基于SCADE的触控显示软件开发与应用
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摘 要：随着综合化航空电子系统的飞速发展，机载显示软件的安全性、可靠性、高效性已成为嵌入式技术应用的瓶颈。同时，随着座舱显示的人机工效要求不断提高，多通道的人机交互成为发展热点。本文研究了SCADE高安全性应用程序开发环境的特点和使用方法，结合显示软件触控功能的应用，介绍了一种基于SCADE的触控显示软件开发应用方案，并在实际的工程应用中得到了充分的验证，该方案有助于缩短软件开发周期，提高软件质量，并能达到良好的人机交互效果。
关键词：航空电子;嵌入式软件;图形化建模;SCADE;代码自生成
一、概述
随着综合航电系统的迅速发展，作为航电系统中重要组成部分的座舱显示系统也向着开放式构架发展，为适应这种发展趋势，使得显示模型和接口应用分离开发的方式应运而生，并得到了迅速发展。通过提供标准化的接口，将座舱显示系统的画面生成功能与用户应用的逻辑功能相隔离，SCADE Suite用于设计关键软件，应用于航空航天、铁路、能源、汽车或工业等不同领域。本文介绍的设计方案通过使用SCADE简化关键控制应用设计，以及验证、可认证/认证级代码生成和文档生成的自动化，可以大大降低项目成本。采用SCADE Suite KCG代码生成器自动生成的代码满足DO-178B标准A级和DO-178C标准的软件质量认证。
二、触控显示系统软件架构设计
本文中，将触控显示系统分为应用逻辑模块和显示模型模块两个部分。应用逻辑负责实现座舱显示画面的生成功能，同时为外部输入设备提供数据接口，而显示模型程序为应用逻辑提供源数据和用户交互操作的逻辑处理。系统启动后，应用逻辑模块和显示模型模块加载并解析设计定义接口文件，之后通过应用逻辑完成显示画面的逻辑处理和画面信息的实时更新工作。
触控显示系统包括触摸组件、应用逻辑、接口定义文件和显示模型，各模块功能如下：
1） 触摸组件模块，用于定义和管理操作员对触屏的操作行为，当操作员对触屏进行操作时，实时将触点的屏幕坐标、操作行为的状态发送至CDS内核;
2） 显示模型模块，用于接收和处理触摸组件模块发送的触屏操作信息，接收应用逻辑模块发送的指令并解析，向应用逻辑模块发送消息，渲染显示画面和管理所有窗体部件;
3） 接口定义文件模块，用于设计的定义文件，是显示模型模块和应用逻辑模块通信的接口定义;
三、基于SCADE的系统设计
（一）工具简介
SCADE（Safety-Critical Application Develop-ment Environment）是高安全性的应用程序开发环境，该开发环境由法国Esterel Technologies公司研制，是符合欧洲航空业DO-178B标准的嵌入式軟件工具包。它针对嵌入式软件的特点，运用Correct by Construction理念，提出基于SCADE模型的图形化软件开发方式，涵盖了从软件需求、设计到编码实现的整个开发流程。SCADE开发环境提供的一系列开发工具，实现了直观的图形化需求建模功能，基于模型的仿真验证和软件测试功能，以及基于模型的标准C代码和开发文档的自动生成功能。
（二）模块组件设计与实现
触控显示系统对显示画面位置的管理一般通过操作按钮窗体部件向应用逻辑模块发出指令，应用逻辑模块响应后对显示画面进行切换或重置图层显示位置。运用这种方法，在设计显示画面时需要包含较多的按钮窗体部件。本文提供一种显示器全画面区域随屏幕触点实时响应的设计方法，该方法不需要使用按钮窗体部件，而是利用SCADE Display中定义的窗体部件，通过应用逻辑模块和显示模型间指令交互，在触摸敏感的显示器上全画面局部区域内随屏幕触点实时响应的功能。该方法节约显示画面空间，简化定义文件和应用逻辑的设计，画面控制也更加方便灵活。根据触控显示系统的总体架构，本文提供的方法由触摸组件应用设计、显示模型设计、应用逻辑模块设计三个部分组合实现。
四、系统集成
开发完成CDS和对应的UA指令交互逻辑设置。系统初始化阶段，实例化所有窗体部件，并对各参数值进行初始设置。之后系统进入动态运行阶段，触摸组件实时监控触摸屏状态，如操作员有操作行为，则将触屏信息发送给显示模型组件。在SCADE SUITE中编译应用逻辑组件的代码，同时在SCADE DISPLAY中完成显示模型，将应用逻辑和显示模型联合编译后，完成触控显示系统的构建。假设座舱显示器画面设计划分为几个区域，操作员要移动其中一块画面区域，只需用手指接触该区域，然后在屏幕上滑动，即可实现该区域画面跟随手指触点实时移动。
五、结束语
本文基于SCADE工具编译应用逻辑和显示模型，研究设计了一套集成触摸功能的显示系统，利用工具中定义的窗体部件，通过应用逻辑和显示模型间指令交互，在触摸显示屏上实现画面区域随触点实时移动的功能，该触控显示系统已应用于某先进飞机座舱显控系统。实践证明，该系统设计合理，运行可靠，画面区域可随触摸点实时移动，使画面控制更加方便、灵活，该方法不但提高了软件的开发效率，增加了安全性，同时降低了开发成本。
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