模块8输出xml形式的通信信息输出到仿真平台ll进行仿真； word文档输出模块9输出word文档形式的通信信息输出到文档收集装置12进行 文档收集；运行代码生成模块IO输出带有通信信息的代码输入到测试平台13进行 测试。
本平台的整体流程如图2所示，在启动电子系统顶层设计平台后，首先是进行初
始化工序，主要包括平台各个纟莫块的初始化和数据的初始化。各个^块的初始化操作， 主要完成本平台各个模块的开机状态检测，查看模块是否可以正常工作。而数据的初 始化，主要是针对网络数据库中数据导入到本地数据库中，以备设计中使用。
在初始化工序结束后，用户进入消息录入界面，在消息录入t莫块2中进行所有可 能使用的消息的录入。从数据库1中输出的消息均已录入完毕后，这些消息输入到任务录入模块3等待与任务进行匹配。
然后在任务录入模块3中从数据库1中录入功能分区的信息，此处将完成整体 系统按功能划分的分区信息。功能分区录入完毕后，功能分区信息一方面输出到配置
的各个功能分区的内部进行子功能的录入。
子功能是把功能分区进一步细化，分成各个子集功能。录入完毕后，子功能信息
一方面输出到配置部分的网络结构生成模块5为生成网络结构做准备;另一方面在任 务录入模块3中将各个子功能的内部进行任务的录入。
此处录入的任务就是电子系统中处理的任务，录入完毕后，任务信息一方面输出 到配置部分的网络结构生成模块5为生成网络结构做准备；另一方面，任务信息在任 务录入模块3中与消息录入模块2输出的消息进行匹配，构成任务/消息形式的通信 数据报文输出到硬件资源录入禾莫块4。
通信数据报文和从数据库1录入的分区/子功能/任务层次结构信息进入到硬件 资源录入模块4中，进行硬件资源的录入。在硬件资源录入过程中，录入物理拓扑类 型时要受到功能分区的约束，不符合功能分区要求的硬件资源要返回硬件资源录入操 作界面，对物理拓扑的属性进行修改；符合要求的硬件资源进行子系统属性的录入操 作。在子系统属性的录入过程中要受到子功能的约束，不符合子功能要求的硬件资源
要返回硬件资源录入操作界面，对子系统属性进行修改；符合要求的硬件资源进行物 理节点属性的录入操作。在物理节点属性的录入过程中要受到任务的约束，不符合任 务要求的硬件资源返回硬件资源录入操作界面，对物理节点属性进行修改；将符合要 求的硬件资源数据输入到配置部分的网络结构生成模块5中，为生成网络结构做准备。
任务录入模块3输出的功能分区信息、子功能信息、任务信息作为任务/消息方
式的通信数据报文lr入到配置部分的网络结构生成净莫块5，硬件资源录入模块4输出
的硬件资源数据输入到配置部分的网络结构生成模块5，就可以在网络结构生成模块 5中根据层次关系自动生成网络结构，包括网络拓扑、网络通信数据和网络层次结构 信息。进一步对在网络中的通信数据可以有一个二次选择过程，是一个可选项，如果 进行二次选择就把网络结构信息流入到网络数据加载模块6中，生成一个网络数据激 活表，对本次设计中需要的数据进行二次选择，只有选择的数据能够在网络中流通。 然后把进行二次选择后的网络结构信息流入到网络路由优化模块7中;如果不需要二 次选择就把网络信息直接流入到网络路由优化模块7中。如果需要进行路由优化，就将网络结构信息流入到网络路由优化模块7中，进行静态路由的优化；如果不需要路 由优化就把网络结构信息直接输出到输出部分中。
如果需要仿真，则将配置部分输出的网络结构信息lr入到输出部分的xml文件
闭平台结束设计；如果不需要仿真则直接等待关闭平台结束^:计。
如果需要文件存档，则将配置部分输出的网络结构信息输入到word文档输出模 块9，将需要存档的数据以word格式保存到文档收集装置12中，然后等待关闭平
台结束设计；如果不需要存档则直接等待关闭平台结束设计。
如果需要进行测试，则将配置部分输出的网络结构信息输入到运行代码生成禾莫块 10，将需要测试的数据提取成代码形式，进入测试平台13，然后等待关闭平台结束 设计；如果不需要测试则直接等待关闭平台结束设计。至此，整体流程结束。
下面以一个航空电子系统的应用实施例，来表述本平台设计的具体执行步骤，并 且说明每个模块和模块内部的设计思想特点和优势，给出使用本平台进行电子系统顶 层设计的全部操作
本平台的录入部分所包含的三个模块消息录入模块2、任务录入模块3和硬件 资源录入模块4，其层次对应关系如图3所示，是以数据层次驱动物理层次为核心思 想，数据层次下的不同功能分区，对应物理层次下的不同拓扑结构，规定同一个功能 分区对应于一种物理拓扑。 一个功能分区可以有多个子功能，每个子功能完成功能相 似的一系列任务。 一个物理拓扑下，可以分为多个子系统，子系统将完成相似功能的 物理模块集成，综合处理。每一个子系统均对应于一个子功能。每一个子功能下，又 是由多个任务组成的，这些任务以发布/订购的模式，与消息相匹配，形成通信数据 报文。而每一个子系统下面可以存在多个物理节点，在这些物理节点上，加载通信数 据报文，进行网络通信。录入部分的三个模块和数据库1之间的数据流是双向的，说 明数据既可以是重新创建的，也可以是从数据库1中导入的，并且新生成的数据还可 以保存到数据库1中存档。
消息数据首先进入的是录入部分的消息录入模块2，该模块釆用一种派生与继承 的关系来组织消息关系的，由消息继承单元201、消息组合单元202、消息派生单 元203、修改单元204和消息创建单元205组成。航空电子系统的数据格式是由数 据块、数据字或帧组成的，存在大量的重复信息，采用继承和派生的模式创建新的消 息，就能够避免大量的重复工作。如图4所示，当新的消息是在原有消息基础上加入 新的信息时，就可以通过消息继承单元201和消息组合单元202获取原有消息的信息，再经过修改单元204加入新的信息。如果创建的消息完全与原有消息一样，就 可以通过消息派生单元203直接获取原有消息的全部信息。如果新建消息与原有消 息毫不相干，就可以通过消息创建单元205制定新的消息。
在太实施例中.以雷达相关的几种消阜为例进行辨明,如41p^4^^t^lW 息的数目多于1个的时候，则只需进行一个消息的创建，其他的消息完全继承这个消 息即可，具有雷达探测消息的目标距离、方位角、方位角速率等属性。雷达诊断消息 在继承雷达探测消息的方位角速率、仰角速率属性和雷达显示消息的雷达天线功率、 供电量属性后，去除雷达探测消息的不需要的目标距离、方位角和仰角目标身份的属 性以及雷达显示消息的照射目标时间长度、提取像素数、显示分辨率和显示器类型的 属性，然后再加入自身新的使用时间和健康状况的属性，就完成了一次创建。
如果雷达诊断消息的数目多于1个时，则如同雷达探测消息一样，其它的消息直 接继承这个消息即可得到全部的信息。釆用这种派生继承的方式来创建数目繁多的消 息，有效地利用了相同的数据信息，减少了工作量，节省了设计时间，从而提高了效 率。
创建的所有消息信息进入到录入部分的任务录入模块3中，等待与任务进行匹 配。任务录入模块3，负责以功能分区/子功能/任务的形式层次化的创建任务，并将 创建的任务与消息录入模块2输出的消息进行匹配，如图6所示，由功能分区创建 单元301、子功能创建单元302、任务生成单元303、消息获取单元304和匹配单 元305组成。在功能分区创建单元301中完成功能分区的录入，在该单元中根据工 程的特点确定分区的数量、每个分区的功能、分区内部使用的通信协议和分区之间的 交互关系。在子功能生成单元302中把功能分区的功能进一步细化，分为若干个子 功能来完成。在任务生成单元303中将子功能进行实际化，分为在网络中通信的任 务，输出到硬件资源录入模块4。这样做符合模块化的"化整为零"的思想，将一个 复杂的设计简单化、分块地完成设计。本实施例中，将整个系统设计的用途(战场探 测)，如图11中的数据层次，划分为4个功能分区综合射频分区、综合处理分区、
综合显示分区和飞行管理分区。由分区协同合作完成整体的用途，再划分每个功能分 区，由各个子功能合作完成功能分区的用途，最后再划分每个子功能，由各个任务合
作完成子功能的用途。
在本模块的消息获取单元304中，得到在消息录入模块2中创建的所有消息， 然后与刚刚创建好的任务一同在匹配单元305中进行匹配，形成通信数据报文，输 出到网络结构生成模块5。任务与消息是按照订购/发布方式匹配的，在这种订购/发布的模式下，消息的发送者(即发布该消息的任务)对于接收者(即订购该消息的 任务)没有任何先验知识，接收者在配置时进行连接，从而接收它们希望接收到的消
息。 一个任务可以接收(订购)来自不同节点的多个消息；也可以发送(发布)多个 消息，为其他节点使用。因为每个消息都有自身的标识，在网络中具有唯一性，所以 任务在关联了消息后，才被激活，能够申请网络资源。这样做，避免了无效信息对资 源的占用，从源头上降低了通信的网络延迟。
本实施例中，仍以雷达任务和消息为例进行描述，如图7所示。雷达探测任务订 购雷达诊断消息，进行自身的健康管理而发布雷达探测消息。探测处理任务则是订购 雷达探测消息，对雷达获取的数据进行综合处理，再发布飞行控制消息，调整飞行姿 态或是调整雷达角度等操作。而雷达健康管理任务则是发布雷达诊断消息，等待雷达 订购进行健康诊断；订购飞行管理消息，接收指派的诊断对象。其余如预警消息之类 的没有被匹配的消息，则作为库存，等待任务来匹配。
录入部分的硬件资源录入模块4，如图8所示。由层次获取单元401、功能分区 约束单元402、子功能约束单元4(M、任务约束单元406、物理拓扑创建单元403、 子系统创建单元405和物理节点创建单元407组成。由层次获取单元401从任务录 入模块2中获得功能分区、子功能和任务的层次化信息，并把功能分区信息发送到功 能分区约束单元402中。任务的层次关系用来约束硬件资源的录入过程，对应的分 层创建系统中要使用的物理资源。其中，在功能分区约束单元402中，将功能分区 的约束条件输出到物理拓扑创建单元403，用来约束物理拓扑的创建，并把转化的子 功能信息发送到子功能约束单元404中。在子功能约束单元404中，将子功能的约 束条件输出到子系统创建单元405，用来约束子系统的创建，并把子功能对应的任务 信息发送到任务约束单元406中。在任务约束单元406中，将任务的约束条件输出 到物理节点创建单元407，用来约束物理节点的创建。最后将满足约束条件的物理拓 扑信息、子系统信息和物理节点信息作为硬件资源信息传递给网络结构生成模块5。
配置部分由网络结构生成模块5、网络数据加载模块6和网络路由优化模块7组 成，对录入部分的信息进行整合与优化，输出本次设计的最终方案，包括网络拓扑结 构、网络数据结构、网络层次结构。如图9所示，以综合处理分区为例来进行说明， 介绍分区一子功能一任务/消息结构与物理拓扑一子系统一物理节点之间的对应关 系。图9中，综合处理分区包括处理射频子功能、热备份子功能、处理飞管子功能和 处理显示子功能。各子功能分别加载相应的任务/消息报文。综合处理分区对应与下 面的交换式网络连接拓扑，子功能与对应的子系统框图内的线条相同，任务与对应的
14物理节点的编号相同。相应的，节点(l)加载射频任务/消息报文，节点(5)加载热备份 任务/消息报文，节点(7)加载飞管任务/消息报文，节点(9)加载显示任务/消息报文。 P代表发布消息，S代表订购消息。在处理射频子功能中，任务(l)发布消息U)、任 务(2)发布消息(3)，伹任务(1)和任务(2)都订购消息(2)。对应的处理飞管子功能中， 任务(6)则是发布消息(2)，订购消息(1)和消息(3)。处理射频子功能中的任务(3)和处 理显示子功能中的任务(8)发布消息(4)，订购消息(6);热备份子功能中的任务(5)订购 消息(4)，发布消息(6)。这样，在综合处理分区内部，处理射频子功能就与处理飞管 子功能有交互信息，形成逻辑上的通信。而对应的网络物理结构中，节点(3)、节点(8) 与节点(5)，节点(1)和节点(2)就与节点(6)有实际的通信任务，同理，节点(4)和节点(7)， 节点(5)和节点(9他有通信的任务。
配置部分的网络结构生成模块5，如图10所示，由任务数据获取单元501、物 理资源获取单元502、网络层次创建单元505、网络拓扑连接单元503和关联单元 504组成。在物理资源获取单元502中得到硬件资源录入,莫块4输出的硬件资源信 息，然后在网络层次创建单元503中，将硬件资源信息与在任务数据获取单元501 中得到录入部分的任务数据信息结合，将独立的硬件资源按照子系统进行归类。接着 在网络拓扑连接单元505中，自动地将各个独立的子系统连接成最终的网络拓扑结 构。最后在关联单元504中将含有子系统划分的网络拓扑结构与在任务数据获取单 元501中得到录入部分的任务数据信息进行关联，就形成了初步的网络结构。网络 结构信息将会输出到网络数据加载模块6或输出部分中。本实施例如图ll所示，数 据层次中的综合射频分区与网络层次中的节点1至节点5组成的点对点网络结构相 对应，数据层次中的综合处理分区与网络层次中的子系统1至子系统8组成的交换 式网络结构相对应，数据层次中的综合显示分区与网络层次中的子系统a至子系统f 组成的仲裁环网络结构相对应，数据层次中的飞行管理分区与网络层次中的子系统A
至子系统D组成的总线网络结构相对应。因为数据层次中的四个功能分区之间，综 合射频分区、综合显示分区和飞行管理分区三个功能分区都是通过综合处理分区交互 信息，因此对应的网络结构，则是其他三种拓扑均与交换式网络拓扑相连接。再将这 个总的网络拓扑，与录入部分的任务/消息通信报文相关联，关联方式在配置部分的 图9中已经描述，这样就形成了网路化的航空电子系统方案。
配置部分的网络数据加载模块6，如图12所示。由网络拓扑获取单元601、通 信数据获取单元602、网络层次获取单元603和二次选择单元6(M组成。在网络拓 扑获取单元601中，得到网络结构的拓扑信息；在通信数据获取单元602中，得到了网络结构的数据信息；在网络层次获取单元603中，得到了网络结构的层次信息。 然后这三种信息进入到二次选择单元604中，根据网络结构的这三种信息，创建一 个网络数据激活表。在这个表中，可以对录入部分产生的信息进行二次选择，确定本 次要在网络中通信的报文。这样做可以对应当前态势的不同，有选择地加载网络数据， 而不必重新建立任务消息模型，增强了设计的可用性。
本实施例中，以雷达相关的通信报文为例，如图13所示，只需在网络数据激活 表中激活雷达相关的任务/消息通信报文即可，而使其它的通信报文处于休眠或修改 状态，不参与本次的设计。雷达探测任务、雷达送显任务和雷达诊断任务是被激活的 任务，在本实施例中进行通信。处理飞管任务、处理导航任务和红外预警任务是处于 休眠状态，不参与本次通信。处理备份任务处于修改状态，等待外部激发，视外部激 励而定为激活或休眠。
在经过网络数据加载模块6后，只含有网络通信报文的源地址和目的地址，并没 确定通信的静态路由，这就需要配置部分的网络路由优化禾莫块7，如图14所示。网 络路由优化模块7由拓扑获取单元701、数据获取单元702、层次获取单元703和 路由优化单元704组成。在拓扑获取单元701中，得到网络结构的拓扑信息；在数 据获取单元702中，得到了网络结构的数据信息；在层次获取单元703中，得到了 网络结构的层次信息。然后这三种信息进入到路由优化单元704中，才艮据网络结构 中每个节点上加载的业务量的大小和时间要求，并且参考设计的用途对任务^C重的区 别，计算网络的业务量，得到优化的静态路由信息。最后将含有优化的静态路由的网 络结构信息输出到输出部分中。
本实施例中，如图15所示。首先找出源节点节点2)和目的节点节点6)之间 的所有连通线路，本实施中有如下三条线路
线路I:节点l)、 2)经交换机A经交换机F经交换机E至节点6)。 线路II:节点l)、 2)经交换机A经交换机B经交换机E至节点6)。 线路III:节点1)、 2)经交换机A经交换机B经交换机C经交换机D经交换 机E至节点6)。
显然线路III太长，经过交换机做多首先排除，然后再比较每条线路的业务量， 假如在每个节点都有通信任务，且每个节点通信任务数量相同的条件下，在线路I和 线路II中，交换机B比交换机F连接的节点少，处理时间相对少，所以线路n更有 优势，图15中虚线标识的路由通信为最佳。
所述xml文件输出模块8、 word文档输出模块9、运行代码生成模块10，分别负责为其他仿真平台ll提供接口文件、为设计文档保存用的归档文件、为嵌入式测 试平台13提供代码文件，使本平台作为顶层设计平台，统一管理其它平台，为其它 平台提供接口服务。三个l莫块均是由配置部分的网络结构生成纟莫块5输出的网络拓扑 信息、网络数据加载f莫:决6输出的网络数据信息和网络路由优化，莫:块7输出的网络 层次信息作为输入，然后根据这三种信息，xml文件输出模块8的xml格式化模版 中输出仿真信息到仿真平台11;word文档输出模块9的word格式化模板中输出归 档信息到文档收集装置12;运行代码生成模块10的代码格式化模版中输出测试信 息到测试平台13。
这样，进入实际应用中，只要仿真平台ll和测试平台13按照设计平台输出的 xml格式进行解析，就可以获取到需要仿真或测试的数据。当需要书面文件资料时， 可以从最终方案中提取重要数据，保存到word文档中，提供给文档收集装置12打 印输出。当需要进行测试任务时，可以从平台中提取格式化的代码模板，并输入到测 试平台13，添加测试代码就可以进行嵌入式测试。本平台输出部分含有的这三个外 部接口，使设计作为统一管理仿真验证和物理测试的平台，将设计从仿真和测试中隔 离出来，独立地完成系统的顶层设计。
本实施例用一种电子系统顶层设计平台对战场监视飞机进行了设计，符合先进的 航空电子系统的模块化、层次化设计要求；有效地防止了航空电子通信网络中，无效 信息对资源的占用，从源头上降低了通信的网络延迟；采用一种由数据来自动生成结 构的方式，避免了态势变化引起的数据改动，对整个系统产生的不利影响；设计层次 清楚，操作灵活便捷，简化了设计人员的操作流程；采用数据资源可以预先定制的方 式，减少了设计过程中，代码的反复修改；统一化管理，避免了各个子系统之间数据 的不兼容；网络数据的二次选择和网络静态路由的优化有效地增强了设计方案的可用 性，从而缩短了设计时间，提高了设计效率。
权利要求
1、一种电子系统的顶层设计平台，包括输出部分，其特征在于，还包括录入部分和配置部分；录入部分将输入的数据信息转化为通信数据报文和物理资源信息输出至配置部分，在配置部分中进行网络配置后，转化为配置信息发送至输出部分，输出部分将这些配置信息转化为相应的模板形式的输出信息，并将这些输出信息输出到仿真平台、文档收集装置和测试平台；所述录入部分由消息录入模块、任务录入模块和硬件资源录入模块组成；消息录入模块根据输入的消息信息创建通信时用到的消息，输入到任务录入模块；任务录入模块根据输入的功能分区信息和子功能信息来创建任务，再将创建好的任务与消息录入模块输出的消息进行关联，形成任务/消息方式的通信数据报文输出到配置部分；并将任务所属的层次约束信息输出到硬件资源录入模块，硬件资源录入模块对应地以物理拓扑信息和子系统信息来分层创建物理节点，从而生成有效的硬件资源数据输出至配置部分；所述消息录入模块由消息继承单元、消息组合单元、消息派生单元、修改单元和消息创建单元组成；消息继承单元和消息组合单元获取原有消息的信息，再经过修改单元加入新的信息；如果创建的消息完全与原有消息结构相同，则通过消息派生单元获取原有消息的全部信息；反之则通过消息创建单元制定新的消息；所述任务录入模块由功能分区创建单元、子功能创建单元、任务生成单元、消息获取单元和匹配单元组成；在功能分区创建单元中完成功能分区的录入，在子功能生成单元中把功能分区的功能分为若干个子功能，并输出到任务生成单元中将子功能进行实际化，分为在网络中通信的任务，输出到硬件资源录入模块；消息获取单元中，获得消息录入模块中创建的消息，并输出到与任务匹配单元中与生成的任务在匹配单元中进行匹配，形成通信数据报文，输出到网络结构生成模块；所述硬件资源录入模块由层次获取单元、功能分区约束单元、子功能约束单元、任务约束单元、物理拓扑创建单元、子系统创建单元和物理节点创建单元组成；层次获取单元获得功能分区、子功能和任务的层次化信息，并把功能分区信息发送到功能分区约束单元，由功能分区约束单元将功能分区的约束条件输出到物理拓扑创建单元来约束创建物理拓扑，并把转化的子功能信息发送到子功能约束单元；子功能约束单元将子功能的约束条件输出到子系统创建单元来约束创建子系统，并把子功能对应的任务信息发送到任务约束单元；任务约束单元将任务的约束条件输出到物理节点创建单元来约束创建物理节点，最后将硬件资源信息传递到网络结构生成模块；所述配置部分由网络结构生成模块、网络数据加载模块和网络路由优化模块组成；录入部分输出的通信数据报文和物理资源数据输入到网络结构生成模块中，根据层次结构的关联关系自动生成网络信息与拓扑结构，再输出至输出部分和网络数据加载模块；网络数据加载模块根据输入的网络结构信息产生一个网络数据激活表，并对加载在物理资源上的数据进行操作，形成最终在网络中的通信数据输出到输出部分和网络路由优化模块；网络路由优化模块根据物理资源数据和激活的通信数据进行计算，并且根据任务的性质不同进行优化，自动地创建出最优的静态路由方案，形成通信路径信息输出至输出部分。
2、 根据权利要求1所述一种电子系统的顶层设计平台，其特征在于所述输出部分由xml 文件输出模块、word文档输出模块和运行代码生成模块组成；配置部分输出的网络信息与拓 扑结构、通信数据和最优的静态路由方案被输入到xml文件输出模块、word文档输出模块 和运行代码生成模块；其中，xml文件输出模块输出xml形式的通信信息输出到仿真平台进 行仿真;word文档输出模块输出word文档形式的通信信息输出到文档收集装置进行文档收 集；运行代码生成模块输出带有通信信息的代码输入到测试平台进行测试。
3、 根据权利要求1所述一种电子系统的顶层设计平台，其特征在于所述录入部分有两种 方式录入数据， 一种为从数据库中直接读取，将存储的已有的消息信息、任务信息和硬件资 源信息直接读取，写入到消息录入模块、任务录入模块和硬件资源录入模块中；另一种为消 息录入模块、任务录入模块和硬件资源录入模块分别从用户的输入信息中逐级录入各项数据 信息；在录入过程中，录入的信息也能被及时保存到数据库中。
4、 根据权利要求1所述一种电子系统的顶层设计平台，其特征在于所述消息录入模块采 用派生与继承的关系来组织消息，使新的消息继承原有消息的基本信息，共享原有消息的特 有协议数据，也支持新消息加入新的特有信息。
5、 根据权利要求1所述一种电子系统的顶层设计平台，其特征在于所述任务录入模块采 用分层结构创建任务，最外层是功能分区，功能分区包括子功能，子功能包含若干任务，任 务再关联消息；分别约束硬件资源录入模块中的物理拓扑、子系统和物理节点三个层次。
6、 根据权利要求1所述一种电子系统的顶层设计平台，其特征在于所述任务录入模块在 任务关联消息时，釆用发布/订购模式； 一个任务能够订购来自不同物理节点的多个消息；也 能够发布多个消息，给其他节点使用；关联了消息的任务才是有效的任务，才能够申请网络 资源，在网络中被处理。
7、 根据权利要求1所述一种电子系统的顶层设计平台，其特征在于所述网络结构生成模 块根据录入部分提供的通信数据报文和物理资源数据信息自动地创建网络信息和拓扑结构， 根据录入数据的改变，而及时地做出响应，调整生成的网络结构。
8、 根据权利要求7所述一种电子系统的顶层设计平台，其特征在于所述网络结构生成模 块根据录入的通信数据报文和物理资源信息的属性和层次结构，自动地生成网络结构信息， 包括网络节点及参数、网络拓扑和网络分层结构。
9、 根据权利要求1所述一种电子系统的顶层设计平台，其特征在于所述网络数据加载模 块对加载在物理资源上的数据进行的操作包括激活、休眠、换位、修改数据属性。
10、 根据权利要求l所述一种电子系统的顶层设计平台，其特征在于所述网络路由优化模 块根据所选的网络协议和任务的等级不同，加入适合协议要求的路由算法，计算每条网络路 由的信息交换和处理的业务量，比较优化后形成静态路由表。
全文摘要
本发明是一种电子系统的顶层设计平台，包括输出部分、录入部分和配置部分。录入部分将输入的数据信息转化为通信数据报文和物理资源信息输出至配置部分，在配置部分中进行网络配置后，转化为配置信息发送至输出部分，输出部分将这些配置信息转化为相应的模板形式的输出信息，并将这些输出信息输出到仿真平台、文档收集装置和测试平台。本装置是一种动态地生成最终的方案，并且统一管理仿真、归档和测试的电子系统顶层设计平台，有效地防止了实时通信网络中，无效信息对资源的占用，从源头上降低了通信的网络延迟；缩短了设计时间，提高了设计效率。
文档编号G06F17/50GK101436964SQ20081024005
公开日2009年5月20日 申请日期2008年12月17日 优先权日2008年12月17日
发明者凡 丁, 锋 何, 熊华钢, 王昊天 申请人:北京航空航天大学