摘 要： 基于ICE中間件的衛星地面測試系統充分利用ICE中間件分布式、跨平臺和跨語言的特點，采用客戶端/服務器構架，實現了衛星測試業務軟件部分的各項功能，提供對系統運行狀態的全面監控。提出了一種Android平臺客戶端解決方案，運行于測試設備中獨立的嵌入式監控板卡之上，通過與設備ARM-Linux平臺服務器端業務板卡的通信，實現對測試設備業務運行情況的監視和控制。
關鍵詞： 衛星地面測試； 嵌入式系統； ICE中間件； Android 應用程序
衛星地面測試是衛星研制過程中的重要環節，對其系統功能驗證及性能評估具有重要作用。傳統的衛星地面測試設備大多采用工控機平臺，其軟件部分運行于Windows操作系統，通過PCI總線與硬件板卡進行通信，完成各種測試功能并對系統運行狀況進行監控[1]。隨著嵌入式技術的不斷成熟與發展，采用ARM-Linux平臺的嵌入式系統取代原有工控機平臺，可實現測試設備的小型化和低功耗[2]。借助于ICE中間件的跨平臺、跨語言、屏蔽底層通信等特性，開發出一套適用于衛星測試業務的軟件框架，采用客戶端/服務器構架，可組成一個分布式測試系統[3]。本文提出了一種Android平臺客戶端解決方案，運行于設備內部獨立的嵌入式監控板卡之上，通過與設備ARM-Linux平臺服務器端業務板卡的通信，實現了對測試設備的監控功能。
1 基于ICE中間件的衛星地面測試系統
基于ICE中間件的衛星地面測試系統典型結構如圖1所示。服務器端按照面向服務(SOA)的思想設計，每個服務內部實現相對獨立的業務邏輯，并對外提供形式統一的功能調用接口，包括通信的機制和內容。客戶端可通過定義的標準方法獲取某個功能服務器所能提供的所有服務的列表，以及特定服務的使用方法。
上述系統中，前端測試單元通過多樣的測試接口對衛星遙測、遙控及姿勢等各種信號及數據進行測試和采集，并對測試數據分析整理形成各種主題的數據報告，供客戶端監視。客戶端可對系統各工作參數進行設置，并發送遙控指令引導星上機構執行相應動作。該系統依托ICE中間件技術，解耦合測試系統中各服務單元間的關聯，從而實現數據的高效發布；同時利用ICEGrid實現目標服務器的動態定位、冗余及負載均衡。
系統服務器端采用標準C++語言開發，利用語言本身及ICE中間件的跨平臺特性，可運行于X86、ARM等不同平臺，通過底層驅動程序實現與硬件模塊的通信，完成特定業務功能。客戶端部分通過對服務器端各服務對象的訪問，實現對服務器端的監控功能。借助于ICE跨語言的特性，可采用不同編程語言開發客戶端接口，并進一步封裝實現與服務器端通信，進而采用不同的界面開發技術實現不同的用戶體驗。例如，若采用PC機作為監控終端，則可選擇C++、python等語言開發客戶端接口，采用VC++、wxpython等工具實現人機交互界面，組成分布式監控終端。
對于嵌入式測試設備，也希望提供類似于工控機設備的液晶屏顯示面板，對系統的運行狀況進行實時監控。液晶屏程序最直觀的實現方式仍然是作為系統的客戶端部分運行，相對于上述的分布式監控終端，液晶屏程序由于與服務器端運行在同一臺測試設備，因此可看做本地客戶端。
具體實現過程中，采用Android應用程序進行客戶端界面開發，調用Java版客戶端接口完成與服務器端的通信[4]。由于Android平臺對處理器要求較高，故采用獨立的嵌入式板作為客戶端運行平臺，選用三星S5PV210處理器，液晶屏采用7寸多點觸控電容屏。服務器端運行于ARM-Linux平臺，處理器為三星S3C6410，兩塊嵌入式板在機箱內部用網線連接。相比于傳統的工控機平臺，此設計不僅從邏輯上將監控部分與業務處理邏輯分離，更從硬件角度將二者分開，進一步降低了不同功能模塊間的耦合。設備對外提供標準測試接口、網口以及觸摸屏，實現了更加優質的人機交互和用戶體驗。
2 關鍵技術應用
2.1 Java語言客戶端接口
Slice(Specification Language for ICE) 是一種使對象接口與其實現相分離的基礎性抽象機制[5]。它定義了ICE對象接口、操作，以及客戶端與服務器間交換的數據類型。編譯生成的Java版客戶端接口還需要進一步完成其功能的實現，主要包括客戶端對服務器端對象代理的訪問、對服務功能的調用以及注冊到中心的數據報告等。對客戶端而言，代理即ICE對象的本地代表。代理所封裝的信息包括：(1)尋址信息：用于讓客戶端運行時聯系正確的服務器。(2)對象標識：用于確定服務器中的哪一個對象是請求的目標可選標識符[6]。
服務器端與客戶端的連接關系如圖2所示，客戶端接口通過服務對象管理器實現對遠程服務對象的訪問。經過封裝的接口部分，對外提供客戶端連接管理、服務對象列表、各服務的功能調用以及各服務數據報告的處理函數等功能，供各種基于Java語言的界面開發技術(如Android、JSP+HTML+JavaScript)調用。
2.2 可定制Android界面
客戶端為界面開發人員提供各種類型的常用控件，開發人員可根據需要定制不同的監控頁面。頁面信息采用XML格式存儲，每一個標簽頁節點內可定義各種不同的控件，每個控件節點內包含該控件的類型、位置、尺寸、顏色、數制等信息。每一個控件需要分配一個唯一的ID。客戶端框架在啟動一個項目時將根據從上述配置文件中解析出的信息繪制界面內容，并通過控件ID完成與邏輯部分所調用控件資源的映射。
2.3 客戶端框架設計
客戶端軟件作為一個相對獨立的框架，其本身并不提供某種特定的業務邏輯功能。開發人員可根據各自業務的不同需求，編寫相應的邏輯功能代碼。代碼中需定義一套本地資源列表，以完成對遠程服務的功能調用，并接收來自不同服務的各種數據報告；代碼中還應定義一套顯示界面列表，用于指定與業務邏輯相關的界面控件資源。上述代碼以JAR包的形式生成，供客戶端框架調用。客戶端的功能為：(1)將上述本地資源列表與服務器端提供的資源列表進行映射； (2)將上述界面資源列表與本地控件ID進行映射； (3)通過項目名稱加載并運行相應的JAR包，實現特定的邏輯功能。
上述映射列表以及服務器端連接信息存儲于不同的項目文件當中，用戶可根據需要，運行不同的項目。這種方法將顯示界面與業務邏輯分離，通過項目配置將二者整合在一起，實現了客戶端的框架化設計。
本文介紹了一種基于ICE中間件的Android平臺客戶端解決方案。該方案通過與服務器端程序的通信，實現了對衛星地面測試設備的監視與控制。該客戶端采用框架化設計，可定制顯示界面，適用于不同業務需求，為實現嵌入式測試設備的監控功能提供了一種可選方案。
參考文獻
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[2] 李善平，劉文峰，王煥龍,等. Linux與嵌入式系統[M]．北京：清華大學出版社，2006.
[3] 蔡佳成.基于ICE中間件的分布式網絡安全系統的研究與設計[D]. 北京:北京郵電大學，2009.
[4] 王向輝，張國印，沈潔.Android應用程序開發[M].北京：清華大學出版社，2010.
[5] MICHI H. A new approach to object-oriented middleware[J]. IEEE Computer Society, January~February 2004:66-75.
[6] ZeroC. Distributed programming with Ice 3.4.2[M/OL].http:
//zeroc.com/doc/index.html.