一种嵌入式系统架构配置方法与流程

本发明涉及嵌入式系统架构领域配置技术，特别涉及一种系统架构设计中使用的系统架构配置方法。

背景技术：

嵌入式系统项目开发过程中，系统配置相关的子技术在越来越多的项目中涉及、实施，却一直没有集成的系统架构配置方法和工具。在系统设计过程中使用一整套的系统设计工具集，无论是对系统设计的质量还是系统设计过程都相当助益。

系统架构配置方法是研究系统架构设计和软件架构设计过程中的各环节，开发和集成系统设计工具、配置工具的方法，包括系统架构配置技术设计、定义系统元素及元素间的物理拓扑，研究逻辑链路的设计规则和生成、验证算法，研究应用及功能组件的配置和部署技术、系统整体设计的性能验证分析算法等。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于提供一种嵌入式系统架构配置方法，为嵌入式系统设计提供一种适应不同总线、不同平台的系统架构配置方法，实现系统元素的定义及元素间的物理拓扑设计、逻辑链路的设计生成并验证，应用及功能组件的配置和部署、系统整体设计的验证与分析、系统配置文件及集成工程框架的生成。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种嵌入式系统架构配置方法，包含以下步骤：

步骤一、针对各项目中各个系统所包含的主要元素的属性进行分析，从物理节点、应用和应用部署三方面进行抽象建模，生成供用户配置使用的配置工具；

步骤二、在用户通过配置工具分别进行物理节点配置、应用配置和应用部署配置的过程中，进行配置校验，根据校验结果修改配置；

步骤三、生成配置文件。

优选地，物理节点配置的属性包含：硬件节点属性和物理链路。

优选地，应用配置的属性包含为应用属性、分区资源和端口属性。

优选地，应用部署配置的属性包含分区部署、分区调度、逻辑链路、冗余容错、综合区域、健康监控、共享库、共享数据区、通信网络、故障处理、系统状态和映像管理。

优选地，所述配置校验包括逻辑链路配置的冲突和不一致性的分析与评估、链路负载的均衡性评估、系统整体设计的资源使用率分析与评估、系统调度可行性及系统配置完整性分析与评估。

优选地，所述配置文件包含XML格式以及C文件格式的应用配置文件和二进制格式以及C文件格式的总线配置数据。

本发明的有益效果在于：嵌入式系统架构配置方法面向未来航电软件体系架构，旨在适应不同平台、不同总线，为系统提供相同的配置和操作，实现跨平台的应用，可以极大的满足应用开发方的需求，也最大化平台设计方的利益。

统一、集成的系统架构配置工具，解决了设计过程中重复性工作，解放了设计能力，直接提高了开发效率；具备直接生成配置文件与部分代码功能，降低了人工编写的错误概率，缩短开发时间，提升开发效率；同时统一集成的工具集方式，解决了使用不同工具平台之间的迁移问题，使得开发过程逐步标准化。

附图说明

图1为本发明一种嵌入式系统架构配置方法的流程示意图；

图2为本发明中配置校验流程示意图；

图3为本发明中配置工具界面示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

嵌入式系统架构配置方法研究嵌入式系统架构设计和软件架构设计过程中的各环节及输入输出规范，进而开发和集成系统设计过程中所需配置工具。主要设计、定义系统元素及元素间的物理拓扑，研究逻辑链路的设计规则和生成、验证算法，研究应用及功能组件的配置和部署技术、系统整体设计的性能验证分析算法，研究各过程文件输入输出及验证技术等，最终形成配置文件。

嵌入式系统架构配置方法主要包含以下内容：

(一)针对各项目中各个系统所包含的主要元素的属性进行分析，从物理节点、应用和应用部署三方面进行抽象建模，生成供用户配置使用的配置工具。

1)系统元素的研究与定义

针对当前各项目中各个系统所包含的主要元素，如硬件节点、通信链路、操作系统、应用软件等的属性进行分析，并对其进行抽象、建模，确定了相应的表现形式，完成了系统设计中对主要元素的定义。

通过对整个系统设计中的主要元素进行分析，系统设计从三个大方面进行抽象建模：物理节点、应用和应用部署。物理节点定义为硬件节点属性和物理链路，应用定义为应用属性、分区资源和端口属性，应用部署定义为分区部署、分区调度、逻辑链路、冗余容错、综合区域、健康监控、共享库、共享数据区、通信网络、故障处理、系统状态和映像管理等。各元素之间流程关系如图1所示。

通过对硬件节点属性的定义，能够对普通节点的CPU主频、RAM大小等属性的编辑。每个物理节点拥有一个全局惟一的ID，该ID初始值由配置工具线性分配，用户可以进行手动配置。每个物理节点拥有一个重构角色属性，标识该节点在重构当中的角色(IA或RE)，若节点不参与重构，则节点的重构角色为“无”。

物理链路作为系统元素主要承担连接硬件节点，构建物理拓扑的功能。

应用属性为用户提供对应用属性进行编辑的功能。在应用视图窗口中，可以针对系统设计提供新建应用、删除应用和编辑应用属性等元素定义配置功能。

针对每个应用，能够支持对应用的以下属性进行编辑：

a)应用所需运行RAM空间大小

b)应用所需的ROM存储空间

c)应用的逻辑分区。

分区配置为用户提供对分区的属性进行编辑的功能，主要涉及新建分区、删除分区和编辑分区属性等元素定义配置。用户可对分区名称、分区总内存等属性进行编辑。

端口配置为用户提供对分区端口的配置操作，主要涉及对端口的添加、删除、编辑和导入等操作。端口配置可以为用户提供对端口名称、端口类型、端口方向、消息队列长度、消息长度等属性的编辑，同时，也支持用户从ICD文件中导入通信端口信息。

应用部署配置将应用部署到各个物理节点上，以确定各物理节点上运行的应用。在应用部署视图中，应能够支持通过鼠标拖拽，将应用拖拽到物理节点视图上，实现将应用部署到物理节点上。同时，也应为用户提供手动输入的方式，对物理节点与应用的映射关系进行配置。

分区部署为用户提供对每个节点驻留的分区列表的添加、删除和编辑操作，每个节点拥有一张驻留分区表。

分区调度为用户提供对每个节点上的分区调度的添加、删除和编辑操作，每个分区拥有一张分区调度表，调度表中的每一条记录对应一个调度ID及一个分区窗口表，每个分区表中的每条纪录包包分区名称、分区时间窗口大小两个属性。

逻辑链路为用户提供对逻辑链路的建立、删除和修改的配置，用户可以通过选择源分区、源端口、目的分区和目的端口，对分区间通信通道进行配置。

冗余容错为用户提供对系统冗余容错设计的配置，用户可以通过建立节点的热备份、重构和互换链接，对系统的冗余容错进行配置。同时，该功能也应提供对IA/RE节点的链接配置。

综合区域为用户提供建立综合区域的功能，包括设置IA节点、设置RE节点综合区域的划分也可以通过冗余容错配置中的IA/RE链接生成。

健康监控提供对系统级健康监控表的配置；健康监控配置应能够提供对系统健康监控表的新建、删除、编辑功能。每个系统健康监控表具有一个字符串形式的表名，并具有若干字符串形式的系统状态。同时，每个系统状态下，拥有若干错误ID-级别，即系统健康监控表与系统状态是一对多，而系统状态与错误ID-级别也是一对多的关系。

共享库和共享数据区为用户提供对共享库和共享数据区的添加、删除和编辑操作。共享库的编辑功能应提供对共享库的名称、共享库所需内存大小、共享库占用的内存BSS段、TEXT段、DATA段及RODATA段大小等属性的编辑。共享数据区的编辑功能应提供对共享数据区的名称、共享数据区大小等属性的编辑。

通信网络配置可对网络中的通信链路进行配置，用户可通过在网络拓扑视图中对节点之间建立链接关系，生成节点之间的虚拟通信链路。通过对FC交换机属性及FC终端的定义配置，实现通信网络的组件。对FC交换机属性的编辑内容包括运行控制参数、组播消息路由和监控配置三部分；对FC终端，在物理节点配置及网络拓扑进行配置后，工具将自动生成逻辑链接视图，且自动分配逻辑端口名称和逻辑端口ID，逻辑端口名称默认为LP-1、LP-2、LP-3并依此类推，逻辑端口ID为1、2、3并以此类推。

故障处理为用户提供对故障模式以及故障处理方法的配置。故障处理配置提供对故障条目的创建、删除和编辑操作。用户可以通过输入故障模式、故障处理状态机等属性，对故障条目属性进行编辑。其中，故障模式信息包括故障代码和故障说明。创建故障模式后，用户可以对该故障模式添加处理方法序列以及中间状态，处理方法序列和故障中间状态共同组成了故障处理状态机。

系统状态/重构预案配置为用户提供对一个综合区域进行系统状态/重构预案的配置。每个系统方案的配置中，包含对当前方案下，FC运行方案、FC交换机监控方案及每个节点的分区调度方案的配置。重构预案配置为用户提供对各系统方案之间关联的配置功能。用户可以在重构预案配置中指定在某个系统方案下，若某个节点发生故障，系统会重构到的目标系统方案。

映像管理为用户提供对映像文件属性的配置功能，用户可以在应用视图中配置每个应用的映像文件名称、映像文件编号、映像文件类型信息；用户可以在应用部署视图中配置每个节点驻留的多个映像文件的映像大小、文件名称、存储位置等信息。

2)系统物理拓扑的配置

研究分析了现有系统的物理拓扑结构的一般特性。系统的物理拓扑是实现系统功能的基础，项目以目前型号中广泛采用的FC总线作为网络支撑，归纳形成系统物理链路的设计约束，最终形成整个系统物理拓扑结构的配置约束，完成了通过工具实现物理通信链路及系统拓扑的配置功能。

对物理链路属性的编辑，能够提供以下功能：

a)物理链路终端的编辑

b)物理链路理论带宽的编辑

c)是否冗余设计的编辑

d)物理链路对应的交换机端口的编辑

3)研究系统应用部署的配置

针对平台应用的特性，研究了通过配置工具将应用和应用部署在系统特定运行终端上的功能需求。根据不同平台的应用和应用部署的特性，设计了约束方式，如不同类型操作系统平台的配置、应用软件各软件单元之间通讯交互的部署方式等。

针对VxWorks653操作系统，系统架构配置工具研究并设计了应用软件的部署、调度方案的配置及实现方式，并设计了如系统健康管理、共享库和共享数据区等的配置。

应用软件是实现系统功能的上层建筑，结合系统功能的特点，项目首先研究并建立了应用软件的逻辑链路与系统拓扑的物理链路之间的关联，并对系统功能中的冗余容错、故障处理、系统方案管理、系统映像管理等通用的核心功能进行分析、解剖，建立所需的软硬件的配置数据模型，打通系统中的软件配置及硬件配置，使系统配置不单单能够满足系统静态属性的配置需求，同时能够满足实现系统功能所需的系统动态属性的配置需求。

如每个节点拥有一张分区部署配置参数表，如表1：

表1

每个分区拥有一张分区调度配置参数表，如表2：

表2

系统方案配置参数表如表3所示。

表3

每个系统方案的详细信息参数表如表4所示。

表4

针对每个系统方案，其重构预案配置参数表如表5所示。

表5

(二)在用户通过配置工具分别进行物理节点配置、应用配置和应用部署配置的过程中，进行配置校验，根据校验结果迭代修改配置。

配置校验包括逻辑链路配置的冲突和不一致性的分析与评估、链路负载的均衡性评估、系统整体设计的资源使用率分析与评估、系统调度可行性及系统配置完整性分析与评估。

a)逻辑链路配置的分析与验证

逻辑链路配置为用户提供对逻辑链路的建立、删除和修改的配置，用户可以通过选择源分区、源端口、目的分区和目的端口，对分区间通信通道进行配置。

表6分区间通信配置参数表

通过设计时的条件约束，以及研究的分析验证算法，系统架构配置初步具备针对已经配置完成或者生成的逻辑链路进行分析验证的功能：分析逻辑链路配置过程中的冲突和不一致性。配置信息的冲突和不一致性，一方面源于配置元素的值域超出系统约束，另一方面源于所配置的系统元素之间的关联存在矛盾，对于第一方面，可以通过对配置输入进行值域检查实现，对于第二方面，通过对系统元素之间的关系进行建模，将不同系统元素之间的关联部分进行统一的约束，从而避免出现所配置的系统元素之间存在冲突和不一致的情况。

b)系统整体设计的验证

设计出来的质量比检查出来的质量更可靠更安全。系统架构配置方法通过工具在系统整体设计过程中对每一步操作都进行分析检查，从源头上控制系统设计的一致性和完整性。如图2所示。

(三)系统配置数据生成

系统架构配置数据生成包括生成系统设计可用、软件运行可用的配置文件格式，如XML、C文件、二进制文件等格式；配置数据能够根据不同功能的不同需求生成不同数据格式，如总线表格式的配置文件、软件部署使用的配置文件及系统健康监控、事件日志、重构等需要的配置文件。针对应用部署、调度方案、通信链路以及健康管理等功能，已经能输出生成XML格式以及C文件格式的应用配置数据；针对通信总线表等功能，可以输出生成二进制格式以及C文件格式的总线配置数据。

终端配置表采用H和C文件格式。H文件内容如表12所示，文件名为fcCfgTbl.h。C文件的内容按照H文件规定的格式填写，文件名为fcCfgTbl.c，结构体名为BLUE_PRINT gBluePrint[]。

表7终端配置表

(四)系统架构图形化配置

针对系统配置的数据属性、数据之间的关系，结合嵌入式系统的特点，分析并调研一线设计师的配置习惯，研究并形成了以物理拓扑配置为核心、系统逻辑链路为主干的图形化系统架构配置方法，实现系统元素属性、物理拓扑、应用部署、系统方案管理等的图形化配置，使整个系统配置流程清晰而有条理。如图3所示。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。