本发明专利技术提供了一种星载软件的硬件屏蔽层以及星上数据通信方法，属于航天器数据通信领域。本发明专利技术针对硬件设备的功能设计了相应功能的接口集合，形成星载软件的硬件屏蔽层，接口结合包括标准的输入输出接口函数，接口函数的调用参数包括设备属性参数和数据通信接口参数，接口函数能够实现一定的功能并具有返回值。使用本发明专利技术所提供的星上数据通信方法，应用软件仅在需要时提供设备属性参数和通信接口参数，调用接口函数即可完成与硬件设备之间的通信。本发明专利技术主要用于航天器硬件设备和上层软件之间通信。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航天器数据通信领域。
技术介绍
本专利技术涉及航天器的硬件设备和应用软件之间的通信，现有的航天器星上通信系统主要涉及硬件设备层和软件应用层，此类分层方式导致航天器星载软件中应用层对于硬件端口的访问大多是直接读写硬件端口地址，这样一方面要求应用软件开发人员对硬件工作过程要非常清楚，导致软件的可移植性和可维护性比较差，另一方面在软件应用层存在很多操作硬件的代码，导致硬件和应用层的层次结构模糊，软件的可靠性比较差。在不直接读写硬件端口地址的情况下，实现应用软件对硬件设备的适用，并提高应用软件的可移植性和可维护性是航天器星上通信系统的发展方向。因此建立新型的航天器星上系统分层结构，是亟待解决的问题
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种星载软件的硬件屏蔽层，本专利技术主要针对星载软件的应用特点以及硬件设备的功能，设计特定的接口函数，形成屏蔽层，将硬件设备和应用软件隔离；建立硬件层-屏蔽层-软件应用层的三层结构，使得航天器星上通信系统的层次结构清晰。基于上述目的，本专利技术的技术方案如下有益效果—、本方法将硬件设备和应用软件隔离，仅通过接口函数进行通信，在此基础上建立了硬件设备层、屏蔽层和软件应用层的三层结构设计，使得航天器星上通信系统的层次结构清晰，提高了软件的可移植性和可维护性；二、该方法针对硬件设备的功能特点以及应用软件的需求，设计了符合通信接口的标准化的接口函数，通过对星上通信系统各功能流程进行分析，本设计总结出必要的几种功能，并针对各功能设计了接口集合；本设计采用较少的接口函数即可涵盖硬件设备的各种功能，占用系统资源少；同时，针对相同功能的不同应用，本专利技术设计了不同的函数实现其应用，例如所有通道遥测采集使能函数和单通道遥测采集使能函数、所有通道遥测数据读取函数和单通道遥测数据读取函数，这种设计提高了屏蔽层的处理速度，能够更为合理有效地实现应用软件对硬件设备的屏蔽。附图说明图1硬件设备和应用软件的关系；图2 (a)所有通道遥测数据采集流程； (b)单通道遥测数据采集流程；图3 (a)遥测数据输出流程；(b)遥测输出中断服务程序；图4遥控数据接收流程；图5指令输出流程。具体实施例方式本专利技术针对不同硬件设备的功能，同时结合应用软件的需求，设计了星载软件的硬件屏蔽层，该屏蔽层包括各种硬件设备的接口集合，每个硬件设备的接口集合包含能够实现特定功能的接口，所有接口均通过接口函数的形式实现，应用软件使用特定的调用参数可调用每个接口函数，接口函数具有一定返回值。接口函数对应用软件不可见。本专利技术同时设计了星上数据的通信方法，即使用上述屏蔽层，实现应用软件与硬件设备的数据通信，该方法使得应用软件无需直接读写硬件端口地址，仅调用接口函数即可完成与硬件设备之间的通信。本专利技术主要用于航天器硬件设备和应用软件之间通信。下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。如图1所示，本实施例中所设计的屏蔽层设置在应用软件与硬件设备之间，包括4个接口集合，每个接口集合对应一个能够实现特定功能的硬件设备，其中4个接口结合分别为遥测采集接口集合、遥测输出接口集合、遥控接收接口集合、指令输出接口集合，所有接口均使用接口函数来实现数据传递以及硬件控制。各接口集合所包含的接口函数具体如下(I)遥测采集接口集合包括遥测采集设备初始化接口、所有通道遥测采集使能接口、遥测采集禁止接口、单通道遥测采集使能接口、所有通道遥测数据读取接口、单通道遥测数据读取接口。遥测采集设备初始化函数无调用参数，返回遥测采集设备属性指针；遥测采集设备初始化函数对遥测采集设备中包括所有通道遥测采集使能标识、遥测采集完成标识、单通道遥测采集使能标识、遥测采集状态、遥测采集设备缓存区、通道号、单通道遥测数据缓存区、设备属性指针在内的设备属性进行初始化；所有通道遥测采集使能函数的调用参数为遥测采集设备属性指针，无返回值；所有通道遥测采集使能函数根据遥测采集设备属性指针，启动遥测采集设备，遥测采集设备开始采集所有通道的遥测数据，单通道遥测采集使能函数的调用参数为设备属性指针和通道号，无返回值；单通道遥测采集使能函数根据遥测采集设备属性指针，启动遥测采集设备，遥测采集设备开始按通道号采集特定通道的遥测数据；所有通道遥测读取函数的调用参数为遥测采集设备属性指针和应用软件中遥测数据存储地址，返回遥测数据读取成功标识或遥测数据读取失败标识；所有通道遥测读取函数检测判断遥测采集完成标识是否有效，若有效则根据遥测采集设备属性指针从遥测采集设备读取所有通道遥测数据，存入应用软件中遥测数据存储地址，并返回遥测数据读取成功标识；若遥测采集完成标识无效，则不做任何处理，返回遥测数据读取失败标识；单通道遥测读取函数的调用参数为遥测采集设备属性指针、应用软件中遥测数据存储地址和通道号，检测判断遥测采集完成标识是否有效，若有效则根据遥测采集设备属性指针从遥测采集设备按通道号读取单通道遥测数据，存入应用软件中遥测数据存储地址，并返回遥测数据读取成功标识；若遥测采集完成标识无效，则不做任何处理，返回遥测数据读取失败标识；遥测采集禁止函数的调用参数为遥测采集设备属性指针，遥测采集禁止函数控制遥测采集设备停止采集遥测无返回值。如图2 Ca)所示，所有通道遥测采集过程如下1、应用软件首先调用设备初始化函数，设备初始化函数对遥测采集设备属性进行初始化，并返回设备属性指针；2、应用软件调用所有通道遥测采集使能函数，启动遥测采集设备开始采集所有通道遥测数据，无返回值；3、应用软件在等待遥测采集设备采集完所有通道遥测数据所需的理论时间之后，提出中断并进入遥测采集完成中断服务程序，遥测采集完成中断服务程序中设置遥测采集完成标识为有效，随后退出遥测采集完成中断服务程序，调用遥测数据读取函数；在所有通道遥测数据采集完成之前，遥测采集完成标识为无效；4、所有通道遥测数据读取函数检测采集完成标识是否有效，从而判断遥测采集设备的遥测采集过程是否完成，如果检测采集完成标识有效，所有通道遥测数据读取函数则从遥测采集设备读取所有通道遥测数据并输出给应用软件，同时返回读取成功标识；如果检测采集完成标识无效，则遥测采集过程尚未完成，遥测数据读取函数不给应用软件输出遥测数据，同时返回读取失败标识；5、如果应用软件需要遥测采集设备停止采集遥测，则调用遥测采集禁止函数。如图2 (b)所示，单通道遥测采集过程如下1、应用软件首先调用设备初始化函数，设备初始化函数对遥测采集设备属性进行初始化，并返回设备属性指针；2、应用软件调用单通道遥测采集使能函数，启动遥测采集设备开始按通道号采集单通道遥测数据，无返回值；3、应用软件在等待遥测采集设备采集完单通道遥测数据所需的理论时间之后，提出中断并进入遥测采集完成中断服务程序，遥测采集完成中断服务程序中设置遥测采集完成标识为有效，随后退出遥测采集完成中断服务程序，调用遥测数据读取函数；在单通道遥测数据采集完成之前，遥测采集完成标识为无效；4、单通道遥测数据读取函数检测采集完成标识是否有效，从而判断遥测采集设备的遥测采集过程是否完成，如果检测采集完成标识有效，单通道遥测数据读取函数则按通道号从遥测采集设备读取单通道遥测数据并输出给应用软件，同时返回读取成功标识；如果检测采集完成标识无效，则遥测采集过程尚未完成，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种星载软件的硬件屏蔽层，其特征在于，屏蔽层位于应用软件与硬件设备之间，包括4个接口集合，每个接口集合对应一个能够实现特定功能的硬件设备，所述的4个接口集合为：遥测采集接口集合、遥测输出接口集合、遥控接收接口集合、指令输出接口集合，所有接口均以接口函数的形式实现；各接口集合所包含的接口函数具体如下：（1）遥测采集接口集合包括：遥测采集设备初始化接口、所有通道遥测采集使能接口、遥测采集禁止接口、单通道遥测采集使能接口、所有通道遥测数据读取接口、单通道遥测数据读取接口；遥测采集设备初始化函数无调用参数，返回遥测采集设备属性指针；遥测采集设备初始化函数对遥测采集设备中的设备属性进行初始化；所有通道遥测采集使能函数的调用参数为遥测采集设备属性指针，无返回值；所有通道遥测采集使能函数根据遥测采集设备属性指针，启动遥测采集设备，遥测采集设备开始采集所有通道的遥测数据；单通道遥测采集使能函数的调用参数为设备属性指针和通道号，无返回值；单通道遥测采集使能函数根据遥测采集设备属性指针，启动遥测采集设备，遥测采集设备开始按通道号采集特定通道的遥测数据；所有通道遥测读取函数的调用参数为遥测采集设备属性指针和应用软件中遥测数据存储地址，返回遥测数据读取成功标识或遥测数据读取失败标识；所有通道遥测读取函数检测判断遥测采集完成标识是否有效，若有效则根据遥测采集设备属性指针从遥测采集设备读取所有通道遥测数据，存入应用软件中遥测数据存储地址，并返回遥测数据读取成功标识；若遥测采集完成标识无效，则只给应用软件返回遥测数据读取失败标识；单通道遥测读取函数的调用参数为遥测采集设备属性指针、应用软件中的遥测数据存储地址和通道号，返回遥测数据读取成功标识或遥测数据读取失败标识；单通道遥测读取函数检测判断遥测采集完成标识是否有效，若有效则根据遥测采集设备属性指针从遥测采集设备按通道号读取单通道遥测数据，存入应用软件中的遥测数据存储地址中，并返回遥测数据读取成功标识；若遥测采 集完成标识无效，只给应用软件返回遥测数据读取失败标识遥测采集禁止函数的调用参数为遥测采集设备属性指针，无返回值；遥测采集禁止函数控制遥测采集设备停止采集遥测；（2）遥测输出接口集合包括：遥测输出设备初始化接口、遥测数据输出接口、获取下一帧星时接口、获取同步标识接口、设置码速率接口、设置编码方式接口；遥测输出设备初始化函数无调用参数，返回设备属性指针；遥测输出设备初始化函数对遥测输出设备中的属性进行初始化；遥测数据输出函数的调用参数为：遥测输出设备属性指针、应用软件中的遥测数据存储地址和字节数，返回遥测数据输出成功标识或者遥测数据输出失败标识；遥测数据输出函数根据遥测输出设备属性指针检测遥测输出设备当前是否有空缓存区，如果有空缓存区，遥测输出函数接收应用软件发送的遥测数据并存储到空缓存区，并给应用软件返回遥测数据输出成功标识，其中应用软件发送的遥测数据存储在应用软件中的遥测数据存储地址所指向的存储区，应用软件中的数据存储地址的大小为调用参数所给定的字节数；如果没有空缓存区，遥测输出函数只给应用软件返回遥测数据输出失败标识；获取下一帧星时函数的调用参数为：遥测输出设备属性指针、应用软件中的星时存储地址，无返回值；获取下一帧星时函数根据遥测输出设备属性指针，在遥测输出设备中的星时存储区中获取下一帧星时，并将星时存储于应用软件中的星时存储地址中；获取同步标识函数的调用参数为遥测输出设备属性指针，返回同步信息标识有效Y或者同步信息标识无效N；获取同步标识函数检测遥测输出设备中的同步标识，若同步标识为有效，则返回同步信息标识有效Y；若同步标识为无效，则返回同步信息标识无效N；设置码速率函数的调用参数为遥测输出设备属性指针、码速率标识，无返回值；设置码速率函数记录码速率标识，并设置切换码速率标识有效；设置编码方式函数的调用参数为遥测输出设备属性指针、编码方式标识，， 无返回值；设置编码方式函数记录编码方式标识，并设置切换编码方式标识为有效；（3）遥控接收接口集合包括：遥控接收设备初始化接口和遥控数据接收接口；遥控接收设备初始化函数无调用参数，并返回遥控接收设备属性指针；遥控接收设备初始化函数对遥控接收设备的属性进行初始化；遥控数据接收函数的调用参数为遥控接收设备属性指针和遥控数据存储地址，遥控数据接收函数检测遥控通道接收结束标识，如果判断到遥控通道结束标识则将该通道的遥控数据输出给应用软件，存储到应用软件中遥控数据存储地址中，并给应用软件返回遥控数据接收成功标识；如果没有判断到遥控通道结束标识则不作处理，...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张红军，穆强，裴楠，袁珺，张高，程慧霞，禹霁阳，张亚航，郭坚，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：
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