航空总线ICD 数据库管理系统软件设计

曹雄伟，倪琳轩，齐洪豪，钟 媛

（航空工业洪都，江西 南昌，330024）

0 引言

航空总线系统传输的数据通常种类繁多且数据量大，这就意味着其ICD 也比较复杂。传统的ICD 管理软件存在许多弊端，首先是数据库结构复杂，条理不清晰，不能对数据进行分层批量修改[1]。二是兼容性、通用性不强，只能对特定的航空总线ICD 进行管理，很难在多种航空总线的测试中重复使用[2，3]。其三是软件界面不够友好，信号中各参数的显示不能一目了然，ICD 包含的数据众多且格式繁杂，界面设计的缺陷很容易使操作员在分析数据时出错[4]。

1 ICD 数据库管理系统

针对传统ICD 数据库管理系统存在的上述问题，本文设计了ICD 数据库管理系统。ICD 数据库管理系统数据模型如图1 所示，数据模型采用链表结构。此链表基于Visual C++的两个模板类CTypedPtrList 和CArray 实现，在数据库中包括数据块元素和数据元素。链表的每个节点对应一个数据块，包含数据块属性、数据属性、下一数据块的句柄,属于该数据块的信号数据子节点被链接到数据块节点上。

图1 ICD 数据库管理系统的数据结构

ICD 数据库管理系统基于数据描述表实现，数据描述表代表了数据块/信号的数据模型，我们把ICD的内容按从属关系分成三类数据描述表，它们分别是数据块信息统计表、数据块描述表和信号描述表。

数据块信息统计表统计并列举ICD 数据库中全部数据块的规范号、数据块名称、信号字数等基本信息，该描述表的内容在系统初始化和修改数据块信息时刷新。数据块描述表关联了同源同目的的信号元素，描述了一个数据块中全部信号元素的共同属性，即块属性，根据块属性设计出以下字段：源、目标、符合标准、传输类型、中断、系统方式、允许重写、更新周期和最大延迟时间。数据块描述表还统计列举了该块中的全部信号，在数据块描述表中对块属性的修改将使全部信号的块属性发生更新。信号描述表描述信号数据属性，根据这些属性设计出以下字段：码制、更新速率、发送速率、单位、信号范围、精度和分辨率。信号描述表会列举属于该信号的所有数据位，这些数据位可能单独或组合在一起代表某种状态组合，也可能代表某种参数值，用户可以根据实际情况进行编辑。信号数据位属性如状态描述、数据单位、起始位、停止位等均详细描述于信号描述表中，对应于各信号数据位字段。

为了兼容各种航空总线，本文设计了一个兼容各种航空总线标准的C++数据结构来管理航空总线系统的数据块元素和数据元素，该数据结构如下所示：

2 软件组成及详细设计

软件工作流程如图2 所示：

图2 软件工作流程

根据软件工作流程，ICD 数据库管理系统的功能模块划分为：主模块、初始化模块、数据管理模块、文件处理模块、显示模块、数据库模块。各功能模块间的关系见图3。

图3 系统各模块间关系

2.1 主模块设计

主模块是软件运行的主流程，根据用户在ICD数据库管理系统主界面进行的添加、修改、删除等操作，调用相应的功能模块完成对应的功能。

2.2 初始化模块设计

初始化模块实现主界面初始化和功能模块初始化，其中功能模块初始化包含数据管理模块初始化、显示模块初始化和数据库模块初始化。数据管理模块初始化ICD 数据结构；显示模块初始化树形结构和数据描述表；数据库模块初始化COM 库，创建数据库连接对象实例和记录集对象实例。

2.3 数据管理模块设计

数据管理模块响应显示模块发送的数据编辑消息，通过数据链表编辑数据，并保存于ICD 数据库中，同时向显示模块发送数据显示消息，刷新数据描述表。消息结构体定义如下:

对于某些航空总线，其ICD 数据要添加到数据中指定的记录之后，由于ICD 中的数据之间是相互关联的，添加数据可能会涉及到其他数据某些字段的改动，在此使用CArray 模板类，把指定记录之后的数据临时剪切到CArray 的对象中，待新数据插入记录集后，把CArray 对象中数据的某些字段（如数据编号等）按照数据之间的关联关系做必要的修改后加入记录集并刷新，保证了数据间的关联性。

2.4 显示模块设计

显示模块负责响应数据管理模块的数据显示消息，加载指定的数据描述表，读取用户选择的数据块及数据信息并直观地显示在数据描述表中。用户可在此模块中修改数据块和数据属性，系统会向数据管理模块发送修改消息，保存修改后的数据，完成数据库的修改更新。

2.5 文件处理模块设计

文件处理模块实现航空总线数据导入、查询、分析、回放、报表生成和打印功能。根据通用性的设计思想，所有航空总线系统数据的定义都按特定的规范存储在ICD 数据库中，并且可以导出为db 格式的文件，实现了系统通用性。在对数据进行事后分析时，可以通过此模块导入db 格式的文件，完成数据回放功能。

2.6 数据库模块设计

ICD 数据库管理系统采用ADO 技术访问数据库，它是基于OLE DB 接口上实现的COM 对象。

ADO 模型主要对象有3 个：Connection、Command 和Recordset，分别用来管理应用程序与数据库之间的通信，处理重复执行的查询，获取数据。这些对象可以被独立创建和释放。为方便实现数据库的访问，我们将ADO 对象及其各自的方法封装到数据库模块中，通过模块对象调用其中的方法，实现数据库的连接、打开、查询和修改等操作。

3 软件界面初始化流程与软件界面

系统基于MFC 的单文档多视图框架，ICD 数据库采用Microsoft Office Access 2000，数据信息显示在客户区框架视图的数据描述中，界面的初始化流程如图4 所示。

图4 界面的初始化流程

首先连接打开ICD 数据库；然后初始化链表，打开数据块记录集，把块属性等信息加载于链表，遍历记录集，将该块的信号数据生成该节点的子节点，并依次将全部数据块载入链表；其次关闭数据库，初始化树形结构，通过链表把ICD 数据库的数据块和信号名称显示于树形结构；最后初始化数据描述表。软件界面如图5 所示。在界面中，左侧树形结构供用户选择所需观察的数据块，树形结构的右键弹出菜单、系统菜单和工具栏提供了完整的数据操作功能，根据菜单，用户可实现数据块和信号数据的显示、插入和删除等操作。右侧的数据描述表窗口供用户浏览、维护及修改ICD 数据。

图5 软件界面

4 结语

通过讨论传统ICD 数据库管理软件的弊端，本文提出了ICD 数据库管理系统的设计思想，分析了ICD数据库管理系统的数据结构、管理方式以及工作流程，介绍了系统各功能模块的设计方法，得出了系统软件界面，设计的软件在实际运行中取得了良好的效果。