CN109683865A - 动车组车载控制软件生成***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动车组车载控制软件生成***及方法，***包括线程调度层、项目配置层、控制逻辑配置层以及人机界面；所述线程调度层负责建立接口与提供底层数据支持；所述项目配置层用于配置待生成车载控制软件的项目信息；所述控制逻辑配置层用于进行待生成车载控制软件控制逻辑设计，采用图形化编程设计；所述人机界面分别与线程调度层、项目配置层、控制逻辑配置层连接，用于人机交互操作生成车载控制软件。本发明实现了不同项目下控制软件的自动生成，不需要手动编辑代码，通过表格提取各种信息，通过操作用户界面生成代码，自动化流程，降低了软件开发难度和工作量。

Description

动车组车载控制软件生成***及方法

技术领域

本发明属于软件自动生成技术领域，尤其涉及一种动车组车载控制软件生成***及方法。

背景技术

列车网络控制***通过贯穿列车的通信总线将网络***设备及各子***的车载设备连接在一起，车载控制单元是作为总线管理者，主要负责列车控制、监视和故障诊断的功能。所有列车网络控制***的子***都是通过车辆总线与车辆控制单元进行通信，交换数据。通用车载控制软件结构上分为底层控制部分和控制逻辑部分，其中底层控制部分主要完成MVB卡驱动、MVB通信、软件调度、冗余管理、故障自诊断功能、通信协议配置等功能；控制逻辑部分负责实现对列车通信网络子***的控制、监控和保护，完成列车整个控制逻辑及故障诊断等各项管理工作。但是目前，车载控制软件在面向不同的项目应用过程中，需要手动修改MVB通信协议、消息数据配置、故障数据编码、MVB板卡配置等多项代码编制和修改任务，过程比较繁琐且容易出现代码错误，软件开发效率较低。

专利CN10677835公开了软件集成方法和***，通过将基础软件函数模块连接至应用软件相应位置，生成控制器软件模型，调用编译器，将应用软件初级代码、基础软件代码以及与基础软件相对应的配置文件添加至编译器，编译器对源代码进行编译，生成目标文件，实现了软件的自动集成。但是，专利CN10677835侧重于控制器软件的集成，即将应用软件代码和基础软件代码的集成，生成控制器软件代码的方法；未涉及针对不同项目的软件生成方法。因此，设计一种针对于不同项目的车载控制器软件自动生成的方法是十分必要的。

发明内容

本发明在上述不足的基础上提供了一种动车组车载控制软件生成***及方法，采用该方法，不需要手动编辑代码、只需提供每个项目的配置表格可一键生成项目代码和可执行文件，实现了车载软件自动生成。

为了实现上述目的，本发明提供了一种动车组车载控制软件生成***，包括线程调度层、项目配置层、控制逻辑配置层以及人机界面；所述线程调度层负责建立接口与提供底层数据支持；所述项目配置层用于配置待生成车载控制软件的项目信息；所述控制逻辑配置层用于进行待生成车载控制软件控制逻辑设计，采用模块化结构设计；所述人机界面分别与线程调度层、项目配置层、控制逻辑配置层连接，进行数据通信，人机交互操作生成车载控制软件。

优选的，所述线程调度层包括接口函数模块以及回调函数模块，所述接口函数模块包括MVB板卡驱动模块、MVB数据收发模块、列车逻辑运算模块、故障诊断记录模块，所述回调函数模块包括冗余检测模块与底层封装函数模块。

优选的，所述项目配置层包括项目管理模块，所述项目管理模块用于将待生成的车载控制软件的项目信息配置为工程表格，所述工程表格包括子通信协议配置表、故障字典配置表以及消息变量配置表。

优选的，所述控制逻辑配置层包括列车网络控制***专用逻辑模块和网络变量处理模块，网络变量包括线程调度层的参数变量和项目配置层的配置变量。

一种动车组车载控制软件生成方法，采用所述的动车组车载控制软件生成***，包括以下步骤：

S1：建立底层数据接口；

S2：配置待生成车载控制软件的项目信息，生成工程表格；

S3：根据建立的底层数据接口，调取工程表格，配置相关参数，采用图形化编程设计列车控制逻辑，生成源代码，调用编译器生成车载控制软件。

优选的，所述步骤S1建立底层数据接口具体包括：建立MVB板卡初始化中配置端口、MVB过程处理端口、逻辑执行端口以及故障轮询端口，作为接口函数库；选择冗余检测及具体自主知识产权的底层封装函数作为回调函数库，并将接口函数库与回调函数库封装为动态链接库。

优选的，所述步骤S2具体包括：读取网络与MVB子通信协议数据信息，配置为子通信协议配置表；读取变量名称、类型及发送方式数据信息，配置为消息变量配置表；读取网络诊断故障数据信息，配置为故障字典配置表。

优选的，所述步骤S3具体包括以下步骤：

ss1：导入子通信协议配置表，产生MVB端口列表作为MVB板卡驱动模块中MVB板卡初始化中配置端口和MVB数据收发模块中MVB过程处理端口读写函数参数，产生图形化编程设计的外部通信变量；

ss2：导入消息变量配置表，产生消息数据列表作为MVB数据收发模块中MVB过程处理端口读写函数参数，产生图形化编程设计的外部通信变量；

ss3：导入故障字典配置表，产生与项目相关的故障列表作为故障诊断记录模块模块中故障轮询端口故障记录函数参数，产生图形化编程设计的故障变量；

ss4:配置MVB设备地址作为MVB板卡驱动模块中MVB板卡初始化中配置端口地址，配置冗余端口作为冗余检测模块中冗余检测函数的参数；

ss5:图形化编程设计列车控制逻辑，生成列车控制逻辑源代码；

ss6：调用编译器，控制编译器列车控制逻辑源代码、接口参数及动态链接库进行编译，生成目标文件。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

本发明提供了一种动车组车载控制软件生成***和方法，包括线程调度层、项目配置层、控制逻辑配置层以及人机界面，人机界面分别与线程调度层、项目配置层、控制逻辑配置层连接，人机交互操作生成车载控制软件。本发明设计独立于网络项目的通用车载控制单元软件库(线程调度层)，面向项目开发人员的只是与项目应用相关的可配置用户界面和一键式代码生成工具，不需要编辑代码，降低了手工修改代码的错误，大大缩短了软件开发周期，提高了软件代码的可靠性。

(1)本发明将与具体项目相关的代码部分提供标准接口，与车载软件库绑定开发使用的面向用户的操作界面，通过该操作界面可以将不同项目通过配置方式生成与软件库中标准接口对应的代码实现。

(2)每个具体项目的软件生成不需要手动编辑代码，通过配置项目表格信息，通过操作用户界面生成代码，自动化流程；通过配置表格完成具体项目开发，从开始到设计只需要完善项目相关表格，车载软件一键生成，不懂程序也可以完成车载软件生成。

附图说明

图1为本发明的动车组车载控制软件生成***拓扑图；

图2为本发明的动车组车载控制软件生成方法流程图；

图3为本发明的用户界面操作流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的描述。

本发明提供了一种动车组车载控制软件生成***及方法，可以应用于轨道车辆列车网络控制。参考图1所示，一种动车组车载控制软件生成***，包括线程调度层、项目配置层、控制逻辑配置层以及人机界面；线程调度层负责建立接口与提供底层数据支持；项目配置层用于配置待生成车载控制软件的项目信息；控制逻辑配置层用于进行待生成车载控制软件控制逻辑设计，采用模块化结构设计；人机界面分别与线程调度层、项目配置层、控制逻辑配置层连接，进行数据通信，人机交互操作生成车载控制软件。

线程调度层包括接口函数模块以及回调函数模块，接口函数模块包括MVB板卡驱动模块、MVB数据收发模块、列车逻辑运算模块、故障诊断记录模块，回调函数模块包括冗余检测模块与底层封装函数模块。

本实施例中根据车载控制单元软件的功能需求和技术规范，将车载控制单元软件的基本功能划分为6部分，包括MVB板卡驱动、MVB数据收发、列车网络控制逻辑执行、故障诊断与记录、冗余处理以及具有自主知识产权的逻辑模块底层封装函数；该部分软件作为每个不同项目中的通用部分，剥离与具体项目应用有关的所有变量名称和函数实现；将MVB板卡设备地址、MVB端口、故障轮询列表与项目相关部分通过带参数的函数接口引入。该部分作为车载控制软件的核心调度和执行部分，在充分测试和检验后，封装成动态链接库供各个不同项目使用。

项目配置层包括项目管理模块，项目管理模块用于将待生成的车载控制软件的项目信息配置为工程表格，工程表格包括子***通信协议配置表、故障字典配置表以及消息变量配置表。

本实施例中项目整个开发整个过程中确定的网络与MVB子***通信协议，网络诊断故障变量(1/2/3级故障)名称及代码；消息数据变量，在项目执行过程中，通过多次设计交流产生最终版本,该部分内容以电子表格形式整理。分为子***通信协议表格(包含端口号、大小、特征周期、变量名称)、故障维护表格(故障名称、故障代码、所属车厢、等级、故障维修指南)、消息变量表格(变量名称、变量类型、发送方式)。

控制逻辑配置层包括列车网络控制***专用逻辑模块和网络变量处理模块，网络变量包括线程调度层的参数变量和项目配置层的配置变量。

本实施例中面向用户的操作界面(即人机界面)，该部分以图像化界面呈现给项目开发人员，通过用户界面启动图形化界面编程，对列车控制逻辑采用图形化编程设计。控制逻辑的软件设计采用模块化结构设计，通过自行设计、二次开发的拥有自主知识产权的列车网络控制***专用逻辑功能模块和网络变量处理模块来完成列车网络控制***和辅助控制***软件中控制逻辑软件的开发。用户界面还包括交叉编译器。

本实施例中可以对用户操作界面软件进行进一步改进，增加用户权限模块、用户界面编辑模块、用户界面保存模块等模块，用户若对生成的车载控制软件的界面的控件排列布局不满意，可以编辑或修改界面，对控件的外观属性进行重新设计，如改变大小、颜色、位置、字体及背景色等。本实施例中用户界面软件还包括用户在线帮助模块，提供在线帮助***，对操作者对如何配置项目信息，生成车载控制软件起到指导作用。

本实施例中***数据库设计包括逻辑结构设计和物理结构设计两个方面，***结构设计中采用了两种数据结构类型：界面生成对应的数据结构为线性结构，数据库的存储方式为树形的非线性结构。一个待生成车载控制软件的项目包含多种数据，***信息、通道信息、控件属性等，多个项目保存于一个数据库中。数据库的物理结构文件包括数据文件、日志文件与控制文件三类文件：数据文件涉及控件属性信息、通道信息、采集数据信息，具有自我扩展性；日志文件涉及保存与数据库相关的修改信息，保证数据库安全与数据库备份与恢复有直接关系的文件；控制文件中涉及数据库名及数据库唯一标识、数据文件和日志文件标识以及数据库恢复所需的同步信息。

本发明还提供了一种动车组车载控制软件生成方法，参考图1、图2，包括以下步骤：

S1：建立底层数据接口：建立MVB板卡初始化中配置端口、MVB过程处理端口、逻辑执行端口以及故障轮询端口，作为接口函数库；选择冗余检测及具体自主知识产权的底层封装函数作为回调函数库，并将接口函数库与回调函数库封装为动态链接库。

S2：配置待生成车载控制软件的项目信息，生成工程表格：读取网络与MVB子通信协议数据信息，配置为子通信协议配置表；读取变量名称、类型及发送方式数据信息，配置为消息变量配置表；读取网络诊断故障数据信息，配置为故障字典配置表。

S3：根据建立的底层数据接口，调取工程表格，配置相关参数，采用图形化编程设计列车控制逻辑，生成源代码，调用编译器生成车载控制软件，即具体包括以下步骤：

ss1：导入子通信协议配置表，产生MVB端口列表作为MVB板卡驱动模块中MVB板卡初始化中配置端口和MVB数据收发模块中MVB过程处理端口读写函数参数，产生图形化编程设计的外部通信变量；

ss2：导入消息变量配置表，产生消息数据列表作为MVB数据收发模块中MVB过程处理端口读写函数参数，产生图形化编程设计的外部通信变量；

ss3：导入故障字典配置表，产生与项目相关的故障列表作为故障诊断记录模块中故障轮询端口故障记录函数参数，产生图形化编程设计的故障变量；

ss4:配置MVB设备地址作为MVB板卡驱动模块中MVB板卡初始化中配置端口地址，配置冗余端口作为冗余检测模块中冗余检测函数的参数；

ss5:图形化编程设计列车控制逻辑，生成列车控制逻辑源代码；

ss6：调用编译器，控制编译器列车控制逻辑源代码、接口参数及动态链接库进行编译，生成目标文件。

以下将通过具体操作过程详述动车组车载控制软件生成方法，用户已预先安装线程调度库及用户操作软件，参考图3所示：

①打开面向用户的界面，导入子***配置协议配置表格,产生MVB端口列表TS_PORT_CONFIG[]作为MVB板卡驱动模块MVB板卡初始化中端口配置和S02中MVB过程数据端口读写函数的参数；产生控制逻辑设计中图形化设计中需要的所有外部通信变量。

导入消息数据配置表格,产生消息数据数组MSG_SEND[]，作为MVB数据收发模块中MVB消息数据读写函数的参数；产生控制逻辑设计中需要的所有外部通信变量。

导入故障字典配置表格，产生故障列表DIA_BUF[]和故障代码数组TAB_BUF[]等与项目相关数组作为故障诊断记录模块中1/2/3级故障记录函数参数，并产生故障解析用文件；产生控制逻辑设计中需要的所有故障变量。

②通过面向用户的界面配置MVB设备地址和冗余端口，作为MVB板卡驱动模块中MVB板卡初始化中设备地址和冗余检测模块中冗余检测函数的参数；指定配置文件夹、工程文件夹所在位置；

③通过面向用户的界面启动图像化设计界面，开始图形化编程，并将产生的代码放置②中工程夹所在的位置；

④点击工程编译，将②、③生成的代码及接口参数与动态链接库结合，完成程序生成。

本实施例中配置项目完成后，配置好的项目信息可以以报表的形式导出，方便查看与打印。在需要查询项目信息时，可以导入并查看以保存的项目信息。

由此可知，本发明利用了软件复用的技术，构建了零代码配置的车载控制软件生成***，只需要用户搭建配置具体项目的表格并配置功能参数，然后点击生成代码的按键即可实现车载控制软件的生成，用户不需要手动编辑代码，也不需要用户将代码加入编译器，通过配置表格完成具体项目开发，从开始到设计只需要完善项目相关表格，车载软件一键生成。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种动车组车载控制软件生成***，其特征在于，包括线程调度层、项目配置层、控制逻辑配置层以及人机界面；所述线程调度层负责建立接口与提供底层数据支持；所述项目配置层用于配置待生成车载控制软件的项目信息；所述控制逻辑配置层用于进行待生成车载控制软件控制逻辑设计，采用模块化结构设计；所述人机界面分别与线程调度层、项目配置层、控制逻辑配置层连接，进行数据通信，人机交互操作生成车载控制软件。

2.根据权利要求1所述的动车组车载控制软件生成***，其特征在于，所述线程调度层包括接口函数模块以及回调函数模块，所述接口函数模块包括MVB板卡驱动模块、MVB数据收发模块、列车逻辑运算模块、故障诊断记录模块，所述回调函数模块包括冗余检测模块与底层封装函数模块。

3.根据权利要求2所述的动车组车载控制软件生成***，其特征在于，所述项目配置层包括项目管理模块，所述项目管理模块用于将待生成的车载控制软件的项目信息配置为工程表格，所述工程表格包括子通信协议配置表、故障字典配置表以及消息变量配置表。

4.根据权利要求3所述的动车组车载控制软件生成***，其特征在于，所述控制逻辑配置层包括列车网络控制***专用逻辑模块和网络变量处理模块，网络变量包括线程调度层的参数变量和项目配置层的配置变量。

5.一种动车组车载控制软件生成方法，采用权利要求1-4任一项所述的动车组车载控制软件生成***，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立底层数据通信接口；

S2：配置待生成车载控制软件的项目信息，生成工程表格；

S3：根据建立的底层数据通信接口，调取工程表格，配置相关参数，采用图形化编程设计列车控制逻辑，调用编译器生成车载控制软件。

6.根据权利要求5所述的动车组车载控制软件生成方法，其特征在于，所述步骤S1建立底层数据通信接口具体包括：建立MVB板卡初始化中配置端口、MVB过程处理端口、逻辑执行端口以及故障轮询端口，作为接口函数库；选择冗余检测及具体自主知识产权的底层封装函数作为回调函数库，并将接口函数库与回调函数库封装为动态链接库。

7.根据权利要求6所述的动车组车载控制软件生成方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：读取网络与MVB子通信协议数据信息，配置为子通信协议配置表；读取变量名称、类型及发送方式数据信息，配置为消息变量配置表；读取网络诊断故障数据信息，配置为故障字典配置表。

8.根据权利要求7所述的动车组车载控制软件生成方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：

ss1：导入子通信协议配置表，产生MVB端口列表作为MVB板卡驱动模块中MVB板卡初始化中配置端口和MVB数据收发模块中MVB过程处理端口读写函数参数，产生图形化编程设计的外部通信变量；

ss2：导入消息变量配置表，产生消息数据列表作为MVB数据收发模块中MVB过程处理端口读写函数参数，产生图形化编程设计的外部通信变量；

ss3：导入故障字典配置表，产生与项目相关的故障列表作为故障诊断记录模块模块中故障轮询端口故障记录函数参数，产生图形化编程设计的故障变量；

ss4:配置MVB设备地址作为MVB板卡驱动模块中MVB板卡初始化中配置端口地址，配置冗余端口作为冗余检测模块中冗余检测函数的参数；

ss5:图形化编程设计列车控制逻辑，生成列车控制逻辑源代码；

ss6：调用编译器，控制编译器对列车控制逻辑源代码、接口参数及动态链接库进行编译，生成目标文件。