李敬，李昕岳

（廣州海格通信集團股份有限公司，廣州 510663）

0 引言

Qt是桌面、嵌入式和移動的跨平臺應用開發(fā)框架，支持的平臺包括 Linux、Windows、VxWorks、Android等。Qt本身不是一種編程語言，它是一個用C++編程的框架。但它不僅僅只是一個GUI工具包，它提供了在網絡、數(shù)據庫、OpenGL、Web技術、傳感器、通信協(xié)議、XML和JSON處理、打印、PDF生成等領域的跨平臺開發(fā)模塊[1-2]。Qt5采用新的模塊化代碼庫，使得移植更加簡單，只需移植所需模塊即可。

上位機和下位機的操作方式為：上位機是指可以直接發(fā)出操控指令的計算機或軟件，下位機是直接控制設備獲取設備狀況的計算機或軟件。根據上位機界面上的觸生成相應命令，此命令傳輸給下位機后，下位機再把命令翻譯成相應時序信號來控制相應設備或機器。下位機不定時地獲取設備狀態(tài)數(shù)據，把數(shù)據轉成數(shù)字信號，反饋給相應的上位機。本文討論的上位機軟件運行在PC上，主要功能是實現(xiàn)在PC機上控制衛(wèi)星通信板卡，對板卡進行配置、狀態(tài)查詢、數(shù)據誤碼等測試。

1 上位機軟件模型MVC架構

典型的MVC架構，如圖1所示：

圖1 MVC組件類型的關系和功能

MVC 的縮寫為模型（Model）、視圖（View）和控制器（Controller），分別指內部數(shù)據、數(shù)據表示和輸入輸出控制部分。

（1）模型（Model）

Model是整個MVC架構的核心，它是與問題相關數(shù)據的邏輯抽象，代表對象的內在屬性。

Model的作用有：①抽象應用程序，把程序數(shù)據的結構和操作進行封裝；②對Controller提供對程序功能的訪問；③接受View對數(shù)據的查詢請求；④當數(shù)據變化時，通知對此感興趣的View。

（2）視圖（View）

View是Model的外在表現(xiàn)，一個Model可以與一個或多個View對應。View是應用系統(tǒng)跟外界的接口，具有與外界進行交互的功能。

View的作用有：①對數(shù)據的表現(xiàn)部分進行抽象；②將數(shù)據展現(xiàn)給用戶，獲得用戶輸入；③將用戶輸入轉發(fā)給Controller；④當接收到來自Model的“數(shù)據已更新”通知后，更新顯示信息。

（3）控制器（Controller）

Controller是連接Model和View的紐帶。

Controller的作用有：①把用戶的交互和應用程序語義的映射抽象出來；②將用戶輸入命令翻譯為應用程序可識別的動作，并轉發(fā)給Model；③根據用戶的輸入命令和Model對程序動作的輸出，選擇適當?shù)腣iew來呈現(xiàn)數(shù)據。

MVC是模型用一種業(yè)務邏輯、數(shù)據、界面顯示分離的方法組織代碼，將業(yè)務邏輯聚集到一個部件里面，在改進和個性化定制界面及用戶交互的同時，不需要重新編寫業(yè)務邏輯[3-4]。

Qt上位機的MVC將View與Controller結合在一起，添加了代理Delegate，組成了模型Model（表示數(shù)據）、視圖View（表示用戶界面）、代理Delegate（自定義數(shù)據條目item的顯示與編輯方式）的模式。

圖2中Model與數(shù)據（Data）通信，并提供接口，View從Model中獲取Data條目索引，Delegate繪制Data條目。整個模型的通信方式為：信號&槽。此模型的工作方式為：Data改變時，Model發(fā)出信號給View；用戶對界面進行操作時，View發(fā)出信號；Delegate發(fā)出信號告知Model和View編輯器目前的狀態(tài)。

2 上位機軟件系統(tǒng)架構設計

上位機系統(tǒng)需要滿足高吞吐量的數(shù)據處理，同時需要適應多個通信體制，將上位機軟件的收發(fā)數(shù)據、業(yè)務處理、視圖分別單獨剝離開來，統(tǒng)一模型、視圖和控制器之間的交互接口，屏蔽不同通信體制內部處理的差異[5]。上位機軟件系統(tǒng)架構設計如圖3所示：

圖2 Qt上位機模型與視圖結構圖

圖3 上位機軟件架構

不同體制均采用所示軟件架構，線程1負責讀取接口數(shù)據并將數(shù)據傳遞到“讀緩存”，線程2負責從“讀緩存”讀取數(shù)據，并分發(fā)到各個“數(shù)據接收處理模塊”，“數(shù)據接收處理模”塊對相應消息進行響應，并更新“數(shù)據庫”相應的狀態(tài)。線程3中的“控制器”負責“視圖”選擇，將用戶動作映射成業(yè)務“數(shù)據處理模塊”狀態(tài)，并進行更新；“視圖”用于人機交互。線程4負責“數(shù)據發(fā)送處理”，由“控制器”傳遞過來的指令觸發(fā)相應數(shù)據發(fā)送功能，需要發(fā)送的數(shù)據傳遞到“數(shù)據發(fā)送緩存”，并通過“數(shù)據庫管理”更新“數(shù)據庫”相應的狀態(tài)。線程5負責從“數(shù)據發(fā)送緩存”讀取數(shù)據并發(fā)送到接口。

2.1 上位機軟件通信體制加載

對于不同通信體制，線程1和線程5對應的功能和數(shù)據結構不存在差異，可單獨開發(fā)成一個獨立的模塊，適用于所有體制[6]。

該上位機為了兼容不同通信體制，線程2、線程3、線程4以及數(shù)據庫針對不同體制需要進行差異化開發(fā)。針對不同體制，將線程2、線程3、線程4以及數(shù)據庫進行單獨開發(fā)，封裝成DLL，在不同體制下進行加載。即在實現(xiàn)過程中整合各項目的上位機構架，把公共功能做成公共界面，特有功能做成風格統(tǒng)一的動態(tài)庫加載的形式。這樣不僅能夠大大減少開發(fā)人員的工作量，提高工作效率，還能有效地增強程序的可維護性和可移植性，實現(xiàn)多項目資源共享，代碼繼承。同時統(tǒng)一界面風格，進一步提升用戶體驗。

2.2 上位機軟件模塊接口數(shù)據格式定義

為了保持各個模塊的獨立性，減少程序之間的耦合，提高程序的可移植性，降低開發(fā)難度，需規(guī)定各個核心功能模塊之間數(shù)據交互格式[7]。定義了兩種數(shù)據格式，如下所示：

接口交互數(shù)據格式1：

2.3 上位機軟件收數(shù)據處理模塊設計

上位機軟件收數(shù)據處理模塊設計如圖4所示：

上位機軟件接收數(shù)據按照功能劃分7類，包括物理層接口處收發(fā)數(shù)據監(jiān)控、接口性能測試、物理層功能模塊監(jiān)測、網絡協(xié)議層功能模塊監(jiān)測、接入設備網絡狀態(tài)監(jiān)控、接入設備參數(shù)監(jiān)控和接收業(yè)務數(shù)據管理。不同體制均采用同樣的功能模塊劃分，模塊對外接口命名、參數(shù)類型均統(tǒng)一，屏蔽不同體制造成的內部處理的差異。

圖4 上位機軟件收數(shù)據處理模塊

2.4 上位機軟件發(fā)數(shù)據處理模塊設計

上位機軟件發(fā)送數(shù)據處理模塊設計如圖5所示：

圖5 上位機軟件發(fā)數(shù)據處理模塊

上位機軟件發(fā)數(shù)據處理模塊按照功能分為5類，包括誤碼測試數(shù)據發(fā)送、單個參數(shù)配置/查詢、接入設備信道資源配置、單個測試信令發(fā)送、業(yè)務數(shù)據發(fā)送。不同體制均采用同樣的功能模塊劃分，模塊對外接口命名、參數(shù)類型均統(tǒng)一，屏蔽不同體制造成的內部處理的差異。

2.5 上位機數(shù)據庫設計

上位機數(shù)據庫包括宏定義、數(shù)據結構定義、接入設備參量定義和管理等。數(shù)據庫分為公共部分和針對不同體制的個性化定義部分。數(shù)據庫通過統(tǒng)一的接口供所有開發(fā)人員調度，屏蔽對數(shù)據庫參量的直接操作?！皵?shù)據管理”主要管理接入設備參量和狀態(tài)，對外提供對相應的更新和讀取的接口。

3 結語

目前很多軟件項目的功能測試都是通過上位機來配合，上位機作為應用中感知節(jié)點信息，進行顯示和控制的應用控制臺，在項目研發(fā)、調試、測試等階段起著至關重要的作用。所以上位機操作界面的設計、開發(fā)、完善的過程都需要進行充分的驗證，尤其誤碼、誤幀統(tǒng)計等性能測試時，要求上位機給出實時、準確的顯示結果，更需要上位機具備一套合理的架構，能夠實現(xiàn)后續(xù)功能擴展的要求。