多功能LXI仪器资源管理器设计

多功能LXI仪器资源管理器设计答辩提纲课题基本情况5%20%60%10%5%需求与方案设计重点验证结论1.课题基本情况课题来源本课题来自1院12所《可重构测控系统研究》项目及所内预研项目课题目的设计以资源管理器为核心的软件架构开发多功能LXI仪器资源管理器，实现仪器内资源的合理管理和调度课题意义提高多功能LXI仪器的智能性、通用性，降低开发和使用的复杂度使多功能LXI仪器兼容当前的测试系统的需求，也可以对未来的测试系统提供支持对于缩短仪器开发周期，提高仪器使用效率和简化仪器维护具有重要意义2.1需求与方案——需求分析

之前自研的LXI仪器存在的问题自研的多功能LXI仪器硬件架构稳定，但缺乏配套的软件架构和合理的资源管理方案只支持单M模块的操作丰富的触发和同步资源没有合理的利用仪器内软件功能单元组织形式只是简单堆叠，软件体系臃肿冗余，效率低下需要完成的任务提出合理的多功能LXI仪器软件架构实现载板对多个M模块的控制，并实现对M模块的自动化管理对多功能LXI仪器资源进行合理的管理和调度2.2需求与方案——方案设计多功能LXI仪器软件架构服务层多功能LXI仪器提供的所有服务，包括功能和LXI接口特性内部接口层封装内核驱动，屏蔽底层硬件细节，如M接口驱动内核层处理器相关，包括系统内核，外设驱动及基本功能电路的驱动仪器硬件仪器功能相关的硬件单元处理器外设用户接口层用户访问仪器的多种方式：包括IVI驱动，Web浏览器、标准工具、脚本仪器软件层应用层2.2需求与方案——方案设计多功能LXI仪器资源管理器3.设计重点服务管理器的实现私有资源管理器的实现公共资源管理器的实现信息存储管理器的实现3.1设计重点——服务管理器服务的概念

包括测试功能和LXI接口特性在内的所有仪器能够向用户（或系统）开放的功能统称为服务服务包括三个部分：

用户接口、接收用户请求、请求处理Client/Server和Brower/Server脚本解析提供服务的方式本设计中提供的服务M模块控制LXI载板控制LAN消息处理。。。3.1设计重点——服务管理器开始bind()listen()socket()accept()fork()以前面向网络连接的服务实现方法recv()处理过程服务子程序recv()处理过程服务子程序服务端口监听接收用户请求请求处理子进程槽位1服务端口槽位1服务程序服务监听程序服务监听程序槽位0服务端口槽位1服务端口载板服务端口LAN消息服务端口……3.1设计重点——服务管理器配置文件Port：program……配置文件Port：program……槽位1的服务请求槽位0服务程序触发服务程序LAN消息服务程序服务程序查询端口号返回服务程序派生子进程槽位1服务程序……面向网络连接的服务管理实现服务监听程序仪器功能驱动库采用I/O复用和并发服务器技术实现服务监听程序用来监听所有服务请求服务程序专门负责接收服务请求，不需关心网络操作仪器功能驱动库提供请求的处理配置文件：服务属性配置3.1设计重点——服务管理器脚本运行平台用户可以通过一系列的指令集合而不是一个个单独的指令来控制仪器将测试任务用脚本描述，下载到仪器中，利用丰富的触发来启动脚本基于Lua的脚本运行平台的实现Lua运行平台库（服务函数）Lua解释器标准Lua函数库LXI特性函数库仪器功能函数库3.2设计重点——私有资源管理器M模块驱动及其管理M模块信息管理要解决的问题及达到的目标私有资源的概念仪器内部不开放给系统层的资源被称为私有资源；在本设计中，主要是指M模块接口特性，M模块的驱动、控制Web页和M模块的基本信息M模块发现与识别实现LXI载板对M模块的自适应开发并维护M模块信息数据库，为M模块的识别提供支持1.提出合理的驱动结构2.M模块驱动自动安装与卸载3.便于更换M模块3.2设计重点——私有资源管理器仪器上电读取M模块EEPROM信息是否挂载M模块将该槽位标记为Empty否读取M模块数据库信息是否存在该M模块记录将M模块标记为Unknown搜索M模块驱动是否是是否找到M模块驱动安装M模块驱动是生成该M模块网页结束标记为缺少驱动模块发现模块识别安装驱动3.3设计重点——公共资源管理器公共资源的概念所谓公共资源是指多功能LXI仪器中向系统开放的服务和资源，在本设计中主要是LXI接口特性，重点是触发和同步资源公共资源的内容触发资源公共触发资源私有触发资源同步资源DP83640的时基触发单元时间戳触发资源DP83640的时基触发单元3.3设计重点——公共资源管理器触发资源管理的软件结构用户应用程序触发服务程序调度策略触发系统配置库内部接口层时钟同步系统用户应用程序触发服务程序调度策略触发系统配置库内部接口层时钟同步系统触发服务程序调度策略触发服务程序以触发配置任务为单位提供服务以链表的方式来组织一次任务中的多次触发配置动作加入超时机制管理和分配载板的触发资源固件无关提出了基于银行家算法改进的时基触发调度策略3.3设计重点——公共资源管理器时间戳的应用时间戳的作用为测试动作和测试数据添加时间信息提供了一种复现测试过程的机制，为后续数据分析处理提供了时间依据构建日志服务器实现时间戳的应用采用UNXI域数据报技术实现服务程序与日志服务器的通信采用记录锁和原子操作保证记录的准确性提供唯一的IEEE1588时间获取接口设计了记录格式：IEEE1588时间模块名仪器动作或数据开始创建日志服务器接收套接口数据否退出程序是准备工作是否接收到信号？记录至日志打开日志接口将信息发送至日志服务器关闭日志接口建立连接或数据交互日志服务器客户端（服务程序）3.4设计重点——信息存储管理器信息存储的内容M模块基本信息下载的资源固件：用于远程固件升级脚本：用于脚本运行平台，实现对仪器控制M模块驱动程序：用于安装或升级M模块功能M模块控制网页：用于通过网页控制M模块3.4设计重点——信息存储管理器M模块信息管理采用SQLite嵌入式数据库编程实现，如私有资源管理中的是相同的下载管理通过仪器网页实现下载功能提供版本维护的机制，确保所有下载和更新过程是安全的对脚本下载，提供文件索引，便于根据文件名称选择要执行的脚本4.验证验证所需设备设备说明PC机操作系统WindowsXPLXI载板所内自研，可插接两个M模块示波器AgilentMSO6012AM模块名称功能来源M1004X4矩阵开关所内自研M102双路专用信号源所内自研M2194X4矩阵开关外购C&H公司验证平台4.验证基于标准第三方工具（AgilentI/O）的验证基于Web页的验证采用JavaApplet设计开发了M模块的控制网页，实现了基于标准命令行输入和基于图形界面的两种控制方法基于IVI驱动的验证基于脚本的验证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.结论提出了以资源管理器为核心的多功能LXI仪器软件架构：将应用层软件划分为服务层和内部接口层，很好的屏蔽了硬件细节，使仪器所能提供的各种服务程序具备完全的可移植性，提高了开发和维护效率。实现了资源管理器的各个部分：服务管理器：合理地管理仪器提供的服务，降低了服务程序的开发难度，且便于服务功能的扩展；私有资源管理器：实现了LXI载板对M模块的自适应及自动化管理；公共资源管理器：实现触发和同步资源的合理利用，并提出固件无关的调度策略，为后续升级提高便利；信息存储管理：为其他管理器提供了有力支持，并为用户提供了友好的下载管理接口。使用三种方式验证了多功能LXI仪器的应用:结果表明本课题的工作满足设计要求，同时也表明多功能LXI仪器有较强的易用性。附：研究生阶段发表的学术论文和申请的专利发表论文 LiuZhaoqing,YuTao,PengXiyuan.DesignandApplicationofLXIinstrumentbasedonScript-downloadandModule-to-moduleCommunication.ICEMI’2011（已录用）申请及已获得的专利LXI设备中LAN故障状态的判断方法.（受理号：2.4）LXI设备中LAN配置方法.（受理号2.6）一种LXI设备的网络配置复位方法.（受理号2.X）基于M模块的LXI设备标准化软件架构.（审理中）一种标准化的多功能LXI设备.（审理中）基于M模块的LXI设备中的M模块LL驱动层实现方法.（审理中）利用异步通知实现LXI载板应用程序对M模块中断响应的方法.（审理中）一种基于Lua脚本的LXI仪器可执行代码下载的实现方法.（已申请）一种基于脚本下载和模块间通信技术的LXI测控系统.（已申请）谢谢多功能LXI仪器硬件架构LXI载板ARM处理器通风功能板1（M模块）SDRAMFLASHE2PROMRTCFPGA灯板控制单元LAN接口秒脉冲输入输出接口I2C总线M总线控制器DP83640状态复位ARM处理器总线+5V+12V-12VTriggerATriggerB综合触发单元M总线灯板触发总线单元电源功能板n（M模块）功能板2（M模块）……USB接口多功能LXI仪器软件架构服务监听程序工作流程图准备工作解析服务，监听服务端口监听服务请求启动服务程序M模块驱动架构ARM与FPGA接口驱动M/MA接口总线驱动库M模块功能驱动库服务程序内核层：可以被内部接口层共享内部接口层：可以被所有M模块

功能驱动共享服务层：区别不同M模块的一层服务层：接收用户的指令M模块信息数据库Slot0—>M100M模块信息数据库Slot0—>M102M模块驱动安装与卸载Slot0服务程序调用libSlot0.solibSlot0.solibM100.sointM100(

intmmodule_fd,

char*arg,

char*out){

…}libM102.sointM102(

intmmodule_fd,

char*arg,

char*out){

…}开发了基于软链接的M模块驱动安装与卸载方法Slot0服务程序调用libSlot0.soM模块功能驱动库实现“OPEN(@01&03)”M100()解析命令gCmdMapTable[]={{"*IDN?",idnAnswer},{"*RST",rstAnswer},{"*TST?",tstAnswer},{"SYST:ERR?",errAnswer},{"OPEN",openAnswer},{"CLOSE",closeAnswer}}内部函数实现staticintopenAnswer(intfd,char*arg,char*out)｛。。。｝“OPEN(@01&03)”“OPEN(@01&03)”“(@01&03)