反射內存卡在動態測試系統中的應用

吳振雨

(中國空空導彈研究院，河南 洛陽 471009)

反射內存卡在動態測試系統中的應用

吳振雨

(中國空空導彈研究院，河南 洛陽 471009)

某型空空導彈控制部件動態測試系統，在測試過程中出現測試數據傳輸延遲的現象，從而影響了測試結果，為解決這一問題，提出了使用反射內存卡建立實時網絡系統的方法解決數據傳輸延時問題；通過使用VMI-5565反射內存卡建立的實時網絡系統實現了某型空空導彈控制部件的動態仿真測試，目前該動態測試系統已經成功用于某制導武器動態仿真測試試驗中；動態測試系統在使用了反射內存卡建立實時傳輸網絡后，保證了測量數據傳輸的實時性和準確性，通過實際測試使用,該系統測試效果良好，完全滿足科研試驗使用要求。

反射內存；動態測試；實時性;VMI-5565;Vc++

0 引言

科研過程中的半實物仿真試驗越來越受到重視，在半實物仿真中數據采集的實時性和測試的同步性是制約測試系統工作的重要因素，測試系統測試計算的正確性不僅僅依賴于模型計算的邏輯結果，而且更依賴于結果產生傳遞的時間，一旦測試過程中數據傳輸出現延時，則測試將無法繼續。

傳統的高速測試采集系統一般使用以太網等網絡技術來實現數據的實時傳輸，但是這些網絡都具有傳輸速度不穩定、延遲不可預測等缺點。反射內存網是一種基于高速網絡共享存儲器技術的實時網絡，與以往的網絡技術相比，除了具有傳輸速度快和穩定性高等特點之外，還具有通信協議簡單、支持中斷信號傳輸、宿主機負載輕和軟硬件平臺適應性強等特點。

1 VMI-5565反射內存卡

VMI-5565反射內存卡是美國VMIC公司于本世紀初推出的網絡通訊產品系列。其使用簡化的網絡協議，具有微秒量級以上的傳輸速度；實時性好，數據傳輸率最高可達174 MB/s；傳輸距離支持10 km長度的單模光纖和300 m長度的多模光纖；支持直接內存訪問方式的數據塊傳輸。

對于計算機網絡而言，使用VMI-5565反射內存卡會極大地減輕計算機的工作負擔，因為根本就不用考慮反射內存卡之間的傳輸問題，網絡中任何一臺計算機的測試數據傳輸物理上完全獨享高速專用網絡；整個數據復制過程沒有總線沖突，沒有耗時的協議開銷，也沒有不可確定的數據傳輸延時。各計算機之間的通信速度和訪問內存的速度一樣快，從而保證了整個系統的實時性。

2 控制部件動態測試系統

2.1 動態測試系統介紹

控制部件動態測試系統主要用于某型空空導彈控制部件的動態仿真測試，該設備可以模擬導彈在空中跟蹤目標的飛行軌跡，預測導彈的脫靶量。動態測試系統組成如圖1所示，主要由飛行模擬總控臺、氣源柜、橫滾轉臺、目標模擬器和支撐平臺組成。

圖1 控制部件動態測試系統框圖

控制部件動態性能測試時，系統采集導彈輸出的舵控電壓信號和其它電信號，經過信號調理電路后由數據采集系統經由以CAN總線為參考的智能總線發送給主控計算機和模型解算計算機，主控計算機處理得到的數據，將系統運行狀態數據直接顯示出來，并完成導彈飛行過程的三維視景仿真，同時模型解算計算機根據得到的舵控信號經過模型解算，得到目標模擬器系統和橫滾轉臺的控制參數，運算結果通過DDR-DDE-500SX實時網絡實時傳遞給目標模擬器和轉臺控制計算機。目標模擬器和轉臺控制計算機完成目標及干擾的模擬，同時完成導彈橫滾姿態的模擬。通過這種模擬可計算出產品跟蹤不同目標的空中姿態和脫靶量，完成產品的動態性能測試。

2.2 動態測試系統出現的問題

飛行模擬總控臺內主控計算機、目標解算計算機和目標模擬器控制計算機之間采用的是以太網連接，采用Ramdisk的方式進行讀寫與數據交換，在研制過程中產品動態測試效果不理想，特別是某長彈道脫靶率合格的情況只有50%左右，某超長彈道脫靶率合格只有25%左右。

通過分析發現，目標模擬器和主控臺在配合上存在問題，目標的動作在某一時段內有延遲滯后現象，不能滿足動態測試的實時性要求，從而導致整個測試無法反應真實的產品狀態。在以太網連接的情況下，通過對數據傳輸的測試得到了Ramdisk數據傳輸特性。由圖2可以看出，Ramdisk可以按較快的方式工作，雖然傳輸數據不存在積累問題，但寫數據存在不穩定性，數據可能在0.25～3.5 ms間的任意時刻發送。

圖2 以太網連接下Ramdisk數據傳輸測試

2.3 解決方案

飛行模擬總控臺內的計算機控制系統如圖3所示，通過分析可知，目標模擬器和模型解算計算機之間的通信是整個系統中對實時性要求最強的部分，而轉臺控制、數據采集、飛行模擬三維仿真畫面輸出、人機交互等部分對實時性要求卻不是很強。因此針對動態測試設備可以利用反射內存卡連接目標模擬器和模型解算計算機，完成強實時通訊部分之間的通信；而弱實時部分之間的通信不需要改變，可繼續使用傳統的以太網來完成。反射內存卡可保證數據的快速傳輸，能滿足數據寫入緩存立即到達對方緩存的目的，從而滿足動態測試的實時性要求。

圖3 測試設備計算機控制系統框圖

3 反射內存卡的應用

3.1 反射內存卡通訊網構建

反射內存卡通訊網絡由兩塊VMI5565卡組成，將其分別插入到飛行模擬總控臺和目標模擬器控制計算機中，用一股光纖連接。將兩塊卡進行統一編址，分別設為節點0和節點1，并為其具體編址，因為只有兩塊反射內存卡，因此采用環形結構組網，環形結構組網簡單，但是在使用的時候必須將兩個節點計算機全部打開才能進行通訊。

圖4 反射內存卡通訊網絡

3.2 反射內存卡在Vc++下的通訊設計

3.2.1 數據存取方式

一般有三種可行的VMIPCI-5565網卡的數據存取方式：中斷方式、定時查詢方式和直讀方式。中斷方式是網卡收到一個完整有效的信息幀后，產生中斷，由操作系統和控制程序響應處理。定時查詢方式是通過信息有效標志確認信息的是否可以讀取，而程序則定時查詢該標志，以確認是否應該讀取信息。直讀方式則最簡單，基本是個異步過程，發送方只管寫，讀取方只管讀，但可能發生邊讀邊寫的情況。

在中斷方式下，每次讀取信息所需要的時間從2 ms到近30 ms不等；在定時查詢方式下，如果查詢間隔時間設為1 ms，則每次讀取信息所需的時間為1～3 ms；直接讀取方式則只需要幾十微秒。本系統中的設備采用的是Windows系統，所以中斷方式響應時間長和不穩定是必然的，這將導致仿真節拍難以控制和預計，所以中斷方式不適合在本系統中使用。

定時查詢方式中通訊的雙方通過專門設定的標志來確定通訊信息的完整性和有效性，它適合節點數較少的情況，當系統節點數較多，節點間交叉通訊較頻繁時，等待多個標志有效的過程將占用較多的運行時間，此外在該方式下，如果光纖反射內存網發生傳輸錯誤丟失數據幀，則可能導致讀取數據的設備運行間斷，所以定時查詢方式也不適合在本系統中使用。

根據以上分析，本測試系統最終選取了直讀方式的數據存取方法。

3.2.2 軟件設計

首先設置硬件配置節點號，連接好多模光纖。由于反射內存卡在Vc++下通訊需要在VC環境中加載rfm2gdll_stdc.lib庫文件。操作系統為windows環境，選擇節點卡的運行環境則選擇以“\\.\rfm2g1”名字打開板卡，打開板卡后進行使能板卡的事件，加載事件類型和最大等待時間。最后，進行數據通信，將數據寫入緩沖區，然后使能發送事件；接收方在接收到事件之后，讀取緩沖區數據。

部分軟件程序如下所示：

初始化頭文件設置

define DEVICENAME “\.\RFM2G1”

define BUFFER_SIZE 10

define offset_1 0X000000

define offset_2 0X400000

define TIMEOUT 1000//1毫秒等待線程

define OTHERBOARDID 0X0000

……

int initialRFM()

{

RFM2G_STATUS result；

result=RFM2gOpen(DEVICENAME, &Handle);

result=RFM2gEnableEvent(Handle, RFM2GEVENT_INTR2);

……

EventInfo. Event= RFM2GEVENT_INTR2;

EventInfo.Timeout=TIMEOUT; /*線程等待*/

Return 0;

}

關閉反射內存

int RFMclose()

{

RFM2G_STATUS result；

result=RFM2gEnableEvent(Handle, RFM2GEVENT_INTR2);

RFMclose (&Handle);

Return 0;

}

4 結果分析

通過反射內存卡重新構建了實時通訊系統，再次通過對數據傳輸的測試證實數據讀寫趨于平均，沒有累積過長的現象出現。

通過實驗綜合測試和實際應用檢驗，該動態測試系統完全達到了設計要求，能夠滿足動態測試的實際測試需要，測試數據如圖5所示。

圖5 控制部件模擬飛行曲線

5 結束語

動態測試系統在使用了反射內存卡建立實時傳輸網絡后，保證了測量數據傳輸的實時性和準確性，此仿真測試系統在經過一段時間的運行后,測試效果良好，完全滿足科研試驗使用要求。

[1] 馮炳燦,孔德仁,商 飛.反射內存網絡在實時測控系統中的應用[J].計算機測量與控制, 2011,28(1):60-62.

[2] 馮旭哲,羅飛路,等.基于反射內存網絡的實時測試系統設計與實現[J].計算機測量與控制，2007，15 (11):1447-1449.

[3] 張安民,徐 海,崔連虎.導彈半實物仿真實時數據采集系統設計[J].計算機仿真,2011,19(1):119-122.

Application of Reflective Memory Card in Dynamic Measurement System

Wu Zhenyu

(China Airbome Missile Academy, Luoyang 471009, China)

The dynamic measurement system of the certain type of air to air missile control unit have a problem that the data transmission is delay, thus affecting the test result. In order to solve the data delay transmission, this papaer propose using reflective memory card to build the real-time web. By using VMI-5565 reflective memory card the real-time web have been achieved successfully in the dynamic simulation test of the certain type of air to air missile control unit. At present, the dynamic measurement system have been used successfully in the weapon dynamic simulation test. The dynamic measurement system can satisfy the requirements of real-time acquisition and high accuracy after using reflective memory card to build the real-time web. The system effectiveness is good in the real test, and can meet completely the demands of the scientific research.

reflective memory; dynamic measurement; real time; VMI-5565; Vc++

2016-04-07；

2016-06-21。

國防工程技改項目。

吳振雨(1983-)，男，吉林四平人，工程師，碩士，主要從事紅外產品控制部件工藝工作。

1671-4598(2017)02-0047-03DOI：10.16526/j.cnki.11-4762/tp

TP

A