1基于DOS的上位机软件存在的问题
DOS是以命令行形式交互的系统，其本身并不具有图形化显示界面功能，对于操作表示多媒体化的需求难以支撑。基于DOS的控显软件是以点阵的形式显示图形，对分辨率、字体、字形的处理比较单一，常用的只有1024×768一种分辨率，在单屏上无法满足较大规模站场信息的显示要求，造成显示设备增加。DOS控显不能实现移动、放缩等显示功能，显示图形上的设备名称、编号，以及提示报警文字不能遮挡叠放。同时限于DOS系统的局限性，在处理语音方面，从开始的语音芯片到后来的PCI、MP3格式声卡，都需要把语音文件写到声卡或芯片里，通过修改相应的语音报警程序来进行调用。语音文件的录制和导入工作繁杂，声音文件的品质不好控制。另外，DOS控显程序的代码与数据不能分离，程序可读性差，软件制作过程复杂。DOS控显软件和监测软件的配置也是完全分离的，站场数据没有共享，所以工程应用中需要配置两次数据，不仅工作效率低，而且在维护和版本管理方面也就相对复杂。随着Windows系统技术的发展，其对于高可靠的工业应用支持的越来越好，为解决DOS控显程序存在的一系列问题提供了充足的基础。
2基于Windows操作系统的上位机软件优化设计
以下通过几个方面阐述基于Windows操作系统的上位机系统软件的优化设计。
2.1结构设计
上位机软件设计从结构上体现了3个方面的优化：1）数据代码独立性；2）数据共享；3）事件驱动。
2.1.1数据代码独立性
经优化设计的基于Windows上位机软件由通用应用软件和配置数据两部分构成。通用应用软件是标准化的，对于所有的站场来说，都是一样的程序。针对不同的车站，采用不同的数据配置文件来生成特定的站场布置图。配置文件是根据车站平面图等相关资料，采用辅助工具生成大部分的配置数据，再通过必要的手工修改和调整，经核对后完成。上位机软件在启动时读取配置文件，获取站场图形信息、设备数量信息以及其他配置信息，根据这些信息显示本站的站场图形以及其他设备状态。其过程如图1所示。这种设计方法使软件代码独立于车站数据，给工程应用和软件的独立维护带来极大的方便性。所有与站场有关的配置数据都体现在数据配置文件中，上位机软件在读取配置文件时，首先对配置数据的合理性进行检查，比如对设备数量、站场图形大小以及设备的状态等，以确定在合理的范围内。对于配置文件中前后相关的数据，上位机软件进行一致性检查，检查不合格时，给出明确的错误提示。
2.1.2数据共享
MMI上位机软件由网络数据处理、图形刷新处理、初始化配置处理、鼠标事件处理、数据库处理、查询处理、回放处理以及远程处理等几大逻辑模块组成。控显和监测软件对图形显示界面的功能要求比较高，在功能上也有很多相似之处，比如站场图形显示、按钮信息的处理等，两个子系统的主要硬、软件具有很大的复用性，因此在上位机软件程序设计中就充分考虑了通过数据结构的合理设计以提高软件使用效率。经过优化设计的数据结构使基于Windows版本的控显和监测软件实现配置数据合二为一，这是Windows操作系统上位机软件提升的最大一个特点。通过配置数据的共享，控显和监测程序只需对同一个配置数据进行不同的处理，即能实现操作表示和维护监测的各种特殊功能。工程设计人员只需进行一次数据配置就可以完成MMI上位机两套软件的制作工作，大大提高了工作效率，不仅方便调试和问题查找，同时也降低了错误风险。
2.1.3事件驱动
基于Windows占先式多任务的机制，上位机程序依靠事件驱动来执行相关的操作。软件总体流程是在软件启动后，从配置文件读取配置数据，根据配置文件初始化显示站场图形，之后开始主流程。主流程被设计为按事件触发方式工作，不同的功能模块由不同的事件触发执行，事件触发分定周期和随机两种方式。定周期触发的事件包括数据通信发送和接收、站场图形更新、数据存储等；随机触发的事件包括鼠标操作处理，以及对其他中断事件的响应。系统中定时采用MFC提供的定时器，事件所驱动执行的各个模块任务并不设定优先级，按先后顺序依次执行，当系统处理的任务较多时，定时任务可能被延长或丢弃。控显软件的总体流程如图2所示。
2.2图形显示
Windows操作系统的上位软件支持1024×768以上的显示分辨率，支持多屏显示，给站场图形的显示带来了灵活性。上位机软件可以根据每个车站的规模和所配置显示设备所能支持的最大分辨率，自由设置站场图形的显示比例。同时，由于图形界面采用GDI开发，采用双缓存技术，大大提高了绘图的响应速度。图形显示是通过图形处理模块根据初始化的配置数据取得站场图形数据，显示站场图形画面。系统运行时，取得来自内部网络的表示数据，根据信号设备状态表示数据来定期刷新站场图形显示，并且给出文字和报警提示。控显软件为实时状态显示，监测软件既可以根据来自网络数据进行实时状态监测外，还可以通过人工操作，调取在数据库中归档的历史数据，进行历史数据回放，再现站场在某一时刻的作业情况。在图形处理方面，增加了图形的缩放，屏幕窗口切换等功能，能够根据用户使用要求，按不同比例对站场图形或系统状态进行细化显示。在对历史记录回放时，为了既能看清状态变化情况，又能够控制回放过程处于一个合理时间，回放的速度除提供1:1的回放速度外，还提供2/4/8倍速的播放速度选项，以及暂停、单步前进和后退的控制。
2.3语音报警
Windows系统上位机选择具有更高精度和采样频率的声卡，声音的表现力得到加强。借助于微软的语音库和文本声音转换技术，通过接收来自于其他模块的命令文本，直接转化为相应的报警语音文件，向声卡输出语音信息。这种优化技术免去了必须人工录入语音文件的工作，为提供丰富的语音提示功能带来了方便。
2.4接口扩展
联锁上位机主要提供的对外接口：分散自律调度集中系统（CTC）接口，调度指挥管理系统（TDCS）接口、微机监测（CSM）接口等。Windows上位机不仅提供串口通信，还提供以太网通信方式，根据需求选择。程序中的“通信模块”用于外部接口数据的处理，按照已定义的协议，发送数据到串口或以太网，并可从串口或以太网接收外部的指令数据，执行相应的操作功能。为了提高控显设备的可操作性和可用性，Windows控显程序可以提供多个鼠标设置。标准配置中最多可以提供4个，不同的鼠标可以限制活动范围，赋予不同的操作权限，并且将鼠标箭头设置为不同的形状和颜色以示区别和标识。鼠标操作后由鼠标事件模块产生特定的消息事件，以使驱动控显程序进行特定的事件处理。
2.5设计辅助工具
Windows上位机软件的另一个优化设计就是提供了实用的设计辅助工具，它具有两个关键的特性：一是提供自动生成CTC通信码位的功能；二是提供用于系统调试的网络数据查看功能。自动生成CTC配置文件和CTC码位表，该功能大大减少原来手工修改程序和添加码位的工作量，提高了效率，减少了出错概率。网络数据查看功能为工程设计人员提供监视上位机与联锁和上位机与CTC间通信信息查看和存储的手段，借助于这个功能，设计者在实验室就可轻松完成联锁系统与CTC系统的模拟调试工作。
作者：杜萌 单位：北京全路通信信号研究设计院有限公司
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