专利名称：基于corba的嵌入式控制器参数标定系统及方法
技术领域：
本发明涉及计算机和自动化控制技术，特别是嵌入式控制技术领域，主要是基于公共对象请求代理体系结构 CORBA (Common Object Request Broker Architecture)的嵌入式控制器的参数标定技术。
背景技术：
嵌入式系统在工业控制领域中得到了广泛的应用，如汽车、航空航天、军事以及其他制造业等。随着嵌入式控制系统的功能不断增强、性能不断提高，嵌入式软件的规模持续增大，在开发成本中所占的比例持续增长。与普通的嵌入式软件相比，由于工业控制系统的复杂性，嵌入式控制器的性能很大程度上依赖于其工作参数，而工作参数主要是通过标定匹配实验来确定的。标定是通过实时监测嵌入式控制器工作状态，调节、优化控制器工作参数，使控制系统运行效果达到最佳的过程。因此，标定是嵌入式控制软件高效开发的关键技术之一，具有高效率与适应能力的标定系统可以极大提高嵌入式控制器的开发效率。然而，由于存在多种不同的通信接口及标定协议，导致了多种标定系统的出现。目前的标定系统支持的通信接口类型有:串口、CAN (ControlAreaNetwork，控制器局域网)、USB (UniversalSerialBus,通用串行总线)、以太网等，对其他类型的现场总线则很少支持，而且不同硬件厂商提供的上述通信接口设备具有不同的软件接口。常用的标定协议有:CCP(CAN Calibration Protocol, CAN 标定协议)、XCP (extended Calibration Protocol,扩展标定协议)、KWP2000协议等。因此上述标定系统总是依赖于特定的通信接口与标定协议，不具有对不同标定协议与硬件接口的适应能力。当嵌入式控制器的通信接口、标定协议变更时，必须重新开发相应的标定系统。这样，在嵌入式控制器的开发过程中就需要增加标定系统的开发，从而增加了开发成本，降低了开发效率。中国专利申请:基于CCP协议的混合动力电动汽车控制器标定方法(申请号:200410003472.9)与基于CCP协议的嵌入式通用标定装置及方法(申请号:200510061162.7)公开了一种采用CCP协议的汽车控制器标定方法，但是只能用于CAN总线接口，不能适应具有TCP/IP、USB及其他现场总线接口的嵌入式控制器。中国专利申请:基于ASAP标准的汽车电控单元标定系统及方法(申请号:200810070030.4)提出了一种采用ASAP(Arbeitskreis zur Standardisierung von Applikationssystemen,应用系统标准化工作组)的标定系统主要解决标定系统架构及数据管理问题，但不涉及底层通信设备的差异性。中国专利申请:汽车电子控制单元通用标定装置(申请号:200810070031.9)的标定装置通过双口 RAM与嵌入式控制器共享参数，再通过CAN转发给上级标定软件，同样与特定的通信接口耦合。中国专利申请:汽车电控单元通用标定系统(申请号:200910191680.9)实现了汽车电控单元标定系统界面的自定义与通用化，但并未实现对通信接口及标定协议的适应性。本发明针对现有标定系统与嵌入式控制器之间存在强耦合，不能适应多种通信接口与标定协议的问题，提出一种利用CORBA中间件来屏蔽通信接口与标定协议细节的标定系统及实现方法，通过该方法为标定系统提供统一数据访问接口，适应不同通信接口与标定协议的嵌入式控制器，以提高嵌入式控制器参数标定系统的通用性与适应能力。
发明内容
为了解决嵌入式控制器标定系统缺乏对不同通信接口与标定协议的适应能力，使得嵌入式控制器开发过程中需要开发配套的标定系统，导致开发成本增加、开发效率降低的问题，本发明提出一种基于CORBA的嵌入式控制器参数标定系统方案。CORBA是OMG(Object Management Group,对象管理组织)颁布的一系列有关分布式对象计算技术的规范之一，其主要目标是解决面向对象的异构应用程序之间的互操作性问题，以支持异构分布式应用程序间的互操作性及独立于平台和编程语言的对象重用。本发明提出的方法采用CORBA技术对底层通信接口与标定协议进行封装，提供统一的数据访问接口，从而降低标定系统与底层通信接口之间的耦合性，使得标定系统应用软件能以统一的方式访问不同类型嵌入式控制器的工作参数。按照该方案开发的标定系统屏蔽了底层通信接口与标定协议的细节，能满足多种不同类型通信接口及标定协议的嵌入式控制器的标定需求，克服当前标定技术中存在的通用性、适应性差的缺陷。本发明解决上述技术问题的方案是:设计一种符合CORBA数据访问接口的客户/服务器模型的标定系统，标定系统包括=CORBA客户端和CORBA服务器两个部分。CORBA服务器实现与嵌入式控制器的通信，利用CORBA技术对标定系统主机的通信接口驱动程序与标定协议进行封装，对任意类型的通信接口如USB、CAN、以太网及其他现场总线等，均提供统一的标准CORBA接口来实现对嵌入式控制器的工作参数与运行状态数据的访问，从而屏蔽不同通信接口与标定协议的嵌入式控制器的差异，使其呈现相同的数据访问接口。CORBA客户端实现人机交互，一方面经对象请求代理ORB (Object Request Broker,)通过CORBA服务器提供的上述接口读取嵌入式控制器运行状态数据并在软件界面上进行显示；另一方面根据嵌入式控制器运行状态及控制策略在人机界面上调整控制器工作参数，并通过CORBA服务器的相同接口下发到控制器中。这两部分结合起来，实现完整的嵌入式控制器参数标定功能。本发明利用OMG IDL (Interface Definition Language,接口定义语言)定义一组支持标定功能的CORBA接口，其CORBA客户端经ORB调用服务器提供的CORBA接口实现对嵌入式控制器中工作参数的下发和运行状态数据的采集；服务器所在的计算机与嵌入式控制器连接，服务器通过相应的通信接口读/写控制器的工作参数与运行状态数据，并通过CORBA接口实现与客户端的数据交换。所述CORBA服务器由CORBA接口层、数据管理层、通信层与硬件驱动层组成。CORBA接口层即接口框架(Skeleton)，利用符合上述IDL定义的CORBA接口访问控制器参数；数据管理层提供了对控制器参数的描述，并提供一个控制器参数的映像；通信层是标定协议的实现，采用XCP协议以支持不同类型的通信总线；硬件驱动层提供不同类型的通信接口的驱动程序。所述CORBA客户端由人机接口层、数据管理层与CORBA接口层组成。人机接口层是标定系统的界面，主要包括标定界面和监控界面，前者用于查看/修改嵌入式控制器工作参数，而后者用于显示运行状态数据。数据管理层主要用于数据解析及存储。客户端软件的CORBA接口层即接口存根(Stub)，用于访问⑶RBA服务器软件提供的服务。
本发明还提出一种基于CORBA的嵌入式控制器参数标定方法，CORBA服务器与嵌入式控制器连接，采用IDL定义标定系统所需的数据访问功能，使不同通信接口与标定协议的嵌入式控制器呈现相同的CORBA接口，屏蔽不同通信接口与标定协议的差异，对任意类型的通信接口均提供统一的标准CORBA接口来实现对嵌入式控制器工作参数与运行状态数据的访问，提供CORBA接口供客户端访问嵌入式控制器工作参数与运行状态数据；CORBA客户端经ORB通过CORBA服务器访问嵌入式控制器工作参数与运行状态数据，读取嵌入式控制器运行状态数据并显示，根据嵌入式控制器运行状态及控制策略在人机界面上调整控制器工作参数，通过CORBA服务器的相同接口下发到控制器中实现参数标定。对于控制器工作参数的标定，标定系统与嵌入式控制器的通信由标定系统客户端发起，经ORB发送到服务器，再转化为CTO数据包，通过通信接口发送给控制器，控制器收到CTO命令后，解析并查询本地协议栈中的命令列表，并执行命令列表中相应的操作,反馈应答报文；服务器将报文进行封装，返回给客户端。对于控制器运行状态参数的标定，客户端发起数据采集DAQ请求，经ORB发送到服务器，再转化为DTO数据包，通过通信接口发送给控制器，控制器收到DTO命令后，按命令中的参数自行配置并组织需要向标定系统传输的控制器运行状态数据，然后按规定周期发送给服务器本发明提出的基于CORBA的嵌入式控制器参数标定系统及其实现方法，采用IDL定义标定功能，使不同通信接口与标定协议的嵌入式控制器呈现相同的CORBA接口，屏蔽不同通信接口与标定协议的差异，使得标定系统客户端软件可以适应不同通信接口的嵌入式控制器，提高了标定系统的通用性与适应能力。
图1本发明基于CORBA的嵌入式控制器标定系统总体架构；图2本发明标定系统软件架构；图3本发明标定系统服务器结构图；图4本发明标定系统客户端结构图。
具体实施例方式本发明提出一种利用CORBA中间件来屏蔽通信接口与标定协议细节的标定系统及实现方法，通过该方法为标定系统提供统一数据访问接口，适应不同通信接口与标定协议的嵌入式控制器，以提高嵌入式控制器参数标定系统的通用性与适应能力。以下结合附图和具体实例对本发明的具体实施方式
进行描述。如图1所示为本发明提出的基于CORBA的嵌入式控制器标定系统总体架构。嵌入式控制器软件编译后，生成控制器参数映像文件(*.map)，再由ASAM编辑器转化为符合ASAMMCD_2协议的数据库文件，用标准的格式描述控制器参数的信息，如变量名称、数据类型、地址及大小等，供标定系统软件使用；其中，为了提高标定系统通用性与适应能力，按照客户/服务器模型思想，将传统的标定系统中与控制器通信的部分分离出来，分成CORBA客户端和CORBA服务器两个部分。CORBA服务器与嵌入式控制器进行通信，利用CORBA技术封装标定系统主机的通信接口驱动程序与标定协议，即对任意类型的通信接口如USB、CAN、以太网及其他现场总线等，均提供统一的标准CORBA接口来实现对嵌入式控制器的工作参数与运行状态数据的访问，使具有不同通信接口与标定协议的嵌入式控制器呈现相同的数据访问接口，而不关心数据的表现形式。CORBA客户端实现人机交互功能，经ORB通过CORBA服务器提供的上述接口读取嵌入式控制器运行状态数据并在软件界面上进行显示，并根据嵌入式控制器运行状态及控制策略在人机界面上调整控制器工作参数，通过CORBA服务器的相同接口下发到控制器中实现参数标定。如图2所示为本发明基于CORBA的嵌入式控制器标定系统架构。首先用独立于其他语言及网络协议的OMG IDL定义一组描述标定功能的CORBA接口及其操作，形成接口定义文件，形如:
权利要求
1.基于CORBA的嵌入式控制器参数标定系统，其特征在于，该系统包括CORBA客户端和CORBA服务器，CORBA客户端实现人机交互功能，经ORB通过CORBA服务器访问嵌入式控制器工作参数与运行状态数据；C0RBA服务器与嵌入式控制器连接，服务器利用CORBA技术对标定系统主机的通信接口驱动程序与标定协议进行封装，提供CORBA接口供客户端访问嵌入式控制器工作参数与运行状态数据。
2.根据权利要求1所述的嵌入式控制器参数标定系统，其特征在于，所述利用CORBA技术对标定系统主机的通信接口驱动程序与标定协议进行封装具体为，采用IDL定义标定系统所需的数据访问功能，使不同通信接口与标定协议的嵌入式控制器呈现相同的CORBA接口，屏蔽不同通信接口与标定协议的差异，对任意类型的通信接口均提供统一的标准CORBA接口来实现对嵌入式控制器工作参数与运行状态数据的访问。
3.根据权利要求1所述的嵌入式控制器参数标定系统，其特征在于，采用CORBA通知服务访问嵌入式控制器运行状态数据的采集，CORBA服务器通过DTO模式获得控制器运行状态数据，再通过事件通道将数据发布给CORBA客户端。
4.根据权利要求1所述的嵌入式控制器参数标定系统，其特征在于，所述的CORBA服务器由CORBA接口层、数据管理层、通信层与硬件驱动层组成，CORBA接口层实现IDL定义的CORBA接口访问控制器参数；数据管理层提供对控制器参数的描述，并提供一个控制器参数的映像；通信层采用XCP协议以支持不同类型的通信总线；硬件驱动层提供不同类型的通信接口的驱动程序供通信层调用。
5.根据权利要求1所述的嵌入式控制器参数标定系统，其特征在于，所述CORBA客户端由人机接口层、数据管理层与CORBA接口层组成，人机接口层用于查看/修改嵌入式控制器工作参数，显示运行状态数据；数据管理层用于数据解析及存储；C0RBA接口层用于访问CORBA服务器软件提供的服务。
6.基于CORBA的嵌入式控制器参数标定方法，其特征在于，CORBA服务器与嵌入式控制器连接，采用IDL定义标定系统所需的数据访问功能，使不同通信接口与标定协议的嵌入式控制器呈现相同的CORBA接口，屏蔽不同通信接口与标定协议的差异，对任意类型的通信接口均提供统一的标准CORBA接口，供客户端访问嵌入式控制器工作参数与运行状态数据；C0RBA客户端经ORB通过CORBA服务器访问嵌入式控制器工作参数与运行状态数据，读取嵌入式控制器运行状态数据并显示，根据嵌入式控制器运行状态及控制策略在人机界面上调整控制器工作参数，通过CORBA服务器的相同接口下发到控制器中实现参数标定。
7.根据权利要求6所述的嵌入式控制器参数标定方法，其特征在于，采用CORBA通知服务访问嵌入式控制器运行状态数据，CORBA服务器通过DTO模式获得控制器运行状态数据，再通过事件通道将数据发布给CORBA客户端。
8.根据权利要求6所述的嵌入式控制器参数标定方法，其特征在于，对于控制器工作参数的标定，标定系统与嵌入式控制器的通信由标定系统客户端发起，经ORB发送到服务器，再转化为CTO数据包，通过通信接口发送给控制器，控制器收到CTO命令后，解析并查询本地协议栈中的命令列表，并执行命令列表中相应的操作，反馈应答报文，服务器将报文进行封装，返回给客户端。
9.根据权利要求6所述的嵌入式控制器参数标定方法，其特征在于，对于控制器运行状态参数的标定，客户端发起数据采集DAQ请求，经ORB发送到服务器，再转化为DTO数据包，通过通信接口发送给控制器，控制器收到DTO命令后，按命令中的参数自行配置并组织需要向标定系统传输的控制器 运行状态数据，然后按规定周期发送给服务器。
全文摘要
本发明请求保护一种基于CORBA的嵌入式控制器参数标定系统及方法，涉及嵌入式控制技术领域。将传统标定系统分成CORBA客户端和CORBA服务器。CORBA客户端实现人机交互功能，经ORB通过CORBA服务器访问嵌入式控制器工作参数与运行数据。CORBA服务器与控制器通信，利用CORBA技术对标定系统主机的通信接口程序与标定协议进行封装，屏蔽不同通信接口与标定协议的控制器的差异，提供统一的标准CORBA接口来实现对嵌入式控制器的工作参数与运行状态数据的访问。本发明屏蔽底层通信设备，对不同类型的通信接口或标定协议提供相同通信接口，克服现有标定系统难以适应嵌入式控制器通信接口变更的缺陷，提高了标定系统的通用性与适应能力。
文档编号G05B23/02GK103197664SQ201310073028
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月7日 优先权日2013年3月7日
发明者岑明, 邱宝梅, 周思, 李银国, 蒋建春, 刘倩 申请人:重庆邮电大学