基于Qt的导弹接口模拟软件的设计与实现

2020年第8期
信息与电脑
China Computer & Communication
软件开发与应用基于Qt的导弹接口模拟软件的设计与实现
王永刚
（中国空空导弹研究院，河南 洛阳 471000）
摘　要：导弹接口模拟软件通过对总线通信设备、射频收发设备、AD采集板卡、I/O控制板卡等硬件设备进行调度控制，并将硬件设备输出的数据显示在软件界面，实现了与飞机系统间实时通信并显示状态的功能。

由于导弹接口模拟软件可以模拟导弹与飞机系统间的通信接口和时序逻辑且可以模拟各种故障状态，因此在型号研制过程中可以方便地对系统间接口和时序进行检查确认，已被广泛应用于飞机系统的实验室联试和故障排查中，具有较大的工程实用价值。

关键词：接口模拟；故障排查；系统联试
中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1003-9767（2020）08-065-03
Design and Implementation of Missile Interface Simulation Software Based on Qt
Wang Yonggang
(China Airborne Missile Academy, Luoyang Henan 471000, China)
Abstract: The missile interface simulation software realizes the function of real-time communication with aircraft system and displaying the status by scheduling and controlling the hardware devices such as bus communication device, RF transceiver device, AD acquisition board, I/O control board, and displaying the data output by the hardware devices. Because the missile interface simulation software can simulate the communication interface and timing logic between the missile and the aircraft system, and can simulate various fault states, it is convenient to check and confirm the interface and timing between the systems in the process of model development. It has been widely used in the laboratory joint test and troubleshooting with the aircraft system, and has great engineering practical value.
Key words: interface simulation; trouble shooting; system integration test
０　引言
导弹接口模拟系统因其具有成本低、易便携、研制周期短、状态变更快以及良好的人机交互等诸多优点，在空空导弹型号研制过程中发挥着重要作用，其主要承担与飞机系统实验室联调联试、导弹挂机前的接口检查以及系统故障排查等任务[1-3]。

导弹接口模拟系统一般由工控机、总线通信设备、AD采集板卡、I/O控制板卡、射频收发设备、电源模块、光电连接设备以及具有显示和控制功能的导弹接口模拟软件等组成。

导弹接口模拟软件作为供用户直接使用的人机接口，同时作为整个模拟系统的控制中心，负责根据导弹的通讯协议和工作时序控制各个模块紧密而有序地开展工作，并将用户关心的数据、状态等信息直观显示在软件界面。

本文将介绍一种基于Qt的导弹接口模拟软件的设计和实现方法。

１　需求分析
导弹接口模拟软件的设计依据是与飞机系统约定的通信协议和工作时序等技术要求，两大基本功能需求是控制和显示。

控制功能具体包括：①根据联试需要设置相应的工作状态；②控制I/O板卡产生特定的电平信号；③控制总线通信设备根据通信协议和工作时序与飞机系统完成总线通信；
④控制射频收发设备根据通信协议和工作时序与飞机系统完成射频通信。

显示功能具体包括：①将导弹当前所处的工作状态以指示灯的形式在软件界面直观显示；②将AD采集板卡监测的特定通道的电压输出显示；③将与飞机系统间总线通信的数据经解码后输出显示；④将与飞机系统间射频通信的数据经解码后输出显示。

导弹接口模拟软件的设计依据和功能需求如图1所示。

作者简介：王永刚(1990—)，男，河北邢台人，硕士研究生。

研究方向：导弹武器系统设计。

图１　软件功能需求
２　软件模块化设计
通过对导弹接口模拟软件进行功能需求分析，同时考虑到导弹接口模拟系统中硬件设备的组成，导弹接口模拟软件可划分为以下7个软件模块：界面显示模块、I/O设备模块、设备模块、总线模块、射频模块、数据编解码模块和文件存储模块。

各软件模块实现的功能如下。

界面显示模块：①作为主程序入口和人机操作接口，负责其他软件模块的总体调度；②在软件界面可设置导弹工作状态、故障类型等配置信息；③能够实时显示导弹工作状态、总线数据、射频数据、导引头随动视场以及人员对软件操作信息等。

I/O设备模块：①完成I/O设备的初始化配置并将设备状态上报界面显示模块；②根据总线指令和工作时序设置相应信号电平，可模拟导弹产生存在或离梁等信号；③通过产生相应信号电平，可控制系统内其他设备（如总线通信设备和射频收发设备）的断供电。

AD设备模块：①完成
设备的初始化配置并将设备状态上报界面显示模块；②实时监测多个通道电压，通道电压满足要求后，一方面将电压实时发送到界面上显示，另一方面发送给总线模块参与工作时序逻辑控制。

总线模块：①完成总线设备的初始化配置并将设备状态上报界面显示模块；②根据通信协议和工作时序与飞机系统完成总线通信；③根据飞机系统下发的总线指令控制和调度其他模块。

射频模块：①完成422总线通信相关的串口、波特率等初始化配置；②负责接口模拟软件与射频收发设备间的422总线通信；③根据通信协议和工作时序与飞
图２　软件模块间连接关系
３　关键问题解决
3.1 精确时间控制
导弹工作时序对时间的要求非常精细，通常达到毫秒级。

软件为了满足在毫秒级的时间内即时响应指令，需要对时间进行精确控制。

为此，软件主要采取了两种措施。

第一，采用多线程。

软件内部需要实时监测某些通道状态，且飞机系统的通信频率很高，程序占用CPU资源严重，为尽量减少因程序处理而造成的时间延迟，软件设计为多线程程序，将耗时的任务分配在子线程中执行，保证主线程能够及时响应事件请求[4]。

第二，采集计算机主频时间。

计算机主频时间精度可达微秒级，软件通过采集计算机主频时间并作为时间基准，保证了事件计时精度。

3.2 导引头视场模拟
在软件中模拟导引头视场能够直观显示出导引头当前所处的状态，以便确认导弹与飞机间信息传输的正确性。

为了模拟导引头视场，软件实现时以Qt第三方控件Qwt作为视场显示载体，以飞机传输的总线数据作为导引头视场的方位角和俯仰角，实现了导引头定轴扫描、随动跟踪等不同任务模式下的模拟视场。

某种任务模式下的导引头模拟视场如图3
图３　某任务模式下导引头模拟视场。