基于SCA的综合化信号处理架构设计

摘 要 针对SCA结构复杂，软硬件开销大，易用性差的问题，设计并实现了一种基于通信中间件的综合化信号于信息处理机软件架构RCSSystem。RCSSystem采用了直接数据包通信的方式取代了CORBA中间件的远程函数调用，降低了系统资源开销。由于RCSSytem的通信中间件构建在以RapidIO为代表的新一代互连总线之上，因而能显著提升系统的传输容量和响应时间。同时，支持模块级备份的机制增强了系统的稳定性和可靠性，具有很强的工程应用价值。

【关键词】SCA RCSSystem 软件架构 交换总线

1 RCSSystem结构模型

RCSSystem是一个以软件为核心的信号与信息处理平台，要求硬件结构必须通用化，硬件体系结构不能针对某个特定的功能设计，而是可扩展的通用设备，这些设备通过软件进行逻辑封装和描述，通过加载不同的软件组件（softComponet）实现特定的功能。与SCA体系结构相比，RCSSystem通过通信协议层与网络管理层的组合替代了CORBA中间件层，系统没有采用远程函数调用的接口方式，而是用命名通道的方式为应用层提供服务。网络管理层对命名通道的建立和维护进行集中管理，RCSSystem软件组件及部署关系如图1所示。

1.1 系统应用层

系统应用层负责实现系统特定的功能和任务，由系统控制应用和软件组件（SoftComponent）两类软件模块组成。

SoftComponent是功能任务（Application）的执行部分，每个Application由一个或多个SoftComponent组成，通过通信协议层交互信息，协作完成Application的功能和任务。SoftComponent在执行的过程中，通过通信协议层接收系统控制应用传递的控制信息，接受系统控制应用的控制。

系统控制应用负责管理与控制系统中软硬件资源。在系统的运行过程中，系统控制应用通过设备控制层获取设备集合状态信息；通过加载、卸载设备上部署的SoftComponent，实现对Application进行构建与重构；通过通信协议层向SoftComponent传递启动、停止、参数设置与调整等传递控制信息，从而控制Application的运行状态。

1.2 设备管理层

设备控制层实现对系统中设备状态的管理和维护、软件组件的加载、卸载、软件组件列表的更新与维护。设备控制层包括设备管理控制端、设备管理处理端两类软件模块。

设备管理处理端负责对本设备状态、存储的软件组件进行管理，并通过通信协议将设备功能映射到设备管理控制端。

设备管理控制端集中管理系统内各个设备管理处理端，将设备管理功能封装为设备控制接口，通过该接口向系统控制应用提供设备状态管理、软件组件加载、卸载等功能；另一方面，设备管理控制端提供程序更新接口，与程序更新界面交互程序更新相关的功能镜像、程序列表等信息。

1.3 网络管理层

网络管理层提供系统中与网络相关的物理资源和逻辑通道资源的管理和维护功能，网络管理层由网络管理软件模块实现。网络管理软件通过总线控制接口实现对系统网络硬件资源的维护；通过通信协议层管理接口实现对系统逻辑通道资源的维护。网络管理软件向设备管理层提供网络管理接口，支持设备管理层加载、卸载软件组件时，配置软件组件运行相关的物理路径、逻辑通道基础资源。

1.4 通信协议层

通信中间件实现通信协议层功能，通信中间件是RCSSystem中最基础的部分。通信中间件利用交换总线网络底层硬件通信机制和操作系统的资源调度策略，设计了总线接口通信资源管理机制、数据缓存管理机制、收发队列管理机制、物理资源和逻辑资源的关联策略、定时管理以及握手协议等机制，通过IPC通信接口，为系统内通信协议层以上的各层提供使用方便、灵活、高效的数据传输服务。IPC（进程间通信模块）是通信中间件最主要的部分，也是实现通信中间件的关键的子系统。

1.5 总线驱动层

总线驱动层负责对总线功能进行函数抽象，为上层软件提供总线网络扫描功能，远端设备访问和维护功能，设备之间基础通信功能，网络事件（如热插拔事件）检测和处理等功能。

1.6 操作系统及模块支持层

操作系统及模块支持层为上层软件提供多进程、多线程的运行环境，它屏蔽不同硬件平台间的差异，为上层软件提供标准的硬件访问接口和其它的基本系统服务，使得上层应用软件具有设备无关性。

2 RCSSystem系统配置

软件配置工具集通过可视化建模的图形界面，对系统运行时所需的软硬件属性、运行参数、相互关联关系等配置信息进行描述，这些配置信息通过XML文件进行描述，形成系统运行的配置文件并保存到目标系统中，系统在运行期间通过这些配置文件完成对系统应用构建、参数控制、析构、重构等操作。

3 结束语

RCSSystem采用开放式体系结构和模块化设计思想，通过借鉴SCA软件设计思想，达到了通用化、标准化、模块化的式设计要求。RCSSystem的设计没有采用corba中间件作为系统的软总线，而是通过通信中间件配合网络管理作为系统互连的基础设施，从而减小了设备存储及运算资源开销。由于通信中间件构建在以RapidIO为代表的新一代互连总线之上，因而能显著提升系统的传输容量和响应时间，支持模块级备份的机制也使得系统具有更高的稳定性和可靠性，具有很强的工程应用价值。

参考文献

[1]Software Communication Architecture Specification（Version 2.2）[R].Washington：JTRS Joint Program Office，2001.

[2]Sabri Murat Bicer.A Software Communications Architecture Compliant Software Defined Radio Implementation. Northwastern University，June.2002.

[3]朱其亮，郑斌编著.CORBA原理及应用[M].北京：北京邮电大学出版社，2001.

[4]潘灵.RapidIO高性能通信中间件设计[J].电子技术应用，2014.

作者单位

中国电子科技集团公司第十研究所共性部 四川省成都市 610036