bls30-008机载任务记录仪软件设计方案

1软件设计1.1软件框架设计1.1.1软件系统组成 机载任务记录仪包含三个软件模块，FPGA软件、3519压缩转发软件和主控软件，随机软件有远控软件。软件系统组成如图1所示。图1软件系统组成FPGA软件FPGA软件实现数据采集，对不同类型的数据进行采集；在记录过程中，根据接收到的数据类型，除了SDI数据以外的数据在打完数据帧格式后将数据写入不同的DMA通道。压缩转发软件压缩转发软件实现对SDI图像数据的压缩与转发，通过VI从FPGA处接收图像数据，经过压缩后，通过网络将压缩后图像数据发送到主控软件。主控软件主控软件实现对数据的存储与管理，不同数据分通道存储，并支持转储与导入功能。远控软件远控软件主要负责控制主控软件，并显示存储的数据文件信息，并可以进行转储与导入功能。1.1.2部署关系 软件部件在系统中的部署关系如图2所示。图2部署关系1.1.3工作场景1.1.3.1自检主要分上电自检、周期自检和维护自检。COMe主板上主控软件负责检测COMe主板和数据存储体的运行状态，3519压缩板上压缩转发软件负责检测3519压缩板链路的运行状态，FPGA核上FPGA负责检测外部数据链路以及数据转发存储的PCIE链路的状态。1.1.3.2记录工作场景 机载任务记录仪应用于机上数据采集存储，将机上数据经过打包处理通过PCIE交由主控程序完成数据落盘处理，SDI视频图像数据需要经过压缩转发软件处理后，将压缩数据进行存储落盘，SDI数据采集存储的工作场景如图3所示，其余数据记录的工作场景如图4所示。图3SDI数据记录工作场景图4非SDI数据记录工作场景1.2软件功能定义实时数据采集对任务系统中的多源数据进行同步实时采集。采集的数据包括：以太网数据：2路，（交换机镜像端口和声纳阵元域数据各1路），以全采集方式记录以太网上的所有IP数据包；HD-SDI视频数据：1路，分辨率支持1920x1080（可见光视频），刷新频率不低于25Hz；像源数支持640x512（红外视频），刷新频率不低于25Hz；同步RS422数据：2路。异步RS422四路。数据存储提供大容量数据存储功能，对实时采集到的数据进行分类存储。按目录存储数据，并提供统一的用户访问接口。具备单向记录、循环记录和待机功能，记录状态可控。数据转储提供两种数据转储方式：通过提供的USB3.0接口适配器完成记录数据的转储功能；支持存储介质模块可插拔。自检设备具有自检测功能（BIT），通过自检可将故障定位到硬件模块（内场可更换单元）。设备一旦发生故障，不能影响系统内其他设备的正常工作。通过OSE向SBIT发送设备健康状况及剩余容量，发送LRU、SRU报告，周期报、具备询问响应、LRU、SRU状况（工作、降级、失效）。人机控制支持用户通过千兆以太网对设备进行控制，设备与MCS之间通过MDS进行通信（MDS中间件由甲方提供）。在设备面板上提供设备工作状态指示灯（包括空闲、记录、故障、盘满等）以及剩余容量显示。RDS数据卸载(导入)支持通过以太网（控制网口）将RDS数据卸载到机载任务记录仪进行存储。性能要求网络性能：镜像全采集速率不低于20MB/s（UDP协议）；声纳阵元域数据采集速率不低于20MB/s（UDP协议）；RDS数据卸载速率不低于20MB/s；（UDP协议）SDI视频数据记录要求帧频不小于25Hz，视频记录与回放支持可见光视频（1920×1080）和红外视频（640×512），采用H.264编码记录；存储容量：2TB（标称值）；误码率：优于10-12；转储速度：千兆以太网转储速度不低于30MB/s。USB3.0转储速度不低于200MB/s。1.3功能设计1.3.1工作模式与状态迁移 机载任务记录仪主控软件采用C/S模式架构，作为服务端，其工作状态是由网络事件触发，根据网络控制命令触发相应操作，主要工作模式有：就绪模式、记录模式、数据转储模式、数据卸载模式和故障模式，共5种模式，各模式都是独立存在。状态迁移图如图5所示。图5状态迁移图1.3.2软件功能流程图设计1.3.2.1初始化流程设计 机载任务记录仪内软件部件的初始化流程如图6所示图6初始化流程图1.3.2.2自检流程设计 机载任务记录仪软件的自检流程如图7所示图7自检流程图1.3.2.3数据采集存储流程设计 机载任务记录仪软件的数据采集存储流程如图8所示图8数据采集存储流程图1.3.2.4数据转储流程设计 机载任务记录仪软件的数据转储流程如图9所示图9数据转储流程图1.3.2.5数据卸载流程设计 机载任务记录仪软件的数据卸载流程如图10所示图10数据卸载流程图接口设计状态帧定义如表1所示。表1状态帧定义状态帧定义（16进制无符号小端字节序）序号字段名字节数数值定义备注1帧头标识20x6400固定2逻辑块ID/BID20x020e固定3设备状态11-正常，2-故障4工作状态11-就绪，2-记录，3-转储，4-卸载，5-清空（销毁），其它数值状态显示未知5故障事件10x06固定6故障ID11主控自身工作状态7故障情况#111-正常，2-故障，其它为未知数据库加载、操作系统初始化等情况汇总8故障ID12存储介质工作状态9故障情况#211-正常，2-故障，其它为未知10故障ID13FPGA载板连接情况11故障情况#311-正常，2-故障，其它为未知12故障ID14FPGA工作状态13故障情况#411-正常，2-故障，其它为未知链路异常时FPGA状态无效14故障ID15视频压缩板连接情况15故障情况#511-正常，2-故障，其它为未知16故障ID16视频压缩程序工作状态17故障情况#611-正常，2-故障，其它为未知18设备总容量4单位MB19已使用容量4单位MB表2控制帧定义序号名称定义备注1复位EB90+06+00+00+00+00+00+校验和2清空数据EB90+FC+00+00+00+00+00+校验和3记录EB90+EE+类型（1字节）+00+00+00+00+校验和记录类型：0x00：网络0x01：可见光0x02：红外0x03：RS4224停止EB90+FD+00+00+00+00+00+校验和5日期校正EB90+E1+年+月+日＋00＋00+校验和时间信息:十六进制格式，例如：12月，应发送0x0C6时间校正EB90+E2+时+分+秒+00＋00校验和7删除EB90+C0+文件id（2字节）+00+00+00+校验和文件id：低在前，高在后8查询EB90+C3+00＋00+00+00+00+校验和9取目录EB90+D1+D1+D1+00+00+00+校验和10转储EB90+73+文件id（2字节）+00+00+00+校验和文件id：低在前，高在后11导入EB90+74+文件长度（4字节）+00+校验和文件长度（单位MB），低在前，高在后12设置波特率同步RS422EB+90+F1+00+波特率+校验和命令共9字节波特率：4字节默认小端字节序，有效的数值为1.92/3.84/7.68Mbps，校验和为前8字节之和取低8位表3主控软件送给远控软件的目录内容序号名称字节数（BYTE）备注1文件表总信息642文件信息1643文件信息164…..文件信息n64表4文件表总信息文件总表标识保留任务数保留CETC――528字节8字节2字节46字节表5文件信息文件标识文件名称开始时间结束时间文件大小（单位字节）数据类型文件ID保留0x350x322字节32字节（ASSIC码）6字节6字节8字节1字节2字节