bls30-008機(jī)載任務(wù)記錄儀軟件設(shè)計(jì)方案

1軟件設(shè)計(jì)1.1軟件框架設(shè)計(jì)1.1.1軟件系統(tǒng)組成 機(jī)載任務(wù)記錄儀包含三個(gè)軟件模塊，F(xiàn)PGA軟件、3519壓縮轉(zhuǎn)發(fā)軟件和主控軟件，隨機(jī)軟件有遠(yuǎn)控軟件。軟件系統(tǒng)組成如圖1所示。圖1軟件系統(tǒng)組成FPGA軟件FPGA軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，對(duì)不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；在記錄過程中，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)類型，除了SDI數(shù)據(jù)以外的數(shù)據(jù)在打完數(shù)據(jù)幀格式后將數(shù)據(jù)寫入不同的DMA通道。壓縮轉(zhuǎn)發(fā)軟件壓縮轉(zhuǎn)發(fā)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)SDI圖像數(shù)據(jù)的壓縮與轉(zhuǎn)發(fā)，通過VI從FPGA處接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)，經(jīng)過壓縮后，通過網(wǎng)絡(luò)將壓縮后圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到主控軟件。主控軟件主控軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理，不同數(shù)據(jù)分通道存儲(chǔ)，并支持轉(zhuǎn)儲(chǔ)與導(dǎo)入功能。遠(yuǎn)控軟件遠(yuǎn)控軟件主要負(fù)責(zé)控制主控軟件，并顯示存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)文件信息，并可以進(jìn)行轉(zhuǎn)儲(chǔ)與導(dǎo)入功能。1.1.2部署關(guān)系 軟件部件在系統(tǒng)中的部署關(guān)系如圖2所示。圖2部署關(guān)系1.1.3工作場(chǎng)景1.1.3.1自檢主要分上電自檢、周期自檢和維護(hù)自檢。COMe主板上主控軟件負(fù)責(zé)檢測(cè)COMe主板和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)體的運(yùn)行狀態(tài)，3519壓縮板上壓縮轉(zhuǎn)發(fā)軟件負(fù)責(zé)檢測(cè)3519壓縮板鏈路的運(yùn)行狀態(tài)，F(xiàn)PGA核上FPGA負(fù)責(zé)檢測(cè)外部數(shù)據(jù)鏈路以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)的PCIE鏈路的狀態(tài)。1.1.3.2記錄工作場(chǎng)景 機(jī)載任務(wù)記錄儀應(yīng)用于機(jī)上數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)，將機(jī)上數(shù)據(jù)經(jīng)過打包處理通過PCIE交由主控程序完成數(shù)據(jù)落盤處理，SDI視頻圖像數(shù)據(jù)需要經(jīng)過壓縮轉(zhuǎn)發(fā)軟件處理后，將壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)落盤，SDI數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的工作場(chǎng)景如圖3所示，其余數(shù)據(jù)記錄的工作場(chǎng)景如圖4所示。圖3SDI數(shù)據(jù)記錄工作場(chǎng)景圖4非SDI數(shù)據(jù)記錄工作場(chǎng)景1.2軟件功能定義實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集對(duì)任務(wù)系統(tǒng)中的多源數(shù)據(jù)進(jìn)行同步實(shí)時(shí)采集。采集的數(shù)據(jù)包括：以太網(wǎng)數(shù)據(jù)：2路，（交換機(jī)鏡像端口和聲納陣元域數(shù)據(jù)各1路），以全采集方式記錄以太網(wǎng)上的所有IP數(shù)據(jù)包；HD-SDI視頻數(shù)據(jù)：1路，分辨率支持1920x1080（可見光視頻），刷新頻率不低于25Hz；像源數(shù)支持640x512（紅外視頻），刷新頻率不低于25Hz；同步RS422數(shù)據(jù)：2路。異步RS422四路。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提供大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，對(duì)實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲(chǔ)。按目錄存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并提供統(tǒng)一的用戶訪問接口。具備單向記錄、循環(huán)記錄和待機(jī)功能，記錄狀態(tài)可控。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)提供兩種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)方式：通過提供的USB3.0接口適配器完成記錄數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)功能；支持存儲(chǔ)介質(zhì)模塊可插拔。自檢設(shè)備具有自檢測(cè)功能（BIT），通過自檢可將故障定位到硬件模塊（內(nèi)場(chǎng)可更換單元）。設(shè)備一旦發(fā)生故障，不能影響系統(tǒng)內(nèi)其他設(shè)備的正常工作。通過OSE向SBIT發(fā)送設(shè)備健康狀況及剩余容量，發(fā)送LRU、SRU報(bào)告，周期報(bào)、具備詢問響應(yīng)、LRU、SRU狀況（工作、降級(jí)、失效）。人機(jī)控制支持用戶通過千兆以太網(wǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，設(shè)備與MCS之間通過MDS進(jìn)行通信（MDS中間件由甲方提供）。在設(shè)備面板上提供設(shè)備工作狀態(tài)指示燈（包括空閑、記錄、故障、盤滿等）以及剩余容量顯示。RDS數(shù)據(jù)卸載(導(dǎo)入)支持通過以太網(wǎng)（控制網(wǎng)口）將RDS數(shù)據(jù)卸載到機(jī)載任務(wù)記錄儀進(jìn)行存儲(chǔ)。性能要求網(wǎng)絡(luò)性能：鏡像全采集速率不低于20MB/s（UDP協(xié)議）；聲納陣元域數(shù)據(jù)采集速率不低于20MB/s（UDP協(xié)議）；RDS數(shù)據(jù)卸載速率不低于20MB/s；（UDP協(xié)議）SDI視頻數(shù)據(jù)記錄要求幀頻不小于25Hz，視頻記錄與回放支持可見光視頻（1920×1080）和紅外視頻（640×512），采用H.264編碼記錄；存儲(chǔ)容量：2TB（標(biāo)稱值）；誤碼率：優(yōu)于10-12；轉(zhuǎn)儲(chǔ)速度：千兆以太網(wǎng)轉(zhuǎn)儲(chǔ)速度不低于30MB/s。USB3.0轉(zhuǎn)儲(chǔ)速度不低于200MB/s。1.3功能設(shè)計(jì)1.3.1工作模式與狀態(tài)遷移 機(jī)載任務(wù)記錄儀主控軟件采用C/S模式架構(gòu)，作為服務(wù)端，其工作狀態(tài)是由網(wǎng)絡(luò)事件觸發(fā)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)控制命令觸發(fā)相應(yīng)操作，主要工作模式有：就緒模式、記錄模式、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)模式、數(shù)據(jù)卸載模式和故障模式，共5種模式，各模式都是獨(dú)立存在。狀態(tài)遷移圖如圖5所示。圖5狀態(tài)遷移圖1.3.2軟件功能流程圖設(shè)計(jì)1.3.2.1初始化流程設(shè)計(jì) 機(jī)載任務(wù)記錄儀內(nèi)軟件部件的初始化流程如圖6所示圖6初始化流程圖1.3.2.2自檢流程設(shè)計(jì) 機(jī)載任務(wù)記錄儀軟件的自檢流程如圖7所示圖7自檢流程圖1.3.2.3數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)流程設(shè)計(jì) 機(jī)載任務(wù)記錄儀軟件的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)流程如圖8所示圖8數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)流程圖1.3.2.4數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)流程設(shè)計(jì) 機(jī)載任務(wù)記錄儀軟件的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)流程如圖9所示圖9數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)流程圖1.3.2.5數(shù)據(jù)卸載流程設(shè)計(jì) 機(jī)載任務(wù)記錄儀軟件的數(shù)據(jù)卸載流程如圖10所示圖10數(shù)據(jù)卸載流程圖接口設(shè)計(jì)狀態(tài)幀定義如表1所示。表1狀態(tài)幀定義狀態(tài)幀定義（16進(jìn)制無符號(hào)小端字節(jié)序）序號(hào)字段名字節(jié)數(shù)數(shù)值定義備注1幀頭標(biāo)識(shí)20x6400固定2邏輯塊ID/BID20x020e固定3設(shè)備狀態(tài)11-正常，2-故障4工作狀態(tài)11-就緒，2-記錄，3-轉(zhuǎn)儲(chǔ)，4-卸載，5-清空（銷毀），其它數(shù)值狀態(tài)顯示未知5故障事件10x06固定6故障ID11主控自身工作狀態(tài)7故障情況#111-正常，2-故障，其它為未知數(shù)據(jù)庫加載、操作系統(tǒng)初始化等情況匯總8故障ID12存儲(chǔ)介質(zhì)工作狀態(tài)9故障情況#211-正常，2-故障，其它為未知10故障ID13FPGA載板連接情況11故障情況#311-正常，2-故障，其它為未知12故障ID14FPGA工作狀態(tài)13故障情況#411-正常，2-故障，其它為未知鏈路異常時(shí)FPGA狀態(tài)無效14故障ID15視頻壓縮板連接情況15故障情況#511-正常，2-故障，其它為未知16故障ID16視頻壓縮程序工作狀態(tài)17故障情況#611-正常，2-故障，其它為未知18設(shè)備總?cè)萘?單位MB19已使用容量4單位MB表2控制幀定義序號(hào)名稱定義備注1復(fù)位EB90+06+00+00+00+00+00+校驗(yàn)和2清空數(shù)據(jù)EB90+FC+00+00+00+00+00+校驗(yàn)和3記錄EB90+EE+類型（1字節(jié)）+00+00+00+00+校驗(yàn)和記錄類型：0x00：網(wǎng)絡(luò)0x01：可見光0x02：紅外0x03：RS4224停止EB90+FD+00+00+00+00+00+校驗(yàn)和5日期校正EB90+E1+年+月+日＋00＋00+校驗(yàn)和時(shí)間信息:十六進(jìn)制格式，例如：12月，應(yīng)發(fā)送0x0C6時(shí)間校正EB90+E2+時(shí)+分+秒+00＋00校驗(yàn)和7刪除EB90+C0+文件id（2字節(jié)）+00+00+00+校驗(yàn)和文件id：低在前，高在后8查詢EB90+C3+00＋00+00+00+00+校驗(yàn)和9取目錄EB90+D1+D1+D1+00+00+00+校驗(yàn)和10轉(zhuǎn)儲(chǔ)EB90+73+文件id（2字節(jié)）+00+00+00+校驗(yàn)和文件id：低在前，高在后11導(dǎo)入EB90+74+文件長度（4字節(jié)）+00+校驗(yàn)和文件長度（單位MB），低在前，高在后12設(shè)置波特率同步RS422EB+90+F1+00+波特率+校驗(yàn)和命令共9字節(jié)波特率：4字節(jié)默認(rèn)小端字節(jié)序，有效的數(shù)值為1.92/3.84/7.68Mbps，校驗(yàn)和為前8字節(jié)之和取低8位表3主控軟件送給遠(yuǎn)控軟件的目錄內(nèi)容序號(hào)名稱字節(jié)數(shù)（BYTE）備注1文件表總信息642文件信息1643文件信息164…..文件信息n64表4文件表總信息文件總表標(biāo)識(shí)保留任務(wù)數(shù)保留CETC――528字節(jié)8字節(jié)2字節(jié)46字節(jié)表5文件信息文件標(biāo)識(shí)文件名稱開始時(shí)間結(jié)束時(shí)間文件大?。▎挝蛔止?jié)）數(shù)據(jù)類型文件ID保留0x350x322字節(jié)32字節(jié)（ASSIC碼）6字節(jié)6字節(jié)8字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)