（电路与系统专业论文）besⅢ电磁量能器电子学系统测试软件设计.pdf

硕士学住论文 m a s t e r st h e s i s 中文摘要 电磁量能器( e l e c 呐m a 鲫e t i cc a l o i i m e t e r ，简称e m c ) 是北京谱仪( b e s i ) 的一个重要组成部分，主要用于精确测量电子和光子的能量和位置信息。e m c 前 端电子学的性能是决定电磁量能器指标的重要因素。为了确保系统进入对撞工作模 式后的取数质量，e m c 电子学系统在建成后，必须先在校准刻度工作模式下对系 统进行性能测试，对系统状况进行评估。 本文就e m c 电子学的系统测试提出了基于嵌入式w 曲服务器的b s 和c t ，s 相 结合的设计模式。e m c 系统的6 2 7 2 个电子学通道分布在1 6 个v m e 机箱中，e m c 电子学系统测试软件以运行在单个、礓i e 机箱上的机箱级嵌入式测试软件为单位构 建。机箱级嵌入式测试软件采用基于嵌入式w 曲服务器w - m dw e bs e e r 的b s 模 式开发，用于单个v m e 机箱中e m c 电子学通道的性能测试和分析；客户端系统运 行控制软件控制各个机箱级模块来完成系统所有通道的测试工作。 本文的主要工作表现在以下几个方面： 首先，在分析了b e s i i i 前端电子学系统的工作流程以及基本结构的基础上，研 究和实现了v m e 总线应用程序接口。结合b e s l 数据获取系统的特点，设计了基 于怔总线的c b l t 读出软件，实现对前端电子学数据的获取。 其次，在嵌入式计算机m 哑5 1 0 0 和实时操作系统v x w b r k s 平台上，设计和 实现了机箱级嵌入式测试软件的各个功能模块。 最后，使用s w i n g 组件、j a v a 网络通信类库和j a v a2 d 技术，设计和实现e m c 电子学系统运行控制软件，并提供一系列二维图形绘制工具，用于定性分析系统的 性能指标。 关键词：e m c 电子学；系统测试软件；v x w b r k s ；w i dw c bs e c r ：j a v a 项士学位论文 m a s t e r st h e s i s a b s t i 氇c t n e u p g r a d ep m j e c t0 f t h eb e 妇i n ge l e d 啪p o s i 仃o nc o l l i d c rk n o w n 懿b e p c i lw 觞 a p p m v e db yt h cs t a t ec o u n c i l a n dam o d e md e t e c t o r ，b e s ，h a st ob eb u i l tt om e e t t h e r e q 血m 皿t s0 f t h eb e p c i k e 1 e c t r 0 m a 铲c i i cc a l o 向e t e r 但m c ) p l a y s 姐 i m p o n a n tr o l ei nt h eb e s id 砘斌o r ，w h o s ep r i m 缸y 缸n c t i 衄i st om e 瞅眦p 州s e l y 蛐e 画c s 柚dp o s i t i o 船o fe l 黜o n s盐d p h o t o n s ag d 0 dp e 哟咖釉c c o ft h c e l e c t m m a g n e t i cc a l o i i m c t c re 1 e c t t o n i c s m ( 日i sv e r yi m p o r t 龃t t 0t h ee m c s y s t 锄 i l io f d e rt 0g e tt h cc o r r e c t i o nc o n s t a i l t su n d e rt h ec o i i i s j 伽m o d e ，ap e 0 m a n c ct e s tw i t h t h ec a l i b r a t i o nm o d ei sn e e d e d 卧i st h e s i sp r e s e n t sac o m p o u n d e dd e s i 印m e m o d o 王o g yb a s e d 衄t h cb s 锄dc s p a t t e r n sf o rt h et e s t i i i es o f h a r e0 ft h ee m c es y s t 咖s 协c et h e r c r e6 2 7 2c h 咖e l s i l lt h e e m c es y s t e m ，t h es o f 腑缸ei sd i v i d e dm t o 柳op a r t s o n ei st h e 啪b c d d e ds u b s y s t 啪 t e s t i n gs o f 旧a 佗m 如_ i n go nt h ev 】ec r a t e ，w h i c hi sd e s i 萨e dw i t hb sm o d e 1 1 比o t h e r i st h es y s t e mn l nc o n h d ls o f 研a r ed e s i g n e dw i 血也ec i sp a 像l m ，w h i c hc o o p e m t e sw i t h t h es u b s y s t 钿sa df l l l 石i l t h ew h o l et e s t i n gi o b t 1 l ct o p i c sd c s c r i b e di nm et l l e s i sa r el i s t e df 矾l o w i n g f i r s l l y ，av m 置a p p l i c a t i o np r o 乒砌i n gi n t e r f a c e i sr e a l i z e db 勰c d0 nt l l e a r c h i t c c t i l r co ft h er e a d o u tc r a t es v s t e ml o c a t e di nt l l e 觚i te n do ft h eb e s id a q t h ec h a i n e db 1 0 c kt r a n s f c r ( c b l dt e c h n i q u ei su t i l i z e db yt h eh i 曲- s p e e dv m e r e a d o u t s e c o n d l v ，a ne n l b e d d e dc o m p u t e rm v m e 5 1 0 0a n dar e a lt i n l eo p e m t i o ns v s t e m v x w b f k sa r eu s e di nt h ea a t es v s t e mi nt l l ee m c e t h er e a l j z a t i o no ft h es u b s v s t e m s o f t w a ec o m 口l i c sw i t ht l l ec o n c e p to ft 1 1 ef e a lt i m e 锄b e d d e ds y s t 咖t h eg r a p h i cu s e f i n t e r f a c c ( g u i ) o ft h es u b s y s t e mi sp r o v i d e db yt h ew i d dw 曲s e n r e r ( w w s ) 一姐 e m b e d d e dw e bs e e ri n c l u d e di nt h eu t i l i t i e so ft h ev x w b i k s a tl a s t ，t h ej a v at e d m i q u e ss u c ha ss w i n 磊j a v a2 da p i 观dm en e 脚o r ka p ia r c u s e dt od c s i g nt l l es y s l c mr u nc o n t r o ls o f 撕a r eo ft h ce m c e ha d d m o n ，s o m ej a v a a p p l e t sa r cp r o v i d e df o rt h es u b - s y s t e m s k e y w o r d s ： t h ee l e c t r o m a 萨e t i cc a l o r i m e t e re l e c t r o n i c s ；t h es y s t e mt e s 血gs o f t w a r c ； v x w b r k s ；w 如dw e bs e v e r j a v a 硕士学位论文 m a s t e r l st h e s i s 华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作 所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 作者签名：毒1 争1 旁 日期： 6 年月。日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权华中师范大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 作者签名：享1 芬1 方 日期：御；年月c d 日 导师签名：，专l 1 日期：h 阵月c o 日 本人已经认真阅读“c a l i s 高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人的 学位论文提交“c a l i s 高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章程”中的 规定享受相关权益。圃重途塞握童丘溢卮；旦圭生；旦= 生；旦三生筮互! 作者签名：讪霸方 日期：御湃g 月c o 日 导师签名：事l m 日期：“年0 月【日 1 1 课题背景 第一章引言 北京正负电子对撞机( b e p c ) 及其探测器北京谱仪( b e s ) ，自1 9 8 9 年建成以 来，在粲物理实验研究、t 轻子质量精确测量以及强子r 值的精确测量等领域取得 了许多重要的物理成果，使我国在世界高能物理领域占领了一席之地【1 1 。1 9 9 6 年对 撞机和探测器均进行了升级，使性能有了相当大的改进。近年来，人们期望通过更 高亮度的对撞机和高精度的探测器进行大样本数据的精确测量，因此，北京正负电 子对撞机及北京谱仪的进一步重大升级改造工程在中国科学院高能物理研究所全 面展开，目标是设计建造一台全新的正负电子对撞机b e p c 和新的北京谱仪 b e s i 。升级后的b e p c 将亮度提高2 个数量级1 2 】，b e s i 将大幅度提高其分辨 率以减少系统误差，与b e p c 的高事例率相匹配，实现高精度测量。 前端电子学系统( f 如me 1 l de l e c 仃0 n i c s ，简称旺吧) 是大型高能物理实验中必 不可少的部分。它位于数据源( 即探测器) 输出端，主要任务是从探测单元提取信 号，进行放大、成形，为获取系统提供数字信息，同时为触发判选系统提供数据【3 】。 具体可以分为以下几部分：信号提取和模拟处理，包括前放、成形放大和模拟信号 缓冲存储等；数字化，包括甄别、a d c 、t d c 和地址编码等；数据零压缩和数据缓 冲。 b e s i 的前端电子学系统主要包括以下五部分： 1 主漂移室( m d c ) 电子学系统。主要任务是接收主漂移室6 8 0 0 根信号丝的输 出信号，以确定粒子在室体中飞越的径迹、动量和粒子穿过室本体时的能量损 失，从而鉴别粒子种类【4 l ； 2 飞行时间计数器( t o f ) 电子学系统。主要任务是进行粒子的飞行时间的测量， 即时间测量； 3 电磁量能器( e m c ) 电子学系统。主要任务是测量电荷量，从而确定粒子在c s l 晶体中的能量损失【”，同时给出粗略的粒子击中晶体的时间信息； 4 1 l 子鉴别器电子学系统。主要任务是并行读出阻性板探测器感应条上的信号； 5 触发判选系统。b e s i 的触发判选系统是b e s i 的快速实时事例选择和控制系 统，主要作用是在极高的本底下选出有用的物理事例，把本底压缩到数据获取 系统可以接受的程度。 1 2 课露提出及意义 在工程领域中，系统检测是保证系统在安全、可靠前提下高效运行的重要手段 【6 】。有效的系统检测不仅要求检测人员比较清楚地了解系统的组成和工作原理，而 且还必须借助于可靠的测试和分析手段，更多地获取设备内部的信息。系统检测对 于大型复杂系统的应用是十分必要的。 量能器( e m c ) 电子学系统是b e s 的一个重要组成部分，它负责收集和处理 从电磁量能器输出的信号，转化为计算机可以处理的数据信息，供离线分析i ”。e m c 电子学系统在建成后，应该先在校准刻度工作模式下利用系统本身可程控产生的校 准刻度信号对系统进行性能测试，以便对系统当前的状况进行评估，从而确保系统 进入对撞工作模式后的取数质量。因此，针对e m c 电子学研究并开发一套系统检 测软件就成为一个重要的课题被提了出来。 1 3 论文的研究内容 本文就e m c 电子学系统测试提出基于嵌入式w e b 服务器的b s 和c s 相结合的 设计模式，设计和开发了一套e m c 电子学系统测试软件。软件基于b e s i i i 数据获 取系统( 简称d a q ) 【8 】前端电子学读出系统的运行和开发环境实现，其整体框架如 图1 1 所示。 图1 1e m c 电子学系统测试框架 在b e s i d a q 系统中，e m c 子系统的6 2 7 2 个电子学通道分布在1 6 个v m e 机箱中，每个机箱最多5 1 2 个通道。e m c 电子学系统测试软件以运行在单个v m e 机箱上的嵌入式测试模块为单位构建。机箱级嵌入式测试模块采用基于嵌入式w c b 2 服务器的b s 模式开发，是一个完整的测试软件，可以用来对旺机箱中的5 1 2 个通道进行性能测试和分析；客户端系统运行控制软件管理和监控各个机箱级系统 的运行，从而完成整个系统6 0 0 0 多个通道的测试工作。 在e m c 电子学系统测试中，使用这种b s 与c ：s 相结合的混合开发模式，主 要是基予以下几点考虑： 首先，在当前工程进度下e m c 电子学迫切需要搭建单机箱测试环境。通常情 况下该测试系统只需很少的人机交互，输入少量的测试参数即可以完成测试任务， 因此完全可以使用b ，s 模式开发实现。用户使用标准浏览器访问嵌入式w 曲服务器 提供的钡4 试界面，不需要针对不同的客户平台开发专用的图形用户界面( g u i ) ，从 而加快了项目的开发进度，并且使软件更易维护。 另一方面，为了完成e m c 电子学系统的6 0 0 0 多个通道的性能测试，还需要一 套客户端的系统运行控制( r u nc o n 咖1s v s t e m ，简称r c s ) 软件来控制各个机箱级 测试软件。控制软件与机箱级测试系统之间的交互使用m 1 甲协谢9 】，不需要关注 底层t c m 口以及s o c l 【e t 通信的细节。 本文使用j a v a 语言开发系统运行控制软件。j a v a 作为一种优秀的面向对象编 程语言，由于其健壮性、安全性以及可移植性等特点得到了迅速的应用，特别是在 网络通信等领域【1 0 】。j a v a 开发工具包( j d k l 5 ) 提供的s w i g 组件、j a v a2 d a p i 和丰 富的网络通信类库，为系统运行控制软件的实现提供了完整的解决方案。 3 第二章e m c 电子学系统测试硬件平台 b e s me m c 前端电子学基于v m e 总线设计，所有插件遵循v m e9 u 标准。 系统选用嵌入式单板计算机( s i n g l eb o a r dc 【胁u p l c r ) m v 巳5 1 0 0 作为、7 m e 机箱 控制器。本章简单介绍呱总线、m v m e 5 1 0 0 以及b e s e m c 前端电子学的原 理和组成。 2 1 v m e 总线 现代粒予物理实验中，为了获取和处理海量数据，必然要采用标准化总线系统。 探测器信号的读出和数据采集系统几乎一定是在某类总线系统或者数据通道的基 础上建立起来的。b e s i 数据获驭系统采用v m e 总线作为前端读出系统的硬件平 台。 v m e 总线是一种使用欧洲卡标准的总线系统，v m b b u s 是v e r s am 0 d u l c e u r o r db u s 的缩写。它是一种灵活的，可扩展的支持多处理器的总线系统，每个 v m e 机箱最多可以容纳2 1 槽插件，数据传输速率可以达到4 0 m b s 。随着v m 巳总 线在工业上的广泛应用，总线标准不断改进，新的v b 总线版本不断被推出，在 咂总线的基础上，又分别发展了皿6 4 、怔6 4 x 总线标准和2 e v m e ，具有更 高的数据传送率及更大的寻址空间，数据传输速率分别可以达到8 0 m b s 、1 6 0 m b s 和3 2 0 m b s 【1 2 】。 v m e 总线配置灵活，允许有多个主设备和多个从设备，一般总线控制器由主设 备兼任，但在同一个时刻只能由一个设备作为主设备。v m e 总线上的每项数据传 送都是在主设备和从设备之间发生的。为了完成一次数据传送，主设备必须首先通 过总线请求器进行总线申请，总线控制器批准使用总线后，主设备即可以进行数据 传输。数据传送由主设备启动，被寻址的从设备要对每次传输进行应答，主设备在 接到应答后，停止数据传送周期。v 匝总线提供了3 2 条地址线和3 2 条数据线， 地址通道宽度、数据通道宽度均可动态配置，分别由地址修改码a m 5 舢讧o 及控 制信号l w o r d 、d s 0 、d s l 等控制。 v m 巳总线系统由总线背板接口逻辑、四组信号总线和其他功能模块组成，如图 2 1 所示。 4 项士学位论文 m a s t e r st h e s i s a u 扳棚板i d 氍 盛域胃取 图2 1 皿总线系统结构简图 功能模块利用底板接口信号线互相通信。v m e 总线信号根据具体功能可划分为 四条子总线： 1 数据传输总线( d a t at r 趾s f c rb u s ) 。用来控制总线主控设备之间及主控设备和从 设备间进行的地址和数据传输。其中d ( ) o d 3 1 是数据总线，a d 0 a 3 1 为地 址总线，地址修改码( a m o a m 5 ) 指出地址总线的宽度，地址选通a s 用来 指示地址有效。主设备用数据选通信号( d s 0 、d s l ) 来控制数据传送，长字选 择l w o r d 信号线指出传送字长，w r 皿线用来区别是读还是写操作，d 1 a c k 被从设备用来指示传送完成，传送中的错误用b e r r 指示。 2 优先权中断总线。通常仅有一个处理器监视中断请求线( m q l m q 7 ，i r q 7 优先权最高) 、处理中断。在响应中断时产生一个地址周期和一个数据周期。地 址周期指示请求已被响应，中断响应线( 认c k ) 被仲裁器以菊花链的方式向下 传送( 用i g 垅矾和l 虻k 0 u t 信号) 。数据周期指出请求设备，并提取请求设 备的状态和中断向量( i n t e h l l d tv e c t o r ) 。 3 仲裁总线( a r b i t r a t i o nb u s ) ：在多主控设备系统中，若有多个主控设备需同时 使用总线，则由仲裁总线选中其中一个。仲裁原则是：不允许两个或更多的主 控设备同时控制总线，按优先级分配总线。获得总线的设备将b b s y ( b u sb u s v l i n e ) 拉低来表示总线正被使用。当b b s y 不为低时，总线仲裁器将采样总线 请求线b r o b r 3 ，在b r 3 上的请求有最高优先权，相同优先权的两个请求， 由菊花链( d a i s y c h a i l l ) 信号b g o 玳b g 3 矾来判断谁获得总线控制权， 5 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s b g o b g 3 玳编码成以离第一槽的远近来决定优先权。在另一个更高优先权 的总线请求到来时，总线仲裁器将产生一个b q 且( b 惦c l e a r ) 信号，正在应 用总线的主设备检测到b c l r 信号后应迅速结束工作，释放总线控制权。 4 公用总线。提供系统的实用功能，包括系统时钟( s y s c u q 线，串行时钟线 ( s e r c i 同，串行数据线( s e r 叮+ ) ，交流故障线( a c e a i l ) ，系统复位线 侣y s r e s e n 和系统故障线( s y s 驯等。 通常一个典型的v m e 总线的传送周期包括一个仲裁周期、一个地址周期和数 据周期，由v m e 总线的控制器指挥各子总线协调完成工作。 2 2 咂总线控制器 b e s i 数据获取系统选用美国m o t o l a 公司嵌入式计算机m 讨e 5 l o o 作为 讧e 机箱控制器。m v m e 5 1 0 0 系列嵌入式计算机由4 5 0 m h zm p c 7 5 0 微处理器、 一个应用定制集成电路( a s i c ) h a w k 芯片以及其他功能模块组成i l 。h a w l 【包括 p c i 桥电路、多处理器中断控制器( m p i c ) 、系统内存控制器等。 m v m 匣5 1 0 0 系列提供了丰富的外设资源，主要包括板上调试监控器，1 7 m 字节 的f 1 a s h ，5 1 2 m 字节的s d r a m 、两个1 佃a s c t 1 0 0 b a s e t x 以太网接口和其它 外部设备。p a 总线上的加外设包括u n i v e r s e v l 呱总线接口和两个p m c 扩展 槽。系统结构框图如图2 2 所示。 f 鳖菩兰鲨匡匦互圈 r 一 f 8 d r a m e x p 2 5 蝴 l 堕一高三孟言匡圣习匡蔓_ 匪至立 m p c 7 5 0 ；ie c c s d r a m5 1 2 m 蚓4 i | m “驯”w | 一l 一j f ，。毗a s i cl厂ii一 一一 l “一一l jh 的扩展标签，可以在h 瞰l 网页 中使用它来获得动态信息。每个这样的标签都和w i n dw 曲s e r v e r 符号表中的一个c 语言回调函数对应。当包含该标签的网页为w n dw 曲s e r v e r 所请求时，回调函数 输出的动态信息替代了网页上的标签。 w i n dw 曲s e r v e r 采用模块化设计，可以根据需要调整服务器的规模。w i n dw 曲 s e r v e r 主要由以下关键模块组成： 1 服务器核心模块( s e r v e rc o r e ) 。它以后台任务的形式在目标机系统上运行，提 供网络服务和初始评估h r 订请求等功能； 2 请求处理模块( r p m s ) 。r p m s 又可分为系统r p m s ( 表3 1 ) 和用户r p m s ( 表 3 2 ) 。系统r p m s 提供处理m m m 头之类的标准服务，一旦有哪请求发生 时，系统r p m s 将被唤醒；用户r p m s 总是与特定的u r b 相关联，它只响应 某个特定的已被配置的u r l 请求。 3 r p m 调度模块( r p md j s p a t c h e r ) ，根据u r l 调用指定的用户r p m 。u r l 与 用户r p m 映射关系保存在调度配置表( d c t ) 中。 4 服务器符号表( s e r v e rs v m b o l1 a b l e ) ，w i n dw 曲s e r v e r 有自己的符号表，用于 储存动态变量信息，这些变量的值可能因响应某个哪请求而更新。 表3 - 1 系统i u p m ( 恤s y s t e m r p m s ) 系统r p m说明 日志r p m 别名r p m m i m e 类型猜测r p m m i m e 头部处理r p m i p 检测r p m 密码检测r p m 访问控制r p m 记录h t 砰请求的日志信息 指定u r b 别名 处理m i m 头部的文件类型 处理m m 忸头部 检测用户i p 密码检测 访问控制 表3 2 用户r p m ( m e u 蚶r p m s ) 用户r p m说明 文件系统r p m 服务器端嵌入r p m 评估r p m 用户认证r p m c g i r p m 文件上传r p m 发送文件系统中的m m l 网页 处理w 诅d w 曲s e n r e r 扩展的h 眦l 标签 处理表单输入 处理用户认证信息 提供服务器与c g i 程序的接口 接收上传的文件数据 3 3 1 服务器符号表 w i n dw 曲s e r v c r 在w 曲服务器内部构造了一张符号表，该表保存所有被管理 数据的信息，包括被管理变量的名称、类型、描述、读写变量的函数指针等，并且 提供访问该表的方法，包括向表里注册一个被管理的数据、检索变量的值、设定变 量的值等。目标系统利用注册函数向符号表注册自己需要管理的数据，向符号表 提供数据的访问和设置方法，但并不关心数据是怎样在管理界面中被使用和表示 的。同样，管理界面从符号表中查找需要访问的数据，而不关心该数据如何得到， 只是简单地使用符号表得到的结果，并按一定的方式表示出来；或者管理界面只是 简单的把用户输入的控制数据传给符号表，不关心这些数据至u 底是如何处理的。这 样，符号表起到了隐藏实现细节和抽象数据的作用。如图3 4 所示，目标系统和管 理界面不再直接联系。 w e b 服务器r i j i t t m l 目标系统 睾= = = 车刮符号表怿 = = = = o 页面 l 【 | l 3 3 2 标签 图3 4 符号表的作用 w 抽dw e bs e n ，e r 与目标系统紧密的集成关系决定了它几乎可以访问系统中的 任何变量。为了处理那些与系统变量相对应的动态数据元素，w 缸dw c bs e e r 扩展 了h t m l 标签。其中最重要的一个扩展标签是 ，用于标识动态变量、 文件包含和表单元素，从某种意义上来说，它就是s s i 的w 缸dw 曲s e r v e r 实现。 1 4 顼士学往论文 m a s t e r st h e s i s 当 标签用于标识一个s s i 函数和变量时，该变量与服务器符号表 中存放的某个符号对应，由该s s i 函数来处理此符号。其中f l j n c 属性指定s s i 函 数，s y m b o l 属性指定符号名。例如标签 ，假定该标签对应的符号项与变量a v a r 相关联，当s s ir p m 解析 h n 几文件的过程中遇到该标签时，调用上述s s i 函数s b o w v a l u e 。该函数读取短 整型变量a 、k 的值，返回给s s ir p m 。 考虑复杂一点的情况，即变量的值在返回给s s i 函数之前需要更新。例如为了 在w 曲页面显示某个硬件当前的状态，考虑到硬件状态的可变性和不稳定性，必须 首先调用一个函数，如s t a t g e t 去读取硬件当前的状态，从而更新变量。此时被调用 的这个函数就是符号表中的g e t 函数。另外种情况是根据h 兀甲请求发送的参 数来设置某个变量的值，例如系统需要根据h l 表单( f 0 r i n ) 中的值来设置硬 件的某个寄存器，此时就需要调用符号表中的s e t 函数来完成。 w i 玎dw 曲s e r v e r 中已经包含标准的s s i 实现，如输入框、下拉列表、复选框等。 另外，用户可以加入自定义的s s i 函数以处理特定的h 兀p 请求。 3 4j a v a s c p t 脚本 j a v a s 咖t 是一种脚本编程语言，支持w 曲应用程序的客户和服务器方组件的 开发【卅。在客户机中，j a v a s c r i p t 可用于编写在w 曲浏览器上下文中执行的程序； 在服务器中，它可用来编写w 曲服务器程序处理浏览器提交的信息。图3 5 提供了 j a v a s 喇p t 支持客户和服务器方w 曲编程的图示【翻。 图3 5j a v a s c d p t 支持客户和服务器方应用程序 浏览器读取m m l 文件并分辨其中元素的过程称为解析( p a 岱i i l g ) 。当脚本的 语旬被解析后，浏览器便可执行其脚本语句。脚本执行实际的操作，例如生成h 刑l 代码，从而控制浏览器的显示结果。脚本产生的操作可以影响插入件、j a v a 小程序 和a d i v e x 组件等。 3 。5 j a 丫a 技术 系统运行控制软件不同于一般意义上的模式开发的客户端软件，这是因为 它需要与机箱级测试系统中的w 曲服务器进行交互，两者使用m 协议而不是底 层s o 呔e t 进行通信。考虑到j a v a 开发工具包( j d 目提供的功能强大的网络通信类库 【2 6 】，同时注意到w i n dw 曲s e r v e r 对j a v a 小程序( j a v aa p p l e t ) 的支持，因此选用 j a v a 技术设计和实现了本文描述的系统运行控制软件。 j a v a 是一种简单的、面向对象的、分布式的、解释性的、健壮的、安全的、可 移植的、多线程的编程语言。与平台无关的特性使j a v a 程序可以方便地被移植到网 络中的不同机器上【”。 能够开发用于w 曲应用的小程序是j a v a 提供的最吸引人的特性之一。小程序 ( a p _ p l c t ) 是在浏览器窗口上下文中执行的程序，这样可以把执行程序嵌入到w 曲 页面，使w 曲页面更具动态性和交互性，从而大大增加了可以支持的w 曲应用程 序类型。 j a v a 的另一个特性是j d k 所带的大量标准a p i ，这些a p l 提供开发窗口和网络 程序的可移植库，同一个a p l 可以开发控制台程序、窗口程序、网络客户程序和服 务器程序以及小程序，还可以开发完整的w 曲应用程序，并支持多线程的开发。 从j d k l 2 开始，s 公司的最新版本的j d k 统称为j a v a 2 。j a v a 2 是对j d k 核 心和标准a _ p i 的一个主要升级，它包括了j a v a 基础类库( j a v af o u n d a t i o n sa a s s e s ， j f c ) 、c o r b a 支持、更保密同时也更灵活的安全模型以及对j d k l 1 a _ p i 的改进和 性能增强。 j f c 是j a v a 客户端技术的一次飞跃，也是j a v a2 平台最令人瞩目的特征之一。 与j d k 以前的版本相比较，s w i n g 提供了丰富美观的g u i 组件和开放的框架，j a v a 2 d a p i 不但本身具有强大的图形能力，还是j a v a2 平台中其他a p i ，如j a v a3 d 、 j a v aa d v a n c e di m a g ea p i 等的基础。 s w i n g 是s 锄公司用来描述下一代图形界面的标准。s w i n g 继承自a w t ，提供 了多种图形界面组件以及它们的纯j a v a 实现。s w i n g 不依赖于具体的操作系统，可 以在各种平台上实现。s w i g 中最吸引人的是它对可插入观感( p l u g g a b l el o o k 强d f e d ) 的支持，程序可以定制自己的桌面，更换新的颜色方案，让窗口系统适应用 户的习惯和需要。 j a v a2 d a p i 提供对二维绘图、图形处理、图形渲染、颜色管理和打印的全面支 持，包含了一个支持自由曲线、图像、空间变换、颜色变换和图像合成的图像模型。 这个模型是与设备无关的，允许使用同样的风格进行显示和打印。 1 7 4 1 需求分析 第四章机箱级嵌入式测试软件设计 机箱级嵌入式测试软件主要用来完成单个e 机箱5 1 2 个e m c 电子学通道的性 能测试，并提供硬件调试功能，帮助用户进行硬件开发。机箱级嵌入式测试软件是 一个典型的嵌入式实时多任务系统。为了更好的理解系统设计目标和开发环境，需 要通过建模完成系统需求分析和设计。在创建系统体系结构的分析设计过程牛，用 图表概念化系统的设计目标通常是很有帮助的1 2 引。 在机箱级嵌入式测试软件的设计过程中，使用统一建模语言( u 札) 对系统进行 建模。u m l 于1 9 9 7 年被o m g 组织正式采纳为建模语言标准，目前己被广泛地使用在 多种类型的应用系统建模，如管理系统、通信与控制系统、嵌入式实时系统、分布 式系统和系统软件等。u m l 对于设计过程中的多层抽象很有用，可以促使设计中逐 步求精和逐渐在设计中加入细节，而不是在每一个新的抽象层次上重新考虑设计， 这点对系统设计非常有用【2 9 别。图4 1 是系统的用例视图。 椭篙羚沙乡 拳王沁 一善 、石夕矗 子学) 图4 1 机箱级嵌入式测试软件用例视图 在设计和建模过程中，需要仔细研究机箱级测试系统和前端电子学( h 强) 、系 统运行控制软件( r c s ) 的交互关系，以及系统与w c b 浏览器的数据流和命令流的 输入输出关系。机箱级测试系统与其他系统的接口设计见图4 - 2 。 1 8 d a 恤n d w r c s 图4 2 机箱级测试系统与其他各系统之问的接口设计 前端电子学系统对探测器输出信号进行相应处理之后，等待机箱级测试系统读 出。机籀级测试系统对f e e 的数据读出采取基于咖总线的c b l l 数据传输方式。 测试系统通过w 曲浏览器( w 曲b r o w s c r ) 或者r c s 接收配置信息、控制命令，反 馈测试任务状态和错误信息等。 4 2 恤应用程序接口( 蝴) v 正应用程序接口( a p i ) 的设计目的是为应用程序提供一个友好的调用接口， 使得应用程序不需了解底层地址映射及其它低级操作的细节就可以实现对v m e 总 线的基本操作。 4 2 1v m e 总线地址映射 u n i v e r s ei i 通过p c i 地址空间到艇；地址空闯唯一的地址映射关系来实现对 v m 巳总线地址的访问。通过对u h i v e r s e 相关寄存器的配置( b s p 中主从窗口的 定义) 实现m 、强d e 5 1 0 0 对v m e 总线a 3 劬址“a 1 6 地址空间的访问，或者配置 m v m e 5 1 0 0 为从设备被其它主设备访问【3 l j 。大部分c p u 目标板都有本地r a m ， 也可在v m e 总线上创建一个从属访问窗口，使总线上的其它v m e 设备来访问本 地内存。p c i 总线地址到v m e 总线地址的映射关系如图4 _ 3 所示i 3 2 1 。 1 9 颀士学住论文 m a s t e r st h e s l s o x f b o o 0 0 0 0 0 x f a 0 0 0 0 0 0 0 x 2 l o 0 0 0 0 0 o x 2 0 0 0 0 0 0 0 o x 0 1 0 0 0 0 0 0 0 x 0 0 0 0 0 0 0 0 p c i 总线地址v 皿总线地址 图4 3v m e 总线地址映射示意图 在v x w o r l ( s 编程环境下实现v m e 总线地址映射，是通过b s p 定义的宏模块控 制主控映射窗口进行的。对a 1 6 、a 2 4 、a 3 2 主访问空间的v m e 映射，每一个由三 个宏依次控制。如a 3 2v m 巳映射，v m ba 3 2m s t ri d c a l 定义了a 3 2 主窗口 的本地地址，v m ea 3 2m s t rb u s 定义了a 3 2 主窗口对应v m e 总线地址首地址， v m ea 3 2m s t rs i z e 定义了a 3 2 主窗口的大小【3 3 】。 4 2 2c b i 刀传输技术 c b l t ( c h a i l l e db l o c kt r a i l s f e r ) 是高能物理实验应用过程中开发出来的怔 总线补充协议，u n i v e r s e h 并没有为这种方式单独设置特定寄存器，但是利用 u l l i v e r i i 的b m b 方式通过硬件令牌传递的方法就可以实现该协议。c b l t 采用令牌机制，使用v m e 总线的i a c 飚i l 噙c k o u t 菊花链从一个插件传递令牌到 下一个插件直到完成对所有从设备数据的读出。最后一个插件产生的是b e r r + 信 号，由b e r r 信号结束本次c b l t 传输。这种读出方式比d m a 方式节省启动次数 和中断响应次数，并且减少了单次读取各插件数据块大小的时间，从而减少了总的 数据读出时间，提高了系统性能剐。 订ea p i 的设计过程中，发现u n i v e r s e 芯片在实现d m a 和c b l t 传输过程 中需要重点注意的两个问题。 第一，尽管p c i 本地地址和v m e 地址可以设置成任意字节排列的，但在实现 3 2 6 4 位m d 6 ，c b l t 传输时，要保证该地址空间是按照8 字节排列的，即它们的低 三位地址是一样的。因此，进行d m a c b 传输时，须保证p c i 本地地址和v l e 地址始终是低三位对齐的，否则d m a c b i t 操作失败，出现协议错误。 项士学位论文 m a s t e r st h b s i s 第二，当p 胛，c r p c 以d 3 2 方式对读出插件进行从讧e 总线到p a 总线的c b l t 读操作时，若传输字节数( 事例数据长度) 是一个长字( l w o l u ) = 3 2 b i t s ) 的奇数 倍时，u n j v c f s c 会把事例数据的最后一个长字丢掉，而当传输字节数是一个长字 的偶数倍时，事例数据则能够正确完整地被读出。因此，在实际应用中，如果读出 插件在发送b l l se r i o r 之前再多发送一个长字，就可以解决这个问题。当发送字数 为奇数时，加上多发送的一个字，传输总字数正好是偶数，p 0 w e r p c 可以保证将所 有数据及多发送的字正确读出，通过判断丢掉最后一个多发送的字；如果发送字数 是偶数，加上多发送的一个字，传输总字数是奇数，u n i v e r s e i i 会把多发送的字丢 掉，p 0 w e r p c 仍能保证数据传输的正确性。为保证数据传输正确，电子学读出插件 可以按照以下协议设计：在以d 3 2 方式进行c b i t 传输时，电子学读出机箱中最后 一个读出插件在数据发送完毕、b u se n d f 信号发送之前还需增加一个字尾或一个 3 2 位的数据o x h 羽旰f f f 。 4 3 釉d w b bs e r v e r 配置 w 铀d w 曲s e r v e r 可针对不同的应用环境进行裁剪，可配置的参数较多，同时参 数之间相互影响，其参数的配置将直接影响 r 丌甲服务的性能。其中对w c bs e r v e r 内存池的配置使用尤为关键，需要仔细调整和多次测试。另外整个系统网络内存池 的容量也直接影响m 1 p 服务的性能，需要结合系统规模进行配置。 4 3 1w i n dw 曲s e 丌e r 的配置选项 表4 1 结合程序的具体实现，列出了与网络内存池有关的宏定义。 表4 1w i n dw 国s e r v c f 的配置选项 硕士学住论文 m a s t e r st h e s i s w m dw 曲s c r v c r 自身有一套内存管理盼方法，它并不向v x w 酬| 【s 申请动态内 存。在w - m dw 曲s e e r 的初始化过程中，一次性地分配一块大小为 i 卿m a xg l o b a i ，m e m p a r ts i 珏字节的内存。在运行过程中这块内存作 为静态的内存池( s t 蚯c m e m o r y p 0 0 1 ) 来管理和维护。r p m 中调用w i d w 如s e r v c r 自己的一套内存管理函数，如h t i p m e m p 岫蛆l o c 和h t l p m e m p a n f r e c 来分配和释放 动态内存。 每个哪后台任务还有一个对应的内存池，用于处理单个哪请求，它的 大小为 r r r pm a xr e qp a r ts i z e 字节。这一块内存也是在w i n dw 曲s e r v e r 初始化时分配的。每个m 1 t 后台任务的堆栈大小为帅1 a s ks 1 a c ks i z e 字节。 4 3 2 l 灌m 配置 r p m 调度模块使用调度配置表d c t 决定砌，m 的执行顺序，并根据特定的u r l 标识符调用相应的用户r p m 。其中系统r p m 被服务器自动加入d c t 中，而用户 r p m 与特定的u r l 和唧请求