基于開放式架構的機電系統軟件開發

羅德杰，蔡 明，郭 鑫

(1. 航空工業西安航空計算技術研究所,陜西 西安 710068;2.空裝駐西安地區第六軍事代表室,陜西 西安 710068)

0 引言

目前機載機電系統軟件大多是為功能、機載環境需求而定制開發的專用產品,軟件隨整機進行定型的時間少則幾年,長則十幾年。與此同時,機載設備軟件因所處硬件平臺不同,其可移植性和不同硬件適應性很不理想。以往的機載軟件開發,通常是當新的軟件需求明確后,在以前裝機實踐過的軟件開發庫中拷貝相似的功能需求的軟件代碼,再通過修改、驗證、測試等方式完成機載機電設備軟件的開發。這種開發方式帶來的弊端則是軟件代碼修改的規模難以控制,軟件質量難以保證,且頻繁更改軟件帶來的驗證、測試成本高昂。由于以往機載機電設備軟件中的軟件功能單元沒有獨立與產品或需求進行配置管理,未有效維護每個軟件單元的繼承原則,導致機電設備軟件的質量難以控制,從而影響機電產品的整體質量[1-2]。

1 開放式軟件開發

1.1 “三庫”配置管理

在以往的軟件配置管理中,對每個軟件配置項進行“三庫”的建立,分別是開發庫、受控庫、產品庫,其管理流程如圖1所示。一般而言開發庫主要使用對象為產品開發人員。開發庫中主要存儲和管理產品源代碼、需求規格說明、軟件設計說明、單元測試資料等,以此構成一系列開發基線。受控庫主要使用對象為產品測試人員。受控庫中主要存儲和管理由研發人員提交的軟件程序、版本說明,以及由測試人員編制的測試方案、測試用例、版本測試報告、BUG分析列表等以此構成一系列測試基線。產品庫主要使用對象為產品管理人員、產品生產人員。產品庫主要存儲和管理正式發布的產品版本及其配套資料,以此構成產品基線。產品庫是研發企業最核心的資產,同時也是對接用戶的唯一出口[3]。軟件的“三庫”管理注重的是對軟件開發的過程管控以及可追溯性的保證,但缺乏對軟件標準化、可拓展化以及復用性的提升。

圖1 “三庫”管理圖示

1.2 開放式軟件開發與管理

本文基于機載機電軟件提出了一種開放式的軟件開發架構及歸類方法,目的在于開發出可復用的機電設備軟件框架和應用程序,提供一個可移植和可拓展的產品開發平臺基線。開放式軟件架構分布可歸類三種,第一種為基礎服務類軟件單元;第二類是可復用類功能軟件單元;第三類是特定功能、需求類軟件單元,其架構如圖2所示。采用此種軟件架構進行開發設計,將底層軟件打包封裝,預留對外接口參數,開發時僅通過更改對外參數則可設計適用于任何數量的機載產品網絡或嵌入式軟件,同時通過此種歸類對軟件單元進行開發管理,建立獨立于“三庫”之外的管理庫,對同類別的軟件單元進行優先級排序并調用,節省開發成本,有效提升軟件開發效率。

圖2 開放式軟件架構

◆基礎服務類軟件單元,此類軟件單元主要用于響應命令、軟件錯誤、硬件錯誤、應用初始化等,如信號加載所需的通用數據表、通用軟件驅動、系統時鐘、IO接口初始化等。

◆可復用類功能軟件單元,此類軟件單元是對應實現某功能需求的軟件單元。例如機電系統中某傳感器模擬量的采集驅動、離散信號采集驅動、各總線驅動等,此類軟件單元應具備結構簡單,軟件需求實現路徑清晰,可適應性調用等特點,其軟件功能可覆蓋機載電源、燃油、液壓、傳動、火警、環控、照明等各機載機電系統所需的功能實現。

◆特定功能、需求類軟件單元,如接口自測試軟件單元等,此類單元則需根據不同機型、機載設備的不同需求進行定做,應盡量控制此類軟件的產生,將機載設備的軟件需求通過前兩類軟件充分覆蓋。

對此三類軟件單元進行分類開發,在實際應用時,搭建基于此三類軟件的開放式框架,在每類軟件區域直接調取軟件需求響應的軟件單元,并將其打包加載,根據不同的需求調度使用。此方法有利于組成開放式軟件架構,建立有利的開發環境、采用模塊化設計、開放式標準來管理關鍵接口和驗證標準的一致性。通過基礎服務類、可復用功能類以及定制類軟件組成開放式軟件架構,對軟件進行歸類化,開放式開發,提高了軟件開發效率,突破機載研發軟件的單元提取、管理和集成等技術,形成面向機電領域的開放式軟件通用開發環境。

2 結語

開放式軟件開發管理將是未來機電管理軟件的主流應用。以機電系統開放式架構而言,開放式架構軟件單元歸類及開發,構建了軟件單元可復用的軟件系統架構,有效提高了機載軟件的質量和開發效率,可廣泛應用于各類機載設備操作系統以及嵌入式系統的軟件,通過對軟件單元標準的分類制定,進一步提高機載機電軟件的標準化、通用化、復用性以及可拓展性。