一种基于实时操作系统的SCA设备管理组件实现方法与流程
本发明涉及设备运行管理领域，尤其是涉及一种基于实时操作系统的sca设备管理组件实现方法。
背景技术：
1、sca规范规定了软件无线电通信系统中软件实现框架，是一种面向通用分布式通信系统的设计规范，它可以将硬件、软件、无线电技术有机地结合起来，组成灵活多样的通信系统。目前sca规范规定了软件无线电通信系统的核心功能模块，如域管理器、设备管理器、应用管理等。在sca规范中，每个设备向设备管理器注册，并通过设备管理器对设备进行管理和控制。sca规范虽然明确了设备接口，可以对设备进行申请和释放，但是，并未对sca核心框架的设备运行管理提出统一要求。近年来，随着软件无线电系统的发展，国内外许多科研机构针对sca技术开展相关研究，并推出了相应的产品。但普遍存在以下问题：大多数系统基于linux实现，系统过于复杂，对底层硬件平台的资源消耗过大，系统服务与设备操作耦合度高，设计开发人员无法及时根据设备状态信息调整波形应用部署方案。
2、因此，实有必要设计一种基于实时操作系统的sca设备管理组件实现方法，以克服上述问题。
技术实现思路
1、为了避免上述问题，提供了一种基于实时操作系统的sca设备管理组件实现方法，解决多数sca核心框架基于linux运行时资源消耗大，系统服务与设备操作耦合度高，缺乏对运行设备有效管理的问题。本发明设计的启动sca框架运行所需服务的方式，可以有效降低sca架构对系统资源的消耗，实现轻量化管理；同时，可以帮助设计人员了解运行设备的实时情况，为系统的波形管理提供运行时的有效信息。
2、本发明提供的一种基于实时操作系统的sca设备管理组件实现方法，包括：启动sca相关服务、设备注册、设备启动、设备组件属性配置、设备执行和设备状态动态监测；
3、其中，启动sca相关服务为以线程形式启动服务，且设置线程任务优先级设置高于默认优先级；设备注册为将zynq设备注册到设备管理器，并最终注册到域管理器中，实现sca框架域管理器对设备组件的管理；设备启动包括zynq设备运行环境配置、设备属性装载、设备初始化；设备组件属性配置用于提供设备属性配置、设备组件加载的信息，包含.prf.xml、.scd.xml和.spd.xml描述文件；设备执行用于实现对设备组件应用的加载、卸载、运行和停止功能；设备状态动态监测对zynq设备状态进行周期监控，包括cpu状态监控、内存状态监控，并定义cpu空闲率阈值cpuidlethreshold和内存空闲率阈值memfreethreshold。
4、优选地，启动服务包括corba中间件命名服务、corba中间件事件服务、域管理器服务和设备管理器服务。
5、优选地，设备注册的具体步骤包括：
6、s1通过嵌入式实时操作系统启动corba通信中间件的命名服务和事件服务后，启动sca核心框架中的域管理器并向命名服务注册，创建域命名上下文；
7、s2启动设备管理器，设备管理器获取域管理器对象引用；
8、s3设备管理器实例化并初始化设备；
9、s4设备管理器根据设备组件描述文件配置设备；
10、s5设备向设备管理器注册，创建设备连接；
11、s6设备管理器向域管理器注册自身。
12、优选地，zynq设备运行环境配置包括日志配置、信号集配置和信号处理函数安装，并去除任务阻塞集中的sigint、sigterm、sigchild和sigquit信号；
13、设备属性装载是从设备组件描述文件中读取配置的属性值，并将读取的属性信息添加到设备的属性集中；
14、设备初始化包含设备参数的初始化和工作环境初始化，设备参数初始化是配置常用的全局变量，并获取管理事件通道的入口指针和odm事件通道使用者接收端指针，工作环境初始化是设置设备的工作路径和缓存的工作路径。
15、优选地，.prf.xml为属性配置描述符，定义设备的基本属性信息，包括设备类型、设备模型、处理器名称、操作系统、操作系统版本、缓存工作路径、工作路径、cpu空闲率阈值、内存空闲率阈值；.scd.xml为软件组件描述符，定义本组件依赖的软件组件信息；.spd.xml为软件包描述符，定义本组件的运行所需的软件信息，包括组件名称、组件的描述文件、组件的执行类型、组件可执行文件路径、编译器等信息。
16、优选地，设备组件属性配置还设计了设备状态devicestatus和轮询周期cycles；其中，devicestatus设置为只读，默认值为active，为用户提供实时了解设备状态的途径；cycles设置为可写，默认值为2s，该属性表征查询设备资源使用情况的周期，支持用户修改该参数，并设置为可以即时生效。
17、优选地，设备执行操作包含处理设备参数获取应用对象，并执行设备进程，具体为：首先，解析并处理设备参数，再获取命名上下文信息，并对命名上下文进行校验，若命名上下文有效，则获取波形应用对象；然后，执行设备进程，再将波形应用对象加到设备的组件队列中去，并返回设备进程id，完成设备组件应用的加载。
18、优选地，cpu/内存状态监控是计算cpu/内存空闲率，再将cpu/内存空闲率与给定的cpu/内存空闲率阈值做对比，若低于给定阈值，则判断设备资源使用过高，设置设备状态为busy，并打印告警信息，若高于给定阈值，则判断设备处于可用，设置设备状态为active；并将设备状态devicestatus定义为全局只读属性，通过.prf.xml定义后装载，用于用户直观地查看设备的实时状态信息。
19、优选地，设备状态动态监测是通过设计轮询周期属性周期地监测运行设备，并且支持用户在运行时进行动态配置，具体包括如下：
20、1)通过.prf.xml定义轮询周期属性cycles，为cycles属性安装属性变化监听器，该监听器绑定组件延时修改函数，支持用户在设备运行时动态修改cycles值；当用户修改cycles参数，该参数值发生变化，实时触发组件延时修改函数，组件延时修改函数用于修改线程组件延时周期；
21、2)cpu/内存状态监测：将设备状态devicestatus定义为全局只读属性，当设备资源空闲率低于阈值时，将设备状态设置为busy，用户通过.prf.xml直观地查看设备的实时状态信息；
22、3)设备状态轮询监测：通过继承sca核心框架中的threadedcomponent类实现设备状态的轮询监测，servicefunction函数被线程组件周期调用，在该函数中实现设备状态更新，用于实现对设备状态的轮询监测。
23、优选地，设备状态轮询监测中关于周期处理函数servicefunction的实现包括如下步骤：
24、3-1)获取当前时间戳；
25、3-2)计算距离上一次运行的时间间隔；
26、3-3)后台监听轮询周期cycles属性值变化情况，若发生变化，则更新线程组件延时周期；
27、3-4)比较上一步骤计算的时间间隔与周期调度时间阈值大小；
28、3-5)若时间间隔小于周期调度时间阈值，则回到3-1重新执行，若时间间隔大于周期调度时间阈值，设置时间更新标志为当前最新时间；
29、3-6)更新设备cpu使用率和内存使用率。
30、一种基于实时操作系统的sca设备管理组件实现方法，主要基于实时操作系统运行，能够支持软件通信体系架构(sca)，执行在通用处理器(gpp)上的设备管理相关服务。
31、所述sca设备管理组件，运行在凌久嵌入式实时操作系统(sightos)之上。该实时操作系统与主流linux系统相比，实时性更强，支持用户通过线程而非进程的方式运行服务。通过线程的方式启动corba通信中间件服务、sca核心框架中的域管理器服务和设备管理器服务，不依赖于其他操作系统的任务或线程，实现与操作系统的解耦，便于开发人员管理运行设备。
32、同时，所述设备管理组件完成向sca核心框架的设备管理器发起注册、设备启动、设备执行的相关功能。sca规范仅明确了设备申请、释放接口，本组件在此基础上进行扩展和完善。通过sca核心框架的设备管理器发起注册可以实现sca框架域管理器对设备组件的管理，通过设备启动完成设备运行环境配置、设备属性装载、设备初始化，而设备执行则包含设备组件应用的加载、卸载、运行、停止等基本功能。
33、所述设备管理组件还包括设备状态动态监测，该模块实现对运行设备硬件资源(cpu、内存)的监测，通过设计轮询周期属性，可以周期地监测运行设备，该属性支持用户在运行时进行动态配置。
34、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该基于实时操作系统的sca设备管理组件实现方法，所有服务基于线程运行，相比较于linux系统下基于进程运行的相关服务，线程服务在执行时占用内存更小，可以极大地节省系统资源；同时，除了支持设备的运行、停止、加载、卸载等基本功能外，还提供设备状态轮询机制，通过设备状态的实时管理，为系统的波形管理提供运行时的有效信息。
技术特征：
1.一种基于实时操作系统的sca设备管理组件实现方法，其特征在于，包括：启动sca相关服务、设备注册、设备启动、设备组件属性配置、设备执行和设备状态动态监测；
2.如权利要求1中所述的基于实时操作系统的sca设备管理组件实现方法，其特征在于：启动服务包括corba中间件命名服务、corba中间件事件服务、域管理器服务和设备管理器服务。
3.如权利要求2中所述的基于实时操作系统的sca设备管理组件实现方法，其特征在于：设备注册的具体步骤包括：
4.如权利要求1中所述的基于实时操作系统的sca设备管理组件实现方法，其特征在于：zynq设备运行环境配置包括日志配置、信号集配置和信号处理函数安装，并去除任务阻塞集中的sigint、sigterm、sigchild和sigquit信号；
5.如权利要求1中所述的基于实时操作系统的sca设备管理组件实现方法，其特征在于：.prf.xml为属性配置描述符，定义设备的基本属性信息，包括设备类型、设备模型、处理器名称、操作系统、操作系统版本、缓存工作路径、工作路径、cpu空闲率阈值、内存空闲率阈值；.scd.xml为软件组件描述符，定义本组件依赖的软件组件信息；.spd.xml为软件包描述符，定义本组件的运行所需的软件信息，包括组件名称、组件的描述文件、组件的执行类型、组件可执行文件路径、编译器等信息。
6.如权利要求5中所述的基于实时操作系统的sca设备管理组件实现方法，其特征在于：设备组件属性配置还设计了设备状态devicestatus和轮询周期cycles；其中，devicestatus设置为只读，默认值为active，为用户提供实时了解设备状态的途径；cycles设置为可写，默认值为2s，该属性表征查询设备资源使用情况的周期，支持用户修改该参数，并设置为可以即时生效。
7.如权利要求1中所述的基于实时操作系统的sca设备管理组件实现方法，其特征在于：设备执行操作包含处理设备参数获取应用对象，并执行设备进程，具体为：首先，解析并处理设备参数，再获取命名上下文信息，并对命名上下文进行校验，若命名上下文有效，则获取波形应用对象；然后，执行设备进程，再将波形应用对象加到设备的组件队列中去，并返回设备进程id，完成设备组件应用的加载。
8.如权利要求1中所述的基于实时操作系统的sca设备管理组件实现方法，其特征在于：cpu/内存状态监控是计算cpu/内存空闲率，再将cpu/内存空闲率与给定的cpu/内存空闲率阈值做对比，若低于给定阈值，则判断设备资源使用过高，设置设备状态为busy，并打印告警信息，若高于给定阈值，则判断设备处于可用，设置设备状态为active；并将设备状态devicestatus定义为全局只读属性，通过.prf.xml定义后装载，用于用户直观地查看设备的实时状态信息。
9.如权利要求1中所述的基于实时操作系统的sca设备管理组件实现方法，其特征在于：设备状态动态监测是通过设计轮询周期属性周期地监测运行设备，并且支持用户在运行时进行动态配置，具体包括如下：
10.如权利要求9中所述的基于实时操作系统的sca设备管理组件实现方法，其特征在于：设备状态轮询监测中关于周期处理函数servicefunction的实现包括如下步骤：
技术总结
一种基于实时操作系统的SCA设备管理组件实现方法，其包括：启动SCA相关服务、设备注册、设备启动、设备组件属性配置、设备执行和设备状态动态监测；启动SCA相关服务为以线程形式启动服务；设备注册为将ZYNQ设备注册到设备管理器，并最终注册到域管理器中；设备启动包括ZYNQ设备运行环境配置、设备属性装载、设备初始化；设备组件属性配置用于提供设备属性配置、设备组件加载的信息；设备执行用于实现对设备组件应用的加载、卸载、运行和停止；设备状态动态监测对ZYNQ设备状态进行周期监控。该方法可以有效降低SCA架构对系统资源的消耗，实现轻量化管理，可以帮助设计人员了解运行设备的实时情况，为系统的波形管理提供运行时的有效信息。
技术研发人员：曾令将,吴莹,侯旋
受保护的技术使用者：中船凌久电子（武汉）有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23