反射内存卡在动态测试系统中的应用

吴振雨

(中国空空导弹研究院，河南 洛阳 471009)

反射内存卡在动态测试系统中的应用

吴振雨

(中国空空导弹研究院，河南 洛阳 471009)

某型空空导弹控制部件动态测试系统，在测试过程中出现测试数据传输延迟的现象，从而影响了测试结果，为解决这一问题，提出了使用反射内存卡建立实时网络系统的方法解决数据传输延时问题；通过使用VMI-5565反射内存卡建立的实时网络系统实现了某型空空导弹控制部件的动态仿真测试，目前该动态测试系统已经成功用于某制导武器动态仿真测试试验中；动态测试系统在使用了反射内存卡建立实时传输网络后，保证了测量数据传输的实时性和准确性，通过实际测试使用,该系统测试效果良好，完全满足科研试验使用要求。

反射内存；动态测试；实时性;VMI-5565;Vc++

0 引言

科研过程中的半实物仿真试验越来越受到重视，在半实物仿真中数据采集的实时性和测试的同步性是制约测试系统工作的重要因素，测试系统测试计算的正确性不仅仅依赖于模型计算的逻辑结果，而且更依赖于结果产生传递的时间，一旦测试过程中数据传输出现延时，则测试将无法继续。

传统的高速测试采集系统一般使用以太网等网络技术来实现数据的实时传输，但是这些网络都具有传输速度不稳定、延迟不可预测等缺点。反射内存网是一种基于高速网络共享存储器技术的实时网络，与以往的网络技术相比，除了具有传输速度快和稳定性高等特点之外，还具有通信协议简单、支持中断信号传输、宿主机负载轻和软硬件平台适应性强等特点。

1 VMI-5565反射内存卡

VMI-5565反射内存卡是美国VMIC公司于本世纪初推出的网络通讯产品系列。其使用简化的网络协议，具有微秒量级以上的传输速度；实时性好，数据传输率最高可达174 MB/s；传输距离支持10 km长度的单模光纤和300 m长度的多模光纤；支持直接内存访问方式的数据块传输。

对于计算机网络而言，使用VMI-5565反射内存卡会极大地减轻计算机的工作负担，因为根本就不用考虑反射内存卡之间的传输问题，网络中任何一台计算机的测试数据传输物理上完全独享高速专用网络；整个数据复制过程没有总线冲突，没有耗时的协议开销，也没有不可确定的数据传输延时。各计算机之间的通信速度和访问内存的速度一样快，从而保证了整个系统的实时性。

2 控制部件动态测试系统

2.1 动态测试系统介绍

控制部件动态测试系统主要用于某型空空导弹控制部件的动态仿真测试，该设备可以模拟导弹在空中跟踪目标的飞行轨迹，预测导弹的脱靶量。动态测试系统组成如图1所示，主要由飞行模拟总控台、气源柜、横滚转台、目标模拟器和支撑平台组成。

图1 控制部件动态测试系统框图

控制部件动态性能测试时，系统采集导弹输出的舵控电压信号和其它电信号，经过信号调理电路后由数据采集系统经由以CAN总线为参考的智能总线发送给主控计算机和模型解算计算机，主控计算机处理得到的数据，将系统运行状态数据直接显示出来，并完成导弹飞行过程的三维视景仿真，同时模型解算计算机根据得到的舵控信号经过模型解算，得到目标模拟器系统和横滚转台的控制参数，运算结果通过DDR-DDE-500SX实时网络实时传递给目标模拟器和转台控制计算机。目标模拟器和转台控制计算机完成目标及干扰的模拟，同时完成导弹横滚姿态的模拟。通过这种模拟可计算出产品跟踪不同目标的空中姿态和脱靶量，完成产品的动态性能测试。

2.2 动态测试系统出现的问题

飞行模拟总控台内主控计算机、目标解算计算机和目标模拟器控制计算机之间采用的是以太网连接，采用Ramdisk的方式进行读写与数据交换，在研制过程中产品动态测试效果不理想，特别是某长弹道脱靶率合格的情况只有50%左右，某超长弹道脱靶率合格只有25%左右。

通过分析发现，目标模拟器和主控台在配合上存在问题，目标的动作在某一时段内有延迟滞后现象，不能满足动态测试的实时性要求，从而导致整个测试无法反应真实的产品状态。在以太网连接的情况下，通过对数据传输的测试得到了Ramdisk数据传输特性。由图2可以看出，Ramdisk可以按较快的方式工作，虽然传输数据不存在积累问题，但写数据存在不稳定性，数据可能在0.25～3.5 ms间的任意时刻发送。

图2 以太网连接下Ramdisk数据传输测试

2.3 解决方案

飞行模拟总控台内的计算机控制系统如图3所示，通过分析可知，目标模拟器和模型解算计算机之间的通信是整个系统中对实时性要求最强的部分，而转台控制、数据采集、飞行模拟三维仿真画面输出、人机交互等部分对实时性要求却不是很强。因此针对动态测试设备可以利用反射内存卡连接目标模拟器和模型解算计算机，完成强实时通讯部分之间的通信；而弱实时部分之间的通信不需要改变，可继续使用传统的以太网来完成。反射内存卡可保证数据的快速传输，能满足数据写入缓存立即到达对方缓存的目的，从而满足动态测试的实时性要求。

图3 测试设备计算机控制系统框图

3 反射内存卡的应用

3.1 反射内存卡通讯网构建

反射内存卡通讯网络由两块VMI5565卡组成，将其分别插入到飞行模拟总控台和目标模拟器控制计算机中，用一股光纤连接。将两块卡进行统一编址，分别设为节点0和节点1，并为其具体编址，因为只有两块反射内存卡，因此采用环形结构组网，环形结构组网简单，但是在使用的时候必须将两个节点计算机全部打开才能进行通讯。

图4 反射内存卡通讯网络

3.2 反射内存卡在Vc++下的通讯设计

3.2.1 数据存取方式

一般有三种可行的VMIPCI-5565网卡的数据存取方式：中断方式、定时查询方式和直读方式。中断方式是网卡收到一个完整有效的信息帧后，产生中断，由操作系统和控制程序响应处理。定时查询方式是通过信息有效标志确认信息的是否可以读取，而程序则定时查询该标志，以确认是否应该读取信息。直读方式则最简单，基本是个异步过程，发送方只管写，读取方只管读，但可能发生边读边写的情况。

在中断方式下，每次读取信息所需要的时间从2 ms到近30 ms不等；在定时查询方式下，如果查询间隔时间设为1 ms，则每次读取信息所需的时间为1～3 ms；直接读取方式则只需要几十微秒。本系统中的设备采用的是Windows系统，所以中断方式响应时间长和不稳定是必然的，这将导致仿真节拍难以控制和预计，所以中断方式不适合在本系统中使用。

定时查询方式中通讯的双方通过专门设定的标志来确定通讯信息的完整性和有效性，它适合节点数较少的情况，当系统节点数较多，节点间交叉通讯较频繁时，等待多个标志有效的过程将占用较多的运行时间，此外在该方式下，如果光纤反射内存网发生传输错误丢失数据帧，则可能导致读取数据的设备运行间断，所以定时查询方式也不适合在本系统中使用。

根据以上分析，本测试系统最终选取了直读方式的数据存取方法。

3.2.2 软件设计

首先设置硬件配置节点号，连接好多模光纤。由于反射内存卡在Vc++下通讯需要在VC环境中加载rfm2gdll_stdc.lib库文件。操作系统为windows环境，选择节点卡的运行环境则选择以“\\.\rfm2g1”名字打开板卡，打开板卡后进行使能板卡的事件，加载事件类型和最大等待时间。最后，进行数据通信，将数据写入缓冲区，然后使能发送事件；接收方在接收到事件之后，读取缓冲区数据。

部分软件程序如下所示：

初始化头文件设置

define DEVICENAME “\.\RFM2G1”

define BUFFER_SIZE 10

define offset_1 0X000000

define offset_2 0X400000

define TIMEOUT 1000//1毫秒等待线程

define OTHERBOARDID 0X0000

……

int initialRFM()

{

RFM2G_STATUS result；

result=RFM2gOpen(DEVICENAME, &Handle);

result=RFM2gEnableEvent(Handle, RFM2GEVENT_INTR2);

……

EventInfo. Event= RFM2GEVENT_INTR2;

EventInfo.Timeout=TIMEOUT; /*线程等待*/

Return 0;

}

关闭反射内存

int RFMclose()

{

RFM2G_STATUS result；

result=RFM2gEnableEvent(Handle, RFM2GEVENT_INTR2);

RFMclose (&Handle);

Return 0;

}

4 结果分析

通过反射内存卡重新构建了实时通讯系统，再次通过对数据传输的测试证实数据读写趋于平均，没有累积过长的现象出现。

通过实验综合测试和实际应用检验，该动态测试系统完全达到了设计要求，能够满足动态测试的实际测试需要，测试数据如图5所示。

图5 控制部件模拟飞行曲线

5 结束语

动态测试系统在使用了反射内存卡建立实时传输网络后，保证了测量数据传输的实时性和准确性，此仿真测试系统在经过一段时间的运行后,测试效果良好，完全满足科研试验使用要求。

[1] 冯炳灿,孔德仁,商 飞.反射内存网络在实时测控系统中的应用[J].计算机测量与控制, 2011,28(1):60-62.

[2] 冯旭哲,罗飞路,等.基于反射内存网络的实时测试系统设计与实现[J].计算机测量与控制，2007，15 (11):1447-1449.

[3] 张安民,徐 海,崔连虎.导弹半实物仿真实时数据采集系统设计[J].计算机仿真,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。

国防工程技改项目。

吴振雨(1983-)，男，吉林四平人，工程师，硕士，主要从事红外产品控制部件工艺工作。

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

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