摘 要： 在設(shè)計各種軟硬件人機交互控制設(shè)備時，輸入容錯處理是必然遇到的一個問題。常規(guī)做法是用大量邏輯判斷進行處理，但是這種方法代碼容易出錯，而且當(dāng)設(shè)備控制關(guān)系需要改變時，控制程序也需要重新編寫，極大影響系統(tǒng)的可靠性和編程效率。提出一種新的輸入控制容錯處理方法——“禁忌表”方法，將整個設(shè)備的輸入控制關(guān)系整合在一起。按照本文方法，在設(shè)備的控制關(guān)系發(fā)生改變的時候，只需改動“禁忌表”，控制程序無需改動，從而大大提高系統(tǒng)的開發(fā)速度。

關(guān)鍵詞： 禁忌表； 輸入容錯處理； 人機交互控制； 編程效率

中圖分類號： TN911?34 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）02?0053?03

0 引 言

當(dāng)前，各種設(shè)備終端人機交互控制關(guān)系越來越復(fù)雜，對設(shè)備輸入控制容錯處理的要求也越來越高，特別對大型武器裝備，容錯處理控制不好，將帶來不可預(yù)知的風(fēng)險和損失，因此對設(shè)備研發(fā)人員的軟件控制技術(shù)提出了極高的要求[1?2]。輸入控制容錯處理的常規(guī)做法是編程時使用大量的邏輯判斷，對各種輸入操作與當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)進行相容判斷，確定該輸入操作在當(dāng)前狀態(tài)下是否允許[3]。這種方法只適用于控制關(guān)系簡單的設(shè)備。由于設(shè)備狀態(tài)少，操作簡單，使用結(jié)構(gòu)簡單的邏輯判斷就可以實現(xiàn)設(shè)備的容錯處理。但對于狀態(tài)多、控制關(guān)系復(fù)雜的設(shè)備，這種方法不僅程序編寫效率低，而且也很難保證可靠性。即使編制出可靠的輸入控制容錯程序，系統(tǒng)控制關(guān)系一旦需要改變，控制容錯程序就需重新編寫，增加了軟件編寫的工作量、系統(tǒng)開發(fā)成本和開發(fā)周期[4]。為此，提出一種新的輸入控制容錯處理方法——“禁忌表”方法，不僅編程中省去大量的邏輯判斷，簡化程序結(jié)構(gòu)，而且在系統(tǒng)軟件升級和控制關(guān)系變動時，只需改動“禁忌表”，而無需改動程序，從而大大提高系統(tǒng)軟件的開發(fā)速度和可靠性。

1 “禁忌表”方法的數(shù)學(xué)模型

“禁忌表”方法基本思想就是首先建立設(shè)備所有鍵控輸入的“相容”與“禁忌”關(guān)系表，稱之為“鍵控輸入禁忌表”。在每次執(zhí)行一個鍵控功能時，通過搜索“鍵控輸入禁忌表”，判斷系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)下，該輸入是否有效，若有效，就可執(zhí)行相應(yīng)的鍵控功能，并更新當(dāng)前狀態(tài)；否則不執(zhí)行任何操作。這樣在每次對輸入進行容錯處理時，只需執(zhí)行一個特定的處理函數(shù)，該函數(shù)基于“鍵控輸入禁忌表”分析當(dāng)前鍵控與當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)是否相容，若相容則輸入有效，若不相容則輸入無效。系統(tǒng)控制關(guān)系變更時，只需相應(yīng)改動“鍵控輸入禁忌表”即可完成。

該方法的數(shù)學(xué)模型如下：

定義系統(tǒng)所有鍵控輸入的集合為K={k1，k2，…，km}。其中m為正整數(shù)，表示系統(tǒng)可鍵控輸入組合的個數(shù)。

定義系統(tǒng)所有可能狀態(tài)的集合為S={s1，s2，…，sn}。其中n為正整數(shù)，表示系統(tǒng)所有可能狀態(tài)的個數(shù)。

系統(tǒng)工作時所有可能呈現(xiàn)的狀態(tài)組合稱為系統(tǒng)的工作狀態(tài)。定義系統(tǒng)所有可能工作狀態(tài)的集合為WS={WS1，WS2，…，WSp}，其中WSi =[si1，si2，…，sij]表示系統(tǒng)的某個工作狀態(tài)；j為此工作狀態(tài)包含系統(tǒng)狀態(tài)的個數(shù)，p為系統(tǒng)所有可能的工作狀態(tài)數(shù)，且有[WSi?S]；

定義系統(tǒng)當(dāng)前工作狀態(tài)為CWS， [CWS?S]。

定義與鍵控輸入ki相容的系統(tǒng)工作狀態(tài)集合為TSi={TSi1，TSi2，…，TSiq}，i[?]{1，2，…，m}。其中：TSij={sij1，sij2，sij3，…，sijl}；q為與鍵控輸入ki相容的系統(tǒng)工作狀態(tài)的個數(shù)；l為TSij中系統(tǒng)狀態(tài)的個數(shù)，顯然有[TSi?WS]，即TSi為系統(tǒng)工作狀態(tài)集合WS的子集。所謂TSij與鍵控輸入ki相容，是指系統(tǒng)當(dāng)前工作狀態(tài)CWS為TSij的情況下，鍵控輸入ki有效。

定義與鍵控輸入ki不相容的系統(tǒng)工作狀態(tài)集合為FSi={FSi1，F(xiàn)Si2，…，F(xiàn)Siq}，i[?]{1，2，…，m}，其中FSij={sij1，sij2，sij3，…，sijl}；q為與鍵控輸入ki不相容的系統(tǒng)工作狀態(tài)集合的個數(shù)；l為FSij中系統(tǒng)狀態(tài)的個數(shù)，顯然有[FSi?WS]，即FSi也為系統(tǒng)工作狀態(tài)集合 WS的子集。所謂FSij與鍵控輸入ki不相容，是指系統(tǒng)當(dāng)前工作狀態(tài)CWS為FSij時，鍵控輸入ki無效。

[KEY_PROHIBIT（ki）=T，WSC?TSiF，WSC?FSi]

顯然，對任何一鍵控輸入ki，其對應(yīng)的相容系統(tǒng)工作狀態(tài)集合TSi與非相容系統(tǒng)工作狀態(tài)集合FSi之和就是系統(tǒng)工作狀態(tài)集合WS，即TSi+FSi=WS。設(shè)KEY_ PROHIBIT（ki）為鍵控輸入ki有效判別函數(shù)，T表示有效，F(xiàn)表示無效，則有：

2 “禁忌表”方法的計算機實現(xiàn)

對任何系統(tǒng)，建立如下數(shù)據(jù)表：

（1） 鍵控輸入表K_table，表中存儲系統(tǒng)所有可能的鍵控輸入組合K。

（2） 狀態(tài)表S_table，表中存儲系統(tǒng)所有可能的狀態(tài)S。

（3） 工作狀態(tài)表WS_table，表中存儲所有可能的工作狀態(tài)的集合WS。

（4） 當(dāng)前工作狀態(tài)表CWS_table，表中存儲系統(tǒng)當(dāng)前工作狀態(tài)WSC。

（5） 鍵控輸入禁忌表PROHIBIT_table，該表中存儲了所有鍵控輸入的相容與非相容狀態(tài)。

基于上面的討論，可以得到如圖1所示的系統(tǒng)鍵控輸入容錯處理流程。

圖1 鍵控輸入容錯處理

以下是某偵察雷達模擬器設(shè)備采用VB6編寫的“禁忌表”（部分）和“禁忌判別函數(shù)”實現(xiàn)的輸入容錯控制，代碼很少[5?6]：

Const ty = \"99，tt，ay，ff，ay\" 通用狀態(tài)

Const cp = \"01，tt，99，01，08，10，09，16，edff，ay\" 重排

Const js = \"02，tt，99，02，01，08，09，16，edff，ay\" 監(jiān)視

Const zj = \"03，tt，99，03，01，10，09，16，edff，ay\" 自檢

Const ks = \"04，tt，99，04，01，08，09，16，edff，ay\" 快速

Const jz = \"05，tt，99，05，01，10，09，16，edff，ay\" 加載

Const bp = \"06，tt，99，06，08，10，09，16，edff，ay\" 編批

Const sc = \"07，tt，99，07，01，08，10，16，edff，ay\" 刪除

Const qx = \"08，tt，99，08，01，10，09，16，edff，ay\" 全顯

Const sm = \"09，tt，ay，ff，10，13，17，16，ed\" 掃描

Const yj = \"10，tt，ay，ff，09，13，17，16，ed\" 預(yù)警

Const gj = \"11，tt，99，01，08，10，09，16，edff，ay\" 告警

Const dy = \"12，tt，99，01，10，09，16，edff，ay\" 打印

“禁忌表”中，相容的系統(tǒng)工作狀態(tài)用tt表示，系統(tǒng)所有工作狀態(tài)用ay表示，不相容的系統(tǒng)工作狀態(tài)用ff表示，ed表示表結(jié)束。

只需在命令按鍵執(zhí)行處理前，執(zhí)行如下的“禁忌判別函數(shù)”，判斷輸入命令是否有效，有效執(zhí)行相應(yīng)的按鍵功能，無效則不執(zhí)行。其中傳遞變量jj_bz為當(dāng)前按鍵輸入。

Public Function jjpb（jj_bz As String） As Boolean

'禁忌判別函數(shù)

dim int1，int2 as integer

dim str1，str2 as string

str1 = stateWord '取當(dāng)前按鍵的禁忌標(biāo)狀態(tài)字

int1 = 7

int2 = 2

str2 = Mid$（jj_bz， int1， int2）

If str2 = \"ay\" Then

int1 = int1 + 6

str2 = Mid$（jj_bz， int1， int2）

While str2 <> \"ed\"

If str2 = str1 Then

jjpb = False '有不可用當(dāng)前狀態(tài)，函數(shù)返回不可用

Exit Function

End If

int1 = int1 + 3

str2 = Mid$（jj_bz， int1， int2）

Wend

jjpb = True '沒有不可用當(dāng)前狀態(tài)，函數(shù)返回可用

Exit Function

Else

While str2 <> \"ed\"

str2 = Mid$（jj_bz， int1， int2）

If str2 = str1 Then

jjpb = True '有可用當(dāng)前狀態(tài)，函數(shù)返回可用

Exit Function

End If

int1 = int1 + 3

Wend

jjpb = False '沒有可用當(dāng)前狀態(tài)，函數(shù)返回不可用

Exit Function

End If

End Function

3 結(jié) 論

從上面分析可以看出，對復(fù)雜系統(tǒng)的控制，只要在系統(tǒng)控制設(shè)計之前，將系統(tǒng)的狀態(tài)、工作狀態(tài)以及與鍵控輸入的關(guān)系明確，建立各種必要的數(shù)據(jù)表，即可通過鍵控輸入判別函數(shù)實現(xiàn)所有鍵控輸入的容錯處理判斷，設(shè)計人員可以將主要精力集中到各種鍵控輸入具體功能的實現(xiàn)上，有利于系統(tǒng)的模塊化編程，提高了系統(tǒng)的可靠性和開發(fā)效率。此方法已在完成的某型艇載雷達模擬器系統(tǒng)的開發(fā)中得到了很好的應(yīng)用，取得了明顯的效果。同時，該方法完全可推廣到大型、具有復(fù)雜輸入控制關(guān)系設(shè)備的鍵控輸入容錯設(shè)計中。

參考文獻

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