專利名稱：基于corba的嵌入式控制器參數(shù)標定系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及計算機和自動化控制技術，特別是嵌入式控制技術領域，主要是基于公共對象請求代理體系結(jié)構(gòu) CORBA (Common Object Request Broker Architecture)的嵌入式控制器的參數(shù)標定技術。
背景技術：
嵌入式系統(tǒng)在工業(yè)控制領域中得到了廣泛的應用，如汽車、航空航天、軍事以及其他制造業(yè)等。隨著嵌入式控制系統(tǒng)的功能不斷增強、性能不斷提高，嵌入式軟件的規(guī)模持續(xù)增大，在開發(fā)成本中所占的比例持續(xù)增長。與普通的嵌入式軟件相比，由于工業(yè)控制系統(tǒng)的復雜性，嵌入式控制器的性能很大程度上依賴于其工作參數(shù)，而工作參數(shù)主要是通過標定匹配實驗來確定的。標定是通過實時監(jiān)測嵌入式控制器工作狀態(tài)，調(diào)節(jié)、優(yōu)化控制器工作參數(shù)，使控制系統(tǒng)運行效果達到最佳的過程。因此，標定是嵌入式控制軟件高效開發(fā)的關鍵技術之一，具有高效率與適應能力的標定系統(tǒng)可以極大提高嵌入式控制器的開發(fā)效率。然而，由于存在多種不同的通信接口及標定協(xié)議，導致了多種標定系統(tǒng)的出現(xiàn)。目前的標定系統(tǒng)支持的通信接口類型有:串口、CAN (ControlAreaNetwork，控制器局域網(wǎng))、USB (UniversalSerialBus,通用串行總線)、以太網(wǎng)等，對其他類型的現(xiàn)場總線則很少支持，而且不同硬件廠商提供的上述通信接口設備具有不同的軟件接口。常用的標定協(xié)議有:CCP(CAN Calibration Protocol, CAN 標定協(xié)議)、XCP (extended Calibration Protocol,擴展標定協(xié)議)、KWP2000協(xié)議等。因此上述標定系統(tǒng)總是依賴于特定的通信接口與標定協(xié)議，不具有對不同標定協(xié)議與硬件接口的適應能力。當嵌入式控制器的通信接口、標定協(xié)議變更時，必須重新開發(fā)相應的標定系統(tǒng)。這樣，在嵌入式控制器的開發(fā)過程中就需要增加標定系統(tǒng)的開發(fā)，從而增加了開發(fā)成本，降低了開發(fā)效率。中國專利申請:基于CCP協(xié)議的混合動力電動汽車控制器標定方法(申請?zhí)?200410003472.9)與基于CCP協(xié)議的嵌入式通用標定裝置及方法(申請?zhí)?200510061162.7)公開了一種采用CCP協(xié)議的汽車控制器標定方法，但是只能用于CAN總線接口，不能適應具有TCP/IP、USB及其他現(xiàn)場總線接口的嵌入式控制器。中國專利申請:基于ASAP標準的汽車電控單元標定系統(tǒng)及方法(申請?zhí)?200810070030.4)提出了一種采用ASAP(Arbeitskreis zur Standardisierung von Applikationssystemen,應用系統(tǒng)標準化工作組)的標定系統(tǒng)主要解決標定系統(tǒng)架構(gòu)及數(shù)據(jù)管理問題，但不涉及底層通信設備的差異性。中國專利申請:汽車電子控制單元通用標定裝置(申請?zhí)?200810070031.9)的標定裝置通過雙口 RAM與嵌入式控制器共享參數(shù)，再通過CAN轉(zhuǎn)發(fā)給上級標定軟件，同樣與特定的通信接口耦合。中國專利申請:汽車電控單元通用標定系統(tǒng)(申請?zhí)?200910191680.9)實現(xiàn)了汽車電控單元標定系統(tǒng)界面的自定義與通用化，但并未實現(xiàn)對通信接口及標定協(xié)議的適應性。本發(fā)明針對現(xiàn)有標定系統(tǒng)與嵌入式控制器之間存在強耦合，不能適應多種通信接口與標定協(xié)議的問題，提出一種利用CORBA中間件來屏蔽通信接口與標定協(xié)議細節(jié)的標定系統(tǒng)及實現(xiàn)方法，通過該方法為標定系統(tǒng)提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問接口，適應不同通信接口與標定協(xié)議的嵌入式控制器，以提高嵌入式控制器參數(shù)標定系統(tǒng)的通用性與適應能力。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決嵌入式控制器標定系統(tǒng)缺乏對不同通信接口與標定協(xié)議的適應能力，使得嵌入式控制器開發(fā)過程中需要開發(fā)配套的標定系統(tǒng)，導致開發(fā)成本增加、開發(fā)效率降低的問題，本發(fā)明提出一種基于CORBA的嵌入式控制器參數(shù)標定系統(tǒng)方案。CORBA是OMG(Object Management Group,對象管理組織)頒布的一系列有關分布式對象計算技術的規(guī)范之一，其主要目標是解決面向?qū)ο蟮漠悩?gòu)應用程序之間的互操作性問題，以支持異構(gòu)分布式應用程序間的互操作性及獨立于平臺和編程語言的對象重用。本發(fā)明提出的方法采用CORBA技術對底層通信接口與標定協(xié)議進行封裝，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問接口，從而降低標定系統(tǒng)與底層通信接口之間的耦合性，使得標定系統(tǒng)應用軟件能以統(tǒng)一的方式訪問不同類型嵌入式控制器的工作參數(shù)。按照該方案開發(fā)的標定系統(tǒng)屏蔽了底層通信接口與標定協(xié)議的細節(jié)，能滿足多種不同類型通信接口及標定協(xié)議的嵌入式控制器的標定需求，克服當前標定技術中存在的通用性、適應性差的缺陷。本發(fā)明解決上述技術問題的方案是:設計一種符合CORBA數(shù)據(jù)訪問接口的客戶/服務器模型的標定系統(tǒng)，標定系統(tǒng)包括=CORBA客戶端和CORBA服務器兩個部分。CORBA服務器實現(xiàn)與嵌入式控制器的通信，利用CORBA技術對標定系統(tǒng)主機的通信接口驅(qū)動程序與標定協(xié)議進行封裝，對任意類型的通信接口如USB、CAN、以太網(wǎng)及其他現(xiàn)場總線等，均提供統(tǒng)一的標準CORBA接口來實現(xiàn)對嵌入式控制器的工作參數(shù)與運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的訪問，從而屏蔽不同通信接口與標定協(xié)議的嵌入式控制器的差異，使其呈現(xiàn)相同的數(shù)據(jù)訪問接口。CORBA客戶端實現(xiàn)人機交互，一方面經(jīng)對象請求代理ORB (Object Request Broker,)通過CORBA服務器提供的上述接口讀取嵌入式控制器運行狀態(tài)數(shù)據(jù)并在軟件界面上進行顯示；另一方面根據(jù)嵌入式控制器運行狀態(tài)及控制策略在人機界面上調(diào)整控制器工作參數(shù)，并通過CORBA服務器的相同接口下發(fā)到控制器中。這兩部分結(jié)合起來，實現(xiàn)完整的嵌入式控制器參數(shù)標定功能。本發(fā)明利用OMG IDL (Interface Definition Language,接口定義語言)定義一組支持標定功能的CORBA接口，其CORBA客戶端經(jīng)ORB調(diào)用服務器提供的CORBA接口實現(xiàn)對嵌入式控制器中工作參數(shù)的下發(fā)和運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集；服務器所在的計算機與嵌入式控制器連接，服務器通過相應的通信接口讀/寫控制器的工作參數(shù)與運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并通過CORBA接口實現(xiàn)與客戶端的數(shù)據(jù)交換。所述CORBA服務器由CORBA接口層、數(shù)據(jù)管理層、通信層與硬件驅(qū)動層組成。CORBA接口層即接口框架(Skeleton)，利用符合上述IDL定義的CORBA接口訪問控制器參數(shù)；數(shù)據(jù)管理層提供了對控制器參數(shù)的描述，并提供一個控制器參數(shù)的映像；通信層是標定協(xié)議的實現(xiàn)，采用XCP協(xié)議以支持不同類型的通信總線；硬件驅(qū)動層提供不同類型的通信接口的驅(qū)動程序。所述CORBA客戶端由人機接口層、數(shù)據(jù)管理層與CORBA接口層組成。人機接口層是標定系統(tǒng)的界面，主要包括標定界面和監(jiān)控界面，前者用于查看/修改嵌入式控制器工作參數(shù)，而后者用于顯示運行狀態(tài)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)管理層主要用于數(shù)據(jù)解析及存儲?？蛻舳塑浖腃ORBA接口層即接口存根(Stub)，用于訪問⑶RBA服務器軟件提供的服務。
本發(fā)明還提出一種基于CORBA的嵌入式控制器參數(shù)標定方法，CORBA服務器與嵌入式控制器連接，采用IDL定義標定系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)訪問功能，使不同通信接口與標定協(xié)議的嵌入式控制器呈現(xiàn)相同的CORBA接口，屏蔽不同通信接口與標定協(xié)議的差異，對任意類型的通信接口均提供統(tǒng)一的標準CORBA接口來實現(xiàn)對嵌入式控制器工作參數(shù)與運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的訪問，提供CORBA接口供客戶端訪問嵌入式控制器工作參數(shù)與運行狀態(tài)數(shù)據(jù)；CORBA客戶端經(jīng)ORB通過CORBA服務器訪問嵌入式控制器工作參數(shù)與運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，讀取嵌入式控制器運行狀態(tài)數(shù)據(jù)并顯示，根據(jù)嵌入式控制器運行狀態(tài)及控制策略在人機界面上調(diào)整控制器工作參數(shù)，通過CORBA服務器的相同接口下發(fā)到控制器中實現(xiàn)參數(shù)標定。對于控制器工作參數(shù)的標定，標定系統(tǒng)與嵌入式控制器的通信由標定系統(tǒng)客戶端發(fā)起，經(jīng)ORB發(fā)送到服務器，再轉(zhuǎn)化為CTO數(shù)據(jù)包，通過通信接口發(fā)送給控制器，控制器收到CTO命令后，解析并查詢本地協(xié)議棧中的命令列表，并執(zhí)行命令列表中相應的操作,反饋應答報文；服務器將報文進行封裝，返回給客戶端。對于控制器運行狀態(tài)參數(shù)的標定，客戶端發(fā)起數(shù)據(jù)采集DAQ請求，經(jīng)ORB發(fā)送到服務器，再轉(zhuǎn)化為DTO數(shù)據(jù)包，通過通信接口發(fā)送給控制器，控制器收到DTO命令后，按命令中的參數(shù)自行配置并組織需要向標定系統(tǒng)傳輸?shù)目刂破鬟\行狀態(tài)數(shù)據(jù)，然后按規(guī)定周期發(fā)送給服務器本發(fā)明提出的基于CORBA的嵌入式控制器參數(shù)標定系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，采用IDL定義標定功能，使不同通信接口與標定協(xié)議的嵌入式控制器呈現(xiàn)相同的CORBA接口，屏蔽不同通信接口與標定協(xié)議的差異，使得標定系統(tǒng)客戶端軟件可以適應不同通信接口的嵌入式控制器，提高了標定系統(tǒng)的通用性與適應能力。


圖1本發(fā)明基于CORBA的嵌入式控制器標定系統(tǒng)總體架構(gòu)；圖2本發(fā)明標定系統(tǒng)軟件架構(gòu)；圖3本發(fā)明標定系統(tǒng)服務器結(jié)構(gòu)圖；圖4本發(fā)明標定系統(tǒng)客戶端結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式本發(fā)明提出一種利用CORBA中間件來屏蔽通信接口與標定協(xié)議細節(jié)的標定系統(tǒng)及實現(xiàn)方法，通過該方法為標定系統(tǒng)提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問接口，適應不同通信接口與標定協(xié)議的嵌入式控制器，以提高嵌入式控制器參數(shù)標定系統(tǒng)的通用性與適應能力。以下結(jié)合附圖和具體實例對本發(fā)明的具體實施方式
進行描述。如圖1所示為本發(fā)明提出的基于CORBA的嵌入式控制器標定系統(tǒng)總體架構(gòu)。嵌入式控制器軟件編譯后，生成控制器參數(shù)映像文件(*.map)，再由ASAM編輯器轉(zhuǎn)化為符合ASAMMCD_2協(xié)議的數(shù)據(jù)庫文件，用標準的格式描述控制器參數(shù)的信息，如變量名稱、數(shù)據(jù)類型、地址及大小等，供標定系統(tǒng)軟件使用；其中，為了提高標定系統(tǒng)通用性與適應能力，按照客戶/服務器模型思想，將傳統(tǒng)的標定系統(tǒng)中與控制器通信的部分分離出來，分成CORBA客戶端和CORBA服務器兩個部分。CORBA服務器與嵌入式控制器進行通信，利用CORBA技術封裝標定系統(tǒng)主機的通信接口驅(qū)動程序與標定協(xié)議，即對任意類型的通信接口如USB、CAN、以太網(wǎng)及其他現(xiàn)場總線等，均提供統(tǒng)一的標準CORBA接口來實現(xiàn)對嵌入式控制器的工作參數(shù)與運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的訪問，使具有不同通信接口與標定協(xié)議的嵌入式控制器呈現(xiàn)相同的數(shù)據(jù)訪問接口，而不關心數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式。CORBA客戶端實現(xiàn)人機交互功能，經(jīng)ORB通過CORBA服務器提供的上述接口讀取嵌入式控制器運行狀態(tài)數(shù)據(jù)并在軟件界面上進行顯示，并根據(jù)嵌入式控制器運行狀態(tài)及控制策略在人機界面上調(diào)整控制器工作參數(shù)，通過CORBA服務器的相同接口下發(fā)到控制器中實現(xiàn)參數(shù)標定。如圖2所示為本發(fā)明基于CORBA的嵌入式控制器標定系統(tǒng)架構(gòu)。首先用獨立于其他語言及網(wǎng)絡協(xié)議的OMG IDL定義一組描述標定功能的CORBA接口及其操作，形成接口定義文件，形如:
權(quán)利要求
1.基于CORBA的嵌入式控制器參數(shù)標定系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括CORBA客戶端和CORBA服務器，CORBA客戶端實現(xiàn)人機交互功能，經(jīng)ORB通過CORBA服務器訪問嵌入式控制器工作參數(shù)與運行狀態(tài)數(shù)據(jù)；C0RBA服務器與嵌入式控制器連接，服務器利用CORBA技術對標定系統(tǒng)主機的通信接口驅(qū)動程序與標定協(xié)議進行封裝，提供CORBA接口供客戶端訪問嵌入式控制器工作參數(shù)與運行狀態(tài)數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式控制器參數(shù)標定系統(tǒng)，其特征在于，所述利用CORBA技術對標定系統(tǒng)主機的通信接口驅(qū)動程序與標定協(xié)議進行封裝具體為，采用IDL定義標定系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)訪問功能，使不同通信接口與標定協(xié)議的嵌入式控制器呈現(xiàn)相同的CORBA接口，屏蔽不同通信接口與標定協(xié)議的差異，對任意類型的通信接口均提供統(tǒng)一的標準CORBA接口來實現(xiàn)對嵌入式控制器工作參數(shù)與運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的訪問。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式控制器參數(shù)標定系統(tǒng)，其特征在于，采用CORBA通知服務訪問嵌入式控制器運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集，CORBA服務器通過DTO模式獲得控制器運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，再通過事件通道將數(shù)據(jù)發(fā)布給CORBA客戶端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式控制器參數(shù)標定系統(tǒng)，其特征在于，所述的CORBA服務器由CORBA接口層、數(shù)據(jù)管理層、通信層與硬件驅(qū)動層組成，CORBA接口層實現(xiàn)IDL定義的CORBA接口訪問控制器參數(shù)；數(shù)據(jù)管理層提供對控制器參數(shù)的描述，并提供一個控制器參數(shù)的映像；通信層采用XCP協(xié)議以支持不同類型的通信總線；硬件驅(qū)動層提供不同類型的通信接口的驅(qū)動程序供通信層調(diào)用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式控制器參數(shù)標定系統(tǒng)，其特征在于，所述CORBA客戶端由人機接口層、數(shù)據(jù)管理層與CORBA接口層組成，人機接口層用于查看/修改嵌入式控制器工作參數(shù)，顯示運行狀態(tài)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)管理層用于數(shù)據(jù)解析及存儲；C0RBA接口層用于訪問CORBA服務器軟件提供的服務。
6.基于CORBA的嵌入式控制器參數(shù)標定方法，其特征在于，CORBA服務器與嵌入式控制器連接，采用IDL定義標定系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)訪問功能，使不同通信接口與標定協(xié)議的嵌入式控制器呈現(xiàn)相同的CORBA接口，屏蔽不同通信接口與標定協(xié)議的差異，對任意類型的通信接口均提供統(tǒng)一的標準CORBA接口，供客戶端訪問嵌入式控制器工作參數(shù)與運行狀態(tài)數(shù)據(jù)；C0RBA客戶端經(jīng)ORB通過CORBA服務器訪問嵌入式控制器工作參數(shù)與運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，讀取嵌入式控制器運行狀態(tài)數(shù)據(jù)并顯示，根據(jù)嵌入式控制器運行狀態(tài)及控制策略在人機界面上調(diào)整控制器工作參數(shù)，通過CORBA服務器的相同接口下發(fā)到控制器中實現(xiàn)參數(shù)標定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的嵌入式控制器參數(shù)標定方法，其特征在于，采用CORBA通知服務訪問嵌入式控制器運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，CORBA服務器通過DTO模式獲得控制器運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，再通過事件通道將數(shù)據(jù)發(fā)布給CORBA客戶端。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的嵌入式控制器參數(shù)標定方法，其特征在于，對于控制器工作參數(shù)的標定，標定系統(tǒng)與嵌入式控制器的通信由標定系統(tǒng)客戶端發(fā)起，經(jīng)ORB發(fā)送到服務器，再轉(zhuǎn)化為CTO數(shù)據(jù)包，通過通信接口發(fā)送給控制器，控制器收到CTO命令后，解析并查詢本地協(xié)議棧中的命令列表，并執(zhí)行命令列表中相應的操作，反饋應答報文，服務器將報文進行封裝，返回給客戶端。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的嵌入式控制器參數(shù)標定方法，其特征在于，對于控制器運行狀態(tài)參數(shù)的標定，客戶端發(fā)起數(shù)據(jù)采集DAQ請求，經(jīng)ORB發(fā)送到服務器，再轉(zhuǎn)化為DTO數(shù)據(jù)包，通過通信接口發(fā)送給控制器，控制器收到DTO命令后，按命令中的參數(shù)自行配置并組織需要向標定系統(tǒng)傳輸?shù)目刂破?運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，然后按規(guī)定周期發(fā)送給服務器。
全文摘要
本發(fā)明請求保護一種基于CORBA的嵌入式控制器參數(shù)標定系統(tǒng)及方法，涉及嵌入式控制技術領域。將傳統(tǒng)標定系統(tǒng)分成CORBA客戶端和CORBA服務器。CORBA客戶端實現(xiàn)人機交互功能，經(jīng)ORB通過CORBA服務器訪問嵌入式控制器工作參數(shù)與運行數(shù)據(jù)。CORBA服務器與控制器通信，利用CORBA技術對標定系統(tǒng)主機的通信接口程序與標定協(xié)議進行封裝，屏蔽不同通信接口與標定協(xié)議的控制器的差異，提供統(tǒng)一的標準CORBA接口來實現(xiàn)對嵌入式控制器的工作參數(shù)與運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的訪問。本發(fā)明屏蔽底層通信設備，對不同類型的通信接口或標定協(xié)議提供相同通信接口，克服現(xiàn)有標定系統(tǒng)難以適應嵌入式控制器通信接口變更的缺陷，提高了標定系統(tǒng)的通用性與適應能力。
文檔編號G05B23/02GK103197664SQ201310073028
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月7日
發(fā)明者岑明, 邱寶梅, 周思, 李銀國, 蔣建春, 劉倩 申請人:重慶郵電大學