嵌入式電子飛行儀表系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)(編輯修改稿)
2025-07-27 20:17 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 同時(shí)，還要經(jīng)過(guò)警報(bào)模塊來(lái)檢測(cè)其是否處于危險(xiǎn)范圍來(lái)將不同的警報(bào)位置位，在綜合顯示中不僅實(shí)現(xiàn)了飛行參數(shù)的綜合顯示實(shí)時(shí)更新，另外還要將警報(bào)位中不同等級(jí)不同內(nèi)容的警報(bào)以一種直觀的圖形形式顯示出來(lái)，在第一時(shí)間內(nèi)向飛行員報(bào)警。發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)在達(dá)到最低警戒范圍內(nèi)的時(shí)候就已經(jīng)極有可能引起一定程度的飛行故障，但其在前幾分鐘內(nèi)的參數(shù)往往呈現(xiàn)某種走勢(shì)，因此有必要提供在近幾分鐘內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)趨勢(shì)圖。將數(shù)據(jù)作為隊(duì)列形式存儲(chǔ)后顯示出來(lái)。 由于經(jīng)過(guò)接口的轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)是符合整形或者浮點(diǎn)的形式的結(jié)構(gòu)，所以在封裝單幀數(shù)據(jù)后， 在圖形模塊直接調(diào)用數(shù)據(jù)對(duì)象的指針，便可以將當(dāng)前的飛行參數(shù)實(shí)時(shí)的加以顯示，警報(bào)系統(tǒng)加以實(shí)時(shí)的判斷。對(duì)于n分鐘內(nèi)的采樣模塊來(lái)講，也可以通過(guò)這點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的隊(duì)列存儲(chǔ)。 整個(gè)系統(tǒng)中的幾大關(guān)鍵模塊：數(shù)據(jù)通訊模塊，數(shù)據(jù)濾波模塊，警報(bào)檢測(cè)模塊，圖形顯示模塊等，彼此之間都是透明的，每種模塊通過(guò)消息循環(huán)處理函數(shù)聯(lián)系在一起。這就為軟件部分的分工合作，調(diào)試檢錯(cuò)帶來(lái)了方便。因此，前期的模塊劃分和需求分析，對(duì)于加快系統(tǒng)的開發(fā)速度，減少錯(cuò)誤查找的時(shí)間和難度等眾多方面起著比較明顯的作用。整個(gè)應(yīng)用程序是建立在消息映射和消息傳遞的基礎(chǔ)上的。各類不同的系統(tǒng)消息我們可以選擇不同的處理方式：可以忽略，或者編寫處理函數(shù)進(jìn)行處理。我們所設(shè)計(jì)的EFIS系統(tǒng)是建立在對(duì)于數(shù)據(jù)的不斷采樣，不斷顯示的功能之上。因此，設(shè)置定時(shí)器向系統(tǒng)不斷的發(fā)送定時(shí)消息便可以做到每隔一段時(shí)間做一件事情。這便是不斷刷新的原理所在。下圖為整個(gè)程序運(yùn)作的原理示意。圖4 程序運(yùn)行原理示意： 消息的循環(huán)與映像 對(duì)于處理不同的消息，我們使用不同的函數(shù)，各類不同的消息的傳遞中還會(huì)包含了WPARAM和LPARAM的參數(shù)。另同類消息的不同處理帶來(lái)了方便之處。Timer消息貫穿在整個(gè)程序的初始到結(jié)束—在Create和Destroy之間。只要不退出程序的運(yùn)行，定時(shí)器就會(huì)一直運(yùn)作。這就首先保證了數(shù)據(jù)和圖形的實(shí)時(shí)刷新。另外，在每一時(shí)刻確定了各傳感器工作正常之后，我們便得到了該時(shí)刻唯一的一組參數(shù)值，這些參數(shù)唯一的確定了飛機(jī)的飛行狀態(tài)，在比較快速的采樣中， 即使飛機(jī)正在做幅度比較大的動(dòng)作，前后幾個(gè)數(shù)據(jù)樣本的相關(guān)性也是非常大的，所以不斷的采樣不斷的刷新，我們看到的便是一個(gè)連貫的參數(shù)表達(dá)。這便是連續(xù)顯示的原理所在。在響應(yīng)Timer消息的處理函數(shù)中設(shè)計(jì)采集數(shù)據(jù)，檢查數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)的代碼，便是實(shí)現(xiàn)整個(gè)綜合資料采樣和顯示的真正奧秘。 由于航空事故調(diào)查中的黑匣子數(shù)據(jù)所需的單位時(shí)間內(nèi)之采樣樣本數(shù)要高于我們顯示的刷新速度，故不能在同一個(gè)Timer消息的處理中應(yīng)付數(shù)據(jù)流的存儲(chǔ)工作。故黑匣子功能必須單獨(dú)在通訊前端進(jìn)行處理。關(guān)于黑匣子的詳細(xì)介紹請(qǐng)參看《嵌入式電子飛行儀表系統(tǒng)的通訊接口》。3． 圖形顯示的架構(gòu)設(shè)計(jì)在嵌入式EFIS系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)過(guò)程中，擺在我們面前的問(wèn)題便是：1. 提高代碼的編譯效率，盡量縮小目標(biāo)代碼的大小2. 提高代碼的執(zhí)行速度，在固定的時(shí)間和畫面復(fù)雜度的范圍內(nèi)提高畫面的更新速度。3. 保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性。防止資源泄漏等錯(cuò)誤的發(fā)生 在整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中我們已經(jīng)考慮到了以上幾個(gè)問(wèn)題。提高代碼的編譯效率，縮小目標(biāo)代碼的大小意味著在一定程度上對(duì)于系統(tǒng)軟硬件資源的充分節(jié)省，對(duì)于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)和穩(wěn)定均有一定的保證。便于錯(cuò)誤的處理。提高代碼的執(zhí)行速度則意味高效快速的完成數(shù)據(jù)采集，處理，顯示，存儲(chǔ)等一系列繁雜的任務(wù)，本身EFIS對(duì)于數(shù)據(jù)的通訊速率和整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力要求較高，大量的運(yùn)算時(shí)間將花費(fèi)在圖形顯示之上，作為圖形顯示部分的程序設(shè)計(jì)一定要滿足盡量有效的利用有限的資源，在保證實(shí)時(shí)的基礎(chǔ)上完成顯示復(fù)雜圖形的目標(biāo)。保證系統(tǒng)運(yùn)作的穩(wěn)定性一方面要在硬件上做足功夫，另外一方面要在軟件上保證沒(méi)有任何內(nèi)存資源泄漏導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰的情況發(fā)生。 考慮到整個(gè)JingWei平臺(tái)不能使用微軟的圖形加速接口DirectDraw進(jìn)行圖形程序的設(shè)計(jì)編碼，因此只能采用JingWei所支持的基本GDI設(shè)備函數(shù)進(jìn)行繪圖。作為GDI設(shè)備，直接調(diào)用其設(shè)備句柄進(jìn)行繁雜的繪圖操作是很慢的，并且顯示效果會(huì)由于一次次的調(diào)用中斷而使畫面變得閃爍刺眼，解決的方法便是使用貼圖緩存，整個(gè)的貼圖區(qū)必須事先在內(nèi)存中創(chuàng)建好，作為和系統(tǒng)GDI設(shè)備兼容的緩存設(shè)備的句柄，我們可以直接調(diào)用進(jìn)行繪圖的操作，因?yàn)樵诰彺嬷械牟僮魉俣纫h(yuǎn)遠(yuǎn)高于在GDI設(shè)備上直接操作的速度，當(dāng)完成一次的繪圖后，將整個(gè)的緩存映射到G
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