多功能LXI儀器資源管理器設(shè)計(jì)

多功能LXI儀器資源管理器設(shè)計(jì)答辯提綱課題基本情況5%20%60%10%5%需求與方案設(shè)計(jì)重點(diǎn)驗(yàn)證結(jié)論1.課題基本情況課題來源本課題來自1院12所《可重構(gòu)測控系統(tǒng)研究》項(xiàng)目及所內(nèi)預(yù)研項(xiàng)目課題目的設(shè)計(jì)以資源管理器為核心的軟件架構(gòu)開發(fā)多功能LXI儀器資源管理器，實(shí)現(xiàn)儀器內(nèi)資源的合理管理和調(diào)度課題意義提高多功能LXI儀器的智能性、通用性，降低開發(fā)和使用的復(fù)雜度使多功能LXI儀器兼容當(dāng)前的測試系統(tǒng)的需求，也可以對(duì)未來的測試系統(tǒng)提供支持對(duì)于縮短儀器開發(fā)周期，提高儀器使用效率和簡化儀器維護(hù)具有重要意義2.1需求與方案——需求分析

之前自研的LXI儀器存在的問題自研的多功能LXI儀器硬件架構(gòu)穩(wěn)定，但缺乏配套的軟件架構(gòu)和合理的資源管理方案只支持單M模塊的操作豐富的觸發(fā)和同步資源沒有合理的利用儀器內(nèi)軟件功能單元組織形式只是簡單堆疊，軟件體系臃腫冗余，效率低下需要完成的任務(wù)提出合理的多功能LXI儀器軟件架構(gòu)實(shí)現(xiàn)載板對(duì)多個(gè)M模塊的控制，并實(shí)現(xiàn)對(duì)M模塊的自動(dòng)化管理對(duì)多功能LXI儀器資源進(jìn)行合理的管理和調(diào)度2.2需求與方案——方案設(shè)計(jì)多功能LXI儀器軟件架構(gòu)服務(wù)層多功能LXI儀器提供的所有服務(wù)，包括功能和LXI接口特性內(nèi)部接口層封裝內(nèi)核驅(qū)動(dòng)，屏蔽底層硬件細(xì)節(jié)，如M接口驅(qū)動(dòng)內(nèi)核層處理器相關(guān)，包括系統(tǒng)內(nèi)核，外設(shè)驅(qū)動(dòng)及基本功能電路的驅(qū)動(dòng)儀器硬件儀器功能相關(guān)的硬件單元處理器外設(shè)用戶接口層用戶訪問儀器的多種方式：包括IVI驅(qū)動(dòng)，Web瀏覽器、標(biāo)準(zhǔn)工具、腳本儀器軟件層應(yīng)用層2.2需求與方案——方案設(shè)計(jì)多功能LXI儀器資源管理器3.設(shè)計(jì)重點(diǎn)服務(wù)管理器的實(shí)現(xiàn)私有資源管理器的實(shí)現(xiàn)公共資源管理器的實(shí)現(xiàn)信息存儲(chǔ)管理器的實(shí)現(xiàn)3.1設(shè)計(jì)重點(diǎn)——服務(wù)管理器服務(wù)的概念

包括測試功能和LXI接口特性在內(nèi)的所有儀器能夠向用戶（或系統(tǒng)）開放的功能統(tǒng)稱為服務(wù)服務(wù)包括三個(gè)部分：

用戶接口、接收用戶請(qǐng)求、請(qǐng)求處理Client/Server和Brower/Server腳本解析提供服務(wù)的方式本設(shè)計(jì)中提供的服務(wù)M模塊控制LXI載板控制LAN消息處理。。。3.1設(shè)計(jì)重點(diǎn)——服務(wù)管理器開始bind()listen()socket()accept()fork()以前面向網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)實(shí)現(xiàn)方法recv()處理過程服務(wù)子程序recv()處理過程服務(wù)子程序服務(wù)端口監(jiān)聽接收用戶請(qǐng)求請(qǐng)求處理子進(jìn)程槽位1服務(wù)端口槽位1服務(wù)程序服務(wù)監(jiān)聽程序服務(wù)監(jiān)聽程序槽位0服務(wù)端口槽位1服務(wù)端口載板服務(wù)端口LAN消息服務(wù)端口……3.1設(shè)計(jì)重點(diǎn)——服務(wù)管理器配置文件Port：program……配置文件Port：program……槽位1的服務(wù)請(qǐng)求槽位0服務(wù)程序觸發(fā)服務(wù)程序LAN消息服務(wù)程序服務(wù)程序查詢端口號(hào)返回服務(wù)程序派生子進(jìn)程槽位1服務(wù)程序……面向網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)管理實(shí)現(xiàn)服務(wù)監(jiān)聽程序儀器功能驅(qū)動(dòng)庫采用I/O復(fù)用和并發(fā)服務(wù)器技術(shù)實(shí)現(xiàn)服務(wù)監(jiān)聽程序用來監(jiān)聽所有服務(wù)請(qǐng)求服務(wù)程序?qū)ｉT負(fù)責(zé)接收服務(wù)請(qǐng)求，不需關(guān)心網(wǎng)絡(luò)操作儀器功能驅(qū)動(dòng)庫提供請(qǐng)求的處理配置文件：服務(wù)屬性配置3.1設(shè)計(jì)重點(diǎn)——服務(wù)管理器腳本運(yùn)行平臺(tái)用戶可以通過一系列的指令集合而不是一個(gè)個(gè)單獨(dú)的指令來控制儀器將測試任務(wù)用腳本描述，下載到儀器中，利用豐富的觸發(fā)來啟動(dòng)腳本基于Lua的腳本運(yùn)行平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)Lua運(yùn)行平臺(tái)庫（服務(wù)函數(shù)）Lua解釋器標(biāo)準(zhǔn)Lua函數(shù)庫LXI特性函數(shù)庫儀器功能函數(shù)庫3.2設(shè)計(jì)重點(diǎn)——私有資源管理器M模塊驅(qū)動(dòng)及其管理M模塊信息管理要解決的問題及達(dá)到的目標(biāo)私有資源的概念儀器內(nèi)部不開放給系統(tǒng)層的資源被稱為私有資源；在本設(shè)計(jì)中，主要是指M模塊接口特性，M模塊的驅(qū)動(dòng)、控制Web頁和M模塊的基本信息M模塊發(fā)現(xiàn)與識(shí)別實(shí)現(xiàn)LXI載板對(duì)M模塊的自適應(yīng)開發(fā)并維護(hù)M模塊信息數(shù)據(jù)庫，為M模塊的識(shí)別提供支持1.提出合理的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)2.M模塊驅(qū)動(dòng)自動(dòng)安裝與卸載3.便于更換M模塊3.2設(shè)計(jì)重點(diǎn)——私有資源管理器儀器上電讀取M模塊EEPROM信息是否掛載M模塊將該槽位標(biāo)記為Empty否讀取M模塊數(shù)據(jù)庫信息是否存在該M模塊記錄將M模塊標(biāo)記為Unknown搜索M模塊驅(qū)動(dòng)是否是是否找到M模塊驅(qū)動(dòng)安裝M模塊驅(qū)動(dòng)是生成該M模塊網(wǎng)頁結(jié)束標(biāo)記為缺少驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)現(xiàn)模塊識(shí)別安裝驅(qū)動(dòng)3.3設(shè)計(jì)重點(diǎn)——公共資源管理器公共資源的概念所謂公共資源是指多功能LXI儀器中向系統(tǒng)開放的服務(wù)和資源，在本設(shè)計(jì)中主要是LXI接口特性，重點(diǎn)是觸發(fā)和同步資源公共資源的內(nèi)容觸發(fā)資源公共觸發(fā)資源私有觸發(fā)資源同步資源DP83640的時(shí)基觸發(fā)單元時(shí)間戳觸發(fā)資源DP83640的時(shí)基觸發(fā)單元3.3設(shè)計(jì)重點(diǎn)——公共資源管理器觸發(fā)資源管理的軟件結(jié)構(gòu)用戶應(yīng)用程序觸發(fā)服務(wù)程序調(diào)度策略觸發(fā)系統(tǒng)配置庫內(nèi)部接口層時(shí)鐘同步系統(tǒng)用戶應(yīng)用程序觸發(fā)服務(wù)程序調(diào)度策略觸發(fā)系統(tǒng)配置庫內(nèi)部接口層時(shí)鐘同步系統(tǒng)觸發(fā)服務(wù)程序調(diào)度策略觸發(fā)服務(wù)程序以觸發(fā)配置任務(wù)為單位提供服務(wù)以鏈表的方式來組織一次任務(wù)中的多次觸發(fā)配置動(dòng)作加入超時(shí)機(jī)制管理和分配載板的觸發(fā)資源固件無關(guān)提出了基于銀行家算法改進(jìn)的時(shí)基觸發(fā)調(diào)度策略3.3設(shè)計(jì)重點(diǎn)——公共資源管理器時(shí)間戳的應(yīng)用時(shí)間戳的作用為測試動(dòng)作和測試數(shù)據(jù)添加時(shí)間信息提供了一種復(fù)現(xiàn)測試過程的機(jī)制，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析處理提供了時(shí)間依據(jù)構(gòu)建日志服務(wù)器實(shí)現(xiàn)時(shí)間戳的應(yīng)用采用UNXI域數(shù)據(jù)報(bào)技術(shù)實(shí)現(xiàn)服務(wù)程序與日志服務(wù)器的通信采用記錄鎖和原子操作保證記錄的準(zhǔn)確性提供唯一的IEEE1588時(shí)間獲取接口設(shè)計(jì)了記錄格式：IEEE1588時(shí)間模塊名儀器動(dòng)作或數(shù)據(jù)開始創(chuàng)建日志服務(wù)器接收套接口數(shù)據(jù)否退出程序是準(zhǔn)備工作是否接收到信號(hào)？記錄至日志打開日志接口將信息發(fā)送至日志服務(wù)器關(guān)閉日志接口建立連接或數(shù)據(jù)交互日志服務(wù)器客戶端（服務(wù)程序）3.4設(shè)計(jì)重點(diǎn)——信息存儲(chǔ)管理器信息存儲(chǔ)的內(nèi)容M模塊基本信息下載的資源固件：用于遠(yuǎn)程固件升級(jí)腳本：用于腳本運(yùn)行平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器控制M模塊驅(qū)動(dòng)程序：用于安裝或升級(jí)M模塊功能M模塊控制網(wǎng)頁：用于通過網(wǎng)頁控制M模塊3.4設(shè)計(jì)重點(diǎn)——信息存儲(chǔ)管理器M模塊信息管理采用SQLite嵌入式數(shù)據(jù)庫編程實(shí)現(xiàn)，如私有資源管理中的是相同的下載管理通過儀器網(wǎng)頁實(shí)現(xiàn)下載功能提供版本維護(hù)的機(jī)制，確保所有下載和更新過程是安全的對(duì)腳本下載，提供文件索引，便于根據(jù)文件名稱選擇要執(zhí)行的腳本4.驗(yàn)證驗(yàn)證所需設(shè)備設(shè)備說明PC機(jī)操作系統(tǒng)WindowsXPLXI載板所內(nèi)自研，可插接兩個(gè)M模塊示波器AgilentMSO6012AM模塊名稱功能來源M1004X4矩陣開關(guān)所內(nèi)自研M102雙路專用信號(hào)源所內(nèi)自研M2194X4矩陣開關(guān)外購C&H公司驗(yàn)證平臺(tái)4.驗(yàn)證基于標(biāo)準(zhǔn)第三方工具（AgilentI/O）的驗(yàn)證基于Web頁的驗(yàn)證采用JavaApplet設(shè)計(jì)開發(fā)了M模塊的控制網(wǎng)頁，實(shí)現(xiàn)了基于標(biāo)準(zhǔn)命令行輸入和基于圖形界面的兩種控制方法基于IVI驅(qū)動(dòng)的驗(yàn)證基于腳本的驗(yàn)證require("mmodulelib")mmodulelib.minit()mmodulelib.m0("M100","*IDN?")mmodulelib.m0("M100","OPEN(@01&03)")mmodulelib.m1("M102","*OPEN?")mmodulelib.m1("M102","*SIN?@41e5")mmodulelib.mclose()5.結(jié)論提出了以資源管理器為核心的多功能LXI儀器軟件架構(gòu)：將應(yīng)用層軟件劃分為服務(wù)層和內(nèi)部接口層，很好的屏蔽了硬件細(xì)節(jié)，使儀器所能提供的各種服務(wù)程序具備完全的可移植性，提高了開發(fā)和維護(hù)效率。實(shí)現(xiàn)了資源管理器的各個(gè)部分：服務(wù)管理器：合理地管理儀器提供的服務(wù)，降低了服務(wù)程序的開發(fā)難度，且便于服務(wù)功能的擴(kuò)展；私有資源管理器：實(shí)現(xiàn)了LXI載板對(duì)M模塊的自適應(yīng)及自動(dòng)化管理；公共資源管理器：實(shí)現(xiàn)觸發(fā)和同步資源的合理利用，并提出固件無關(guān)的調(diào)度策略，為后續(xù)升級(jí)提高便利；信息存儲(chǔ)管理：為其他管理器提供了有力支持，并為用戶提供了友好的下載管理接口。使用三種方式驗(yàn)證了多功能LXI儀器的應(yīng)用:結(jié)果表明本課題的工作滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)也表明多功能LXI儀器有較強(qiáng)的易用性。附：研究生階段發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和申請(qǐng)的專利發(fā)表論文 LiuZhaoqing,YuTao,PengXiyuan.DesignandApplicationofLXIinstrumentbasedonScript-downloadandModule-to-moduleCommunication.ICEMI’2011（已錄用）申請(qǐng)及已獲得的專利LXI設(shè)備中LAN故障狀態(tài)的判斷方法.（受理號(hào)：2.4）LXI設(shè)備中LAN配置方法.（受理號(hào)2.6）一種LXI設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)配置復(fù)位方法.（受理號(hào)2.X）基于M模塊的LXI設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化軟件架構(gòu).（審理中）一種標(biāo)準(zhǔn)化的多功能LXI設(shè)備.（審理中）基于M模塊的LXI設(shè)備中的M模塊LL驅(qū)動(dòng)層實(shí)現(xiàn)方法.（審理中）利用異步通知實(shí)現(xiàn)LXI載板應(yīng)用程序?qū)模塊中斷響應(yīng)的方法.（審理中）一種基于Lua腳本的LXI儀器可執(zhí)行代碼下載的實(shí)現(xiàn)方法.（已申請(qǐng)）一種基于腳本下載和模塊間通信技術(shù)的LXI測控系統(tǒng).（已申請(qǐng)）謝謝多功能LXI儀器硬件架構(gòu)LXI載板ARM處理器通風(fēng)功能板1（M模塊）SDRAMFLASHE2PROMRTCFPGA燈板控制單元LAN接口秒脈沖輸入輸出接口I2C總線M總線控制器DP83640狀態(tài)復(fù)位ARM處理器總線+5V+12V-12VTriggerATriggerB綜合觸發(fā)單元M總線燈板觸發(fā)總線單元電源功能板n（M模塊）功能板2（M模塊）……USB接口多功能LXI儀器軟件架構(gòu)服務(wù)監(jiān)聽程序工作流程圖準(zhǔn)備工作解析服務(wù)，監(jiān)聽服務(wù)端口監(jiān)聽服務(wù)請(qǐng)求啟動(dòng)服務(wù)程序M模塊驅(qū)動(dòng)架構(gòu)ARM與FPGA接口驅(qū)動(dòng)M/MA接口總線驅(qū)動(dòng)庫M模塊功能驅(qū)動(dòng)庫服務(wù)程序內(nèi)核層：可以被內(nèi)部接口層共享內(nèi)部接口層：可以被所有M模塊

功能驅(qū)動(dòng)共享服務(wù)層：區(qū)別不同M模塊的一層服務(wù)層：接收用戶的指令M模塊信息數(shù)據(jù)庫Slot0—>M100M模塊信息數(shù)據(jù)庫Slot0—>M102M模塊驅(qū)動(dòng)安裝與卸載Slot0服務(wù)程序調(diào)用libSlot0.solibSlot0.solibM100.sointM100(

intmmodule_fd,

char*arg,

char*out){

…}libM102.sointM102(

intmmodule_fd,

char*arg,

char*out){

…}開發(fā)了基于軟鏈接的M模塊驅(qū)動(dòng)安裝與卸載方法Slot0服務(wù)程序調(diào)用libSlot0.soM模塊功能驅(qū)動(dòng)庫實(shí)現(xiàn)“OPEN(@01&03)”M100()解析命令gCmdMapTable[]={{"*IDN?",idnAnswer},{"*RST",rstAnswer},{"*TST?",tstAnswer},{"SYST:ERR?",errAnswer},{"OPEN",openAnswer},{"CLOSE",closeAnswer}}內(nèi)部函數(shù)實(shí)現(xiàn)staticintopenAnswer(intfd,char*arg,char*out)｛。。。｝“OPEN(@01&03)”“OPEN(@01&03)”“(@01&03)