CN112765018B - 一种仪器仪表调试***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种仪器仪表调试***及方法，该***包括：仪表业务逻辑模块，用于处理编写的仪表业务逻辑代码，构建PC端编译、调试和运行的仿真环境；***硬件设备模拟模块，用于对TFT/LED进行显示模拟，对按键、存储设备、通信进行操作模拟；共享内存模块，用于提供共享内存供***硬件设备模拟模块与仪表业务逻辑模块访问，以实现数据传递。通过该方案可以方便嵌入式***代码的调试和测试，降低硬件成本，并提高仪器仪表调试开发效率。

Description

一种仪器仪表调试***及方法
技术领域
本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种仪器仪表调试***及方法。
背景技术
随着科技的发展，各类仪器仪表不断出现，仪器仪表功能多样，在科学实验、机械设备、汽车等等领域都有着广泛的应用。仪器仪表一般用于特定数据的测试及显示，仪器仪表在出厂或应用前都需要对其程序进行调试，保障能正常工作运行。
目前，现有的仪表调试***如图1所示，其开发技术完全依赖仪表实机、调试器、CANoe工具等硬件设备以及嵌入式IDE等软件、编译环境支撑。大规模开发时，需要准备众多硬件，还要兼顾软件开发环境编译以及开发板上代码烧写等，调试效率偏低，且硬件成本较高。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种仪器仪表调试***及方法，以解决现有仪器仪表调试***调试效率低且硬件成本较高的问题。
在本发明实施例的第一方面，提供了一种仪器仪表调试***，包括：
仪表业务逻辑模块，用于处理编写的仪表业务逻辑代码，构建计算机上编译、调试和运行的仿真环境；
其中，所述仪表业务逻辑模块包括按GDC和OpenGL接口规范开发常用函数库，供业务逻辑调用，以全局变量或静态内存取代MCU寄存器及绝对地址，模拟Task调度、中断触发、定时器、CAN和GPIO更新，通过解压缩算法将嵌入式平台UI图像转换成PC平台图像格式；
***硬件设备模拟模块，用于对TFT/LED进行显示模拟，对按键、存储设备、通信进行操作模拟；
共享内存模块，用于提供共享内存供***硬件设备模拟模块与仪表业务逻辑模块访问，以实现数据传递。
在本发明实施例的第二方面，提供了一种仪器仪表调试方法，包括：
处理编写的仪表业务逻辑代码，构建计算机上编译、调试和运行的仿真环境；
其中，按GDC和OpenGL接口规范开发常用函数库，供业务逻辑调用，以全局变量或静态内存代替MCU寄存器及绝对地址，模拟Task调度、中断触发、定时器、CAN和GPIO更新，通过解压缩算法将嵌入式平台UI图像转换成PC平台图像格式；
对TFT/LED进行显示模拟，对按键、存储设备、通信进行操作模拟；
通过共享内存进行仿真***硬件设备与仪表业务逻辑间的数据传递。
在本发明实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明实施例第一方面所述方法的步骤。
本发明实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例第一方面提供的所述方法的步骤。
本发明实施例中，通过PC端软件实现的调试***，代替传统调试方法需要用到的微处理器和***硬件设备，对仪器仪表的嵌入式开发工程的业务代码进行仿真调试。基于调试***可以对仪器仪表嵌入式开发过程进行不断调整，方便代码开发和测试，使得智能仪器仪表的开发测试过程不需要依赖过多硬件设备，降低硬件成本，提高开发效率，减少产品返工，且简单实用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他附图。
图1为本发明的一个实施例提供的现有仪器仪表调试***的结构示意图；
图2为本发明的一个实施例提供的一种仪器仪表调试***的结构示意图；
图3为本发明的一个实施例提供的一种仪器仪表调试***的另一结构示意图；
图4为本发明的一个实施例提供的一种仪器仪表调试方法的流程示意图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明的说明书或权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他相近意思表述，意指覆盖不排他的包含，如包含一系列步骤或单元的过程、方法或***、设备没有限定于已列出的步骤或单元。
请参阅图2，图2为本发明实施例提供的一种仪器仪表调试***的结构示意图，包括：
仪表业务逻辑模块210，用于处理编写的仪表业务逻辑代码，构建计算机上编译、调试和运行的仿真环境；
在仪表业务逻辑模块中编写仪表业务代码，可以包括APP、UI和基础软件层等，以及数据显示引擎库。通过业务逻辑代码可以构建代码编译、运行以及调试动作的仿真环境，一般代码编译、调试和运行。
其中，所述仪表业务逻辑模块包括按GDC(Graphic display control，即图形显示控制)和OpenGL接口规范开发常用函数库，供业务逻辑调用，以全局变量或静态内存取代MCU寄存器及绝对地址，模拟Task(任务)调度、中断触发、定时器、CAN(控制局域网络)和GPIO(通用输入输出口)更新，通过解压缩算法将嵌入式平台UI图像转换成PC平台图像格式；
仪表显示驱动通常都是以静态库提供，以Sapphire和Amber系列硬件为例，按照GDC和OpenGL接口规范开发常用的函数库，提供给业务逻辑调用；在调试***中以全局变量或静态内存替代MCU寄存器、绝对地址等；模拟Task调度、中断触发、定时器等；开发常用的解压缩算法(例ETC2EAC、ETCRGB)将嵌入式平台的UI图像格式转换成PC平台图像格式。
***硬件设备模拟模块230，用于对TFT/LED进行显示模拟，对按键、存储设备、通信进行操作模拟；
***硬件设备一般主要包括显示、按键和通信三个部分。本实施例中，通过对硬件设备模拟，实现对嵌入式设备按键程序功能调试。
具体的，所述***硬件设备模拟模块220包括：
显示模拟单元，用于预显示数据存放至内存中，通过MFC位图处理基础类中预定函数指定位图数据，并设计LED位图，基于MFC中函数加载位图资源，利用Windows图像设备接口的位图函数指定像素块；
按键模拟单元，用于创建仿真按键，将按键接口函数名与硬件库中按键名对应，基于输入设备的预定触发事件模拟按键处理逻辑；
通信模拟单元，用于根据通信协议，设置仿真信号输入输出接口与业务逻辑代码接口对应，使仿真***硬件设备和业务逻辑代码相关联。
对于TFT显示，将业务逻辑准备的显示数据放入内存，然后利用MFC的位图处理的基础类CBitmap中SetBitmapBits函数指定位图数据。对于LED显示，设计一张LED位图，用MFC的LoadBitmap加载位图资源，然后用Windows图形设备接口(GDI)的位图函数BitBlt指定像素位块。
对于按键部分的仿真模拟，先创建一个仿真按键，按键的所有接口函数声名与硬件库的一致，触发按键的方式有多种，可以利用读取键盘上某个按键作为按键的控制逻辑设计，也可以利用鼠标点击仿真显示画面的按键进行按键的逻辑设计。
对于通信部分的仿真，根据对应的通信协议，设置通信的各种仿真输入输出接口，必须和业务代码用到的接口相对应，这样使得仿真硬件设备和业务代码相连接。
共享内存模块220，用于提供共享内存供***硬件设备模拟模块与仪表业务逻辑模块访问，以实现数据传递。
***设备仿真与业务逻辑运行是两个进程，两者通过共有内存共享并传递数据，针对业务需要，其中，内存数据包括TFT显示数据区、CAN数据区、按键/LED等其他数据。两个进程的设计可以使得业务逻辑调试时，不影响***设备仿真的实时性。开发者在调试任一进程时，另外一个进程都在正常运行。
在一个实施例中，如图3所示，在Visual Studio(IDE)环境下，该***包括仪表业务代码和调试部分，仪表业务代码中包括BSW(基础软件层)、APP和UI(用户界面)，以及显示引擎库(包括GDC、EGL、OpenGL等)。
其中，通过业务代码以全局变量或静态内存代替MCU寄存器、绝对地址、汇编代码等，并模拟Task调度、中断处理、Timer、CAN及GPIO更新等，实现UI代码解析转换为PC端图像格式，通过EGL和OpenGL实现图形绘制，实现GDC Rendering模拟，并提供共有Memory访问接口。
对于***硬件设备模拟，包括TFT/LED等显示、S/W和I/O等操作、EEPROM文件读写、CAN数据访问及Task日程等，并提供共有Memory访问接口。
此外，该调试***还包括UI资源转换工具和共享内存，共享内存可以被仪表业务逻辑和外部仿真硬件设备访问，实现二者间的数据传递。
需要说明的是，本实施例中***主要应用的环境是Microsoft Visual Studio软件，中心控制是基于C语言进行研发，显示控制主要是利用了MFC编程进行研发。使用时，将业务代码与该调试***放在同一文件下，用VS打开该调试***的工程，业务代码会被自动被添加到工程里，运行整个工程，就会生成一个与硬件仪器类似的界面，可以通过点击界面的按键实现对应的功能，真实还原硬件仪表的对应的功能。
还需要说明的是，该调试***主要是提供快捷便利的编译调试业务逻辑代码的平台。使用该调试***后，开发人员能够快速地验证自己写的代码是否符合设计逻辑，数据的分析处理也变得更加简便，还可以避免出现一些低级的编码错误。对于测试人员而言，该调试***能够快速全面的进行各种测试。
画面测试截图，在一定条件下，仪器仪表的屏幕该显示什么画面，可以快速截图，图片可作为测试依据；画面坐标的测试，确认显示画面会文字和图片的位置时，也可以利用截图，结合电脑工具，快速的分析比对文字和图片位置；按键控制功能的测试，按键的按功能可分为开关按键、确认按键、位置按键。按键测试，仪表开机关机，某功能开启或关闭，显示画面光标的移动，确认进入某模式等，不断地操作***设置的按键，根据相应的按键操作显示相应画面，以确认按键功能是否正常；通信功能的测试，大型的仪表会有很多的传感器传送各种数据，业务代码对传送数据进行相应处理，显示相应的画面，观察画面即可确认的通信处理结果直接测试，不能直接测试的例如给个信号，影响了业务代码内的某个变量的值，无法用画面显示是否实现了某通信功能，运行代码工程，进入debug模式，打断点调试，就直观的查看值的变化。可以理解，除了以上一些测试，其他的测试都可以利用以上类似的方法进行测试。
应理解，针对传统硬件环境下的开发和测试，该调试***可以大幅提高开发和测试的效率，具体如下：
传统的硬件调试方案，在开发阶段，使用开发板进行Debug，每次Debug都必须准备硬件，包括电源、开发板、调试器、CAN通信工具等。同时，需要借助Softune或其他嵌入式IDE，不能立即验证功能对应实现的效果。Debug前必须将Program下载至开发板中，连接到实际机器上Debug，由于断点数有限制、Stack/Memory确认不方便、检索速度慢、无法快速跳转至函数定义、Debugger断开等问题，导致调试效率非常低。同时，必须将资源文件下载至Flash中，比较耗费时间；每次变更图像时，都必须重新下载图像资源，下载大概需要两小时。还可能因为硬件设备接触不良下载失败或是不能下载的情况出现。当开发板变更，变更硬件后才能进行Debug、验证；硬件标准需备有：1套五万元以上仪表试作品、1套数千元到数万元调试器和1套数千元到数十万元CAN Bus的Debug工具。
传统的硬件调试方案，在测试阶段，使用开发板进行测试。结合测试(CT)下，实机测试，在不需要打断点测试的场合，只要烧写好开发板下载好资源后启动开发板，测试一些操作流程之类的，但有时候也需要借助特殊工具，如直尺之类的，画面细微之处无法辨认，需用上工具，还需记录数据分析。需要打断点debug的场面或是通信测试的场面，开发板和代码难以兼顾，并且修改代码之后必须重新花费10～20分钟烧写开发板，测试十分困难。***测试(ST)下，实施***测试时，是需要对结果进行一些记载，留做测试的成果。以TFT显示结果作为例子，开发板无法自动记录开发板的TFT显示结果，需要借助摄影的工具，由于实际的开发板屏幕受光的影响比较严重，测试人员必须调整各种角度以及光线才能够得到一张较为清晰的图，效率极低。做其他测试一样，都必须借助一些工具，进行各种复杂的操作，测试效率低。
本实施例提供的调试***进行Debug，仅需一台PC机、一套集成开发环境(VisualStudio)。基于Visual Studio编译环境，编译快，可快速查出Error、Warning以及验证功能对应实现的效果，便于进行代码逻辑和功能性Bug的Debug分析。Debug前可以不用下载Program，仅在PC端进行Debug。断点数没有限制、Stack/Memory确认方便、检索速度快、可以快速跳转至函数定义等，Debug效率高。图像显示验证，可不用将资源下载至Flash中。开发板变更的影响：变更调试***代码即可，不影响软件开发的进度。在开发和测试阶段导入该调试***，将有一半以上的硬件不需要，且对拥有的硬件设备的使用率会降低很多，硬件损坏率会下降。
该调试***进行测试，在结合测试(CT)下，因为CT的作业量大，依赖于实机，故使用该调试***代替实机来实施CT可以降低外部硬件输入、配置的依赖程度，使得仪表***以外的测试数据输入更为便利，提高了Domain集成测试输出的确认效率。在***测试(ST)下，实施***测试时，若需要存储TFT显示结果，可以利用该调试***的图像剪切功能，以bmp格式来保存TFT显示。既可以用于自动化测试中，也可以对比bmp图像和原来的图像，验证各显示要素的位置、颜色是否和设计相一致。
图4为本发明实施例提供的一种仪器仪表调试方法的流程示意图，该方法包括：
S401、处理编写的仪表业务逻辑代码，构建计算机上编译、调试和运行的仿真环境；
其中，按GDC和OpenGL接口规范开发常用函数库，供业务逻辑调用，以全局变量或静态内存代替MCU寄存器及绝对地址，模拟Task调度、中断触发、定时器、CAN和GPIO更新，通过解压缩算法将嵌入式平台UI图像转换成PC平台图像格式；
S402、对TFT/LED进行显示模拟，对按键、存储设备、通信进行操作模拟；
具体的，将预显示数据存放至内存中，通过MFC位图处理基础类中预定函数指定位图数据，并设计LED位图，基于MFC中函数加载位图资源，利用Windows图像设备接口的位图函数指定像素块；
创建仿真按键，将按键接口函数名与硬件库中按键名对应，基于输入设备的预定触发事件模拟按键处理逻辑；
根据通信协议，设置仿真信号输入输出接口与业务逻辑代码接口对应，使仿真***硬件设备和业务逻辑代码相关联。
S403、通过共享内存进行仿真***硬件设备与仪表业务逻辑间的数据传递。
其中，所述共享内存中至少包括显示数据、CAN数据、按键数据。
应理解，上述实施例中各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
本领域普通技术人员可以理解的是，在一个实施例中，所述电子设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现步骤S401至S403以实现仪器仪表的软件仿真调试。在另一实施例中，所述的计算机程序还可以存储于计算机可读取存储介质中，所述的存储介质包括如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种仪器仪表调试***，其特征在于，包括：
仪表业务逻辑模块，用于处理编写的仪表业务逻辑代码，构建计算机上编译、调试和运行的仿真环境；
其中，所述仪表业务逻辑模块包括按GDC和OpenGL接口规范开发常用函数库，供业务逻辑调用，以全局变量或静态内存取代MCU寄存器及绝对地址，模拟Task调度、中断触发、定时器、CAN和GPIO更新，通过解压缩算法将嵌入式平台UI图像转换成PC平台图像格式；
***硬件设备模拟模块，用于对TFT/LED进行显示模拟，对按键、存储设备、通信进行操作模拟；
其中，所述***硬件设备模拟模块包括：
显示模拟单元，用于将预显示数据存放至内存中，通过MFC位图处理基础类中预定函数指定位图数据，并设计LED位图，基于MFC中函数加载位图资源，利用Windows图像设备接口的位图函数指定像素块；
按键模拟单元，用于创建仿真按键，将按键接口函数名与硬件库中按键名对应，基于输入设备的预定触发事件模拟按键处理逻辑；
通信模拟单元，用于根据通信协议，设置仿真信号输入输出接口与业务逻辑代码接口对应，使仿真***硬件设备和业务逻辑代码相关联；
共享内存模块，用于提供共享内存供***硬件设备模拟模块与仪表业务逻辑模块访问，以实现数据传递；
所述共享内存中至少包括显示数据、CAN数据、按键数据。
2.一种仪器仪表调试方法，其特征在于，包括：
处理编写的仪表业务逻辑代码，构建计算机上编译、调试和运行的仿真环境；
其中，按GDC和OpenGL接口规范开发常用函数库，供业务逻辑调用，以全局变量或静态内存代替MCU寄存器及绝对地址，模拟Task调度、中断触发、定时器、CAN和GPIO更新，通过解压缩算法将嵌入式平台UI图像转换成PC平台图像格式；
对TFT/LED进行显示模拟，对按键、存储设备、通信进行操作模拟；
其中，所述对TFT/LED进行显示模拟，对按键、存储设备、通信进行操作模拟包括：
将预显示数据存放至内存中，通过MFC位图处理基础类中预定函数指定位图数据，并设计LED位图，基于MFC中函数加载位图资源，利用Windows图像设备接口的位图函数指定像素块；
创建仿真按键，将按键接口函数名与硬件库中按键名对应，基于输入设备的预定触发事件模拟按键处理逻辑；
根据通信协议，设置仿真信号输入输出接口与业务逻辑代码接口对应，使仿真***硬件设备和业务逻辑代码相关联；
通过共享内存进行仿真***硬件设备与仪表业务逻辑间的数据传递；
所述共享内存中至少包括显示数据、CAN数据、按键数据。
3.一种电子设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求2所述仪器仪表调试方法的步骤。
4.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求2所述仪器仪表调试方法的步骤。
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