Программный пакет Houston Control Center (далее - ПП Houston CC) было разработано специалистами «Спутникс» для мониторинга и управления внутренними системами спутников компании Спутникс.

ПП Houston CC позволяет:

• принимать на наземной станции телеметрическую информацию и другие сообщения систем спутника;
• формировать на наземной станции команды управления в формате Unican для систем спутника;
• передавать команды в формате сообщений Unican по радио-каналу или другому каналу в кабельную CAN-сеть спутника.

ПП Houston CC состоит из клиентской части Houston Application (далее – ПО HA, клиент) и серверной части Houston Server (далее – ПО HS, сервер). Связь между ними обеспечивается по протоколу TCP/IP, причем один сервер может обслуживать несколько клиентов.

Для подключения к CAN сети спутника используются USB-CAN преобразователи. Поддерживаются следующие устройства:

• Sputnix CANverter v.2.0 с версией прошивки от 1.06 (http://www.fischl.de/usbtin/);
• Duotec DTM-CAN sniffer с версией прошивки от 0002 (http://www.duotec.ru/#!blank/c1e3p);
• другие устройства, совместимые с интерфейсом USBtin.

На рисунке 1 представлена типовая схема подключения ПП Houston CC к CAN-шине спутника:

Рисунок 1. Типовая схема подключения ПП Houston CC к CAN-шине спутника

ПП Houston CC обеспечивает надежную работу ПО HS и полный набор функций ПО HA для работы с телеметрической информацией и формирования команд сообщений для систем спутника.

Для обеспечения стабильности работы рекомендуется производить формирование и отправку команд с одной рабочей станции. Для повышения надежности следует подключить еще несколько рабочих станций в режиме наблюдателей, которые будут являться горячим резервом.

ПО HS имеет ограниченный, тщательно протестированный функционал. Функционирование ПО HS не зависит от работоспособности клиентов ПО HA. Средствами ПО HS ведется централизованный лог сообщений Unican, что гарантирует сохранность всей истории обмена со спутником. Предусмотрено ведение локальных логов на каждом клиенте средствами ПО HA.

При взаимодействии ПО HS с шиной CAN спутника на скоростях до 1 Мбит/с могут возникать ситуации, когда производительность сервера не позволяет обработать все поступающие данные. Текущая версия сервера в этом случае будет пропускать некоторые пакеты, чтобы обеспечить стабильность работы системы. Эта проблема возникает из-за необходимости приема большого потока информации при выполнении одновременной записи лога на носитель и рассылки данных клиентам.

Данная ситуация выявлена синтетическими тестами, создающими загрузку CAN шины на 100%, при которой CAN шина не способна функционировать. Максимальная загрузка CAN линии, позволяющая сохранить работоспособность без дополнительных мер арбитража (в Unican не используется), составляет не более 30%. В условиях кабельной сети спутника загрузка не превышает 1%, при такой загрузке тестирование не выявило случаи пропуска пакетов.

Данный раздел описывает состав программного пакета Houston Control Center и обрабатываемых данных.

В состав программного пакета Houston Control Center входят следующие приложения:

• Houston СС Application – клиентская программа, которая выполняет функции по визуализации данных, полученных от серверной части, и формированию команд для устройств, подключенных к сети спутника. Описание структуры CAN-шины спутника и протоколы работы устройств задаются с помощью xml-файлов.
• Houston СС Server - серверная часть приложения, обеспечивает связь с CAN-шиной спутника, взаимное преобразование пакетов CANopen и Unican, ведение непрерывного лога обмена сообщениями, обмен данными с клиентами.

Пакет программ распространяется в виде архива в формате .zip. Программы Houston CC Application и Houston CC Server не требуют установки и готовы к работе после разархивирования соответствующих папок. Не рекомендуется размещать папки программ по длинным именам.

Программа Houston Application рассчитана на работу с произвольным набором устройств на CAN-шине в соответствии с xml-файлами описаний протоколов работы устройств и их иерархии на CAN-шине спутника. Правильное составление xml-файлов описаний очень важно, т.к. по их данным формируются управляющие команды и расшифровываются пакеты телеметрической информации устройств. Используются следующие виды xml-файлов:

• Описание протокола устройства – содержит описание протокола для одного устройства (при этом на шине спутника может присутствовать несколько таких устройств на разных адресах). Имеет древовидную структуру с перечислением всех формируемых устройством пакетов информации, полей данных этих пакетов и, при необходимости, ограничений на значения этих полей.
• Карта сети спутника – определяет состав устройств и их адресацию на шине. Устройства логически объединены в модули и системы спутника. Для корректной работы ПО Houston Application рекомендуется формировать и использовать файл карты для каждого запуска спутника. Для редактирования и проверки (по кнопке F7) xml-файлов рекомендуется использовать редактор XmlPad.

Для контроля целостности и форматирования xml-файлов применяется определенный стандартом xml инструмент – схемы описаний XSD. Файлы схем описаний XSD создаются разработчиком отдельно для xml-файлов типа device и xml-файлов типа map:

• Unican_device_schema.xsd – для файлов описаний протоколов устройств;
• Unican_map_schema.xsd – для карт сети спутника.

Файлы типа XSD не предназначены для редактирования пользователями. Критически важным для стабильной работы ПО HA является соответствие всех xml-файлов описания аппаратуры типа device соответствующей схеме XSD. Эта проверка выполняется в программе XmlPad. Помимо контроля, схемы XSD значительно упрощают создание и редактирование xml-файлов, позволяя добавлять и удалять записи в XmlPad в графическом режиме.

Помимо файлов описания аппаратуры, ПО HA и ПО HS используют файлы настройки собственных параметров – Unican_config.xml и server_config.xml. Для этих файлов предусмотрена схема Unican_config_schema.xsd (одна на оба файла).

ПО Houston Application предоставляет пользователю визуальный интерфейс для взаимодействия с устройствами, подключенными к CAN-шине спутника. Основные функции ПО HA:

• получение и отправка пакетов Unican по CAN-шине через ПО HS с сохранением в лог-файл;
• распознавание адресатов и содержимого пакетов Unican по xml-файлам карты спутника и протоколов устройств;
• фильтрация при отображении информации входящих пакетов;
• визуализация данных с помощью приборных панелей;
• индивидуальная настройка внешнего вида и набора панелей.

ПО HA не имеет ограничений по составу подключаемых устройств. Поддержка обмена данными с конкретными устройствами реализуется с помощью xml-файлов с описанием протоколов устройств. Без такого описания работа с устройством возможна только в режиме чтения «сырых» 16-ричных кодов Unican пакетов. Работа с не-Unican пакетами не поддерживается и блокируется на уровне ПО HS по результату анализа состава пакета, по отдельным полям и контрольной сумме. При маловероятном, но возможном событии случайного совпадения контрольной суммы попытка анализа пакета со случайными данными может привести к непредсказуемому результату.

ПО HA создано с расчетом на последующее развитие функционала. Принцип построения ПО HA подразумевает три категории кастомизации:

• пользовательский: работа с релизными версиями, настройка очередей команд, приборных панелей и внешнего вида главного окна ПО HA, редактирование файла с параметрами (unican_config);
• администраторский: редактирование xml-файлов карты спутника и протоколов устройств;
• программистский: работа с исходным кодом в Qt, создание дополнительных панелей и другого функционала с соблюдением общей архитектуры программы.

При первом запуске отображается сообщение об отсутствии файла размещения панелей инструментов внутри главного окна ПО HA default_layout.lot. Для создания этого файла следует разместить панели удобным образом и сохранить раскладку панелей, используя пункт меню «File - Save layout…», по адресу resources\layouts\start_layout.lot.

Релизное версия ПО HA не требует установки, в папке с программой содержатся необходимые библиотеки для запуска под Windows x64. Протестирован запуск в ОС Windows 7 и Windows 10. Структура папки ПО HA следующая:

• houston_app.exe - основной исполняемый файл программы;
• platforms\ – папка библиотек Qt для работы ПО HA;
• resources\ – папка файлов конфигурации;
• devices\ – папка xml-файлов описаний протоколов работы устройств;
• .xml – файлы описаний протоколов устройств;
• devices-not-used\ – папка файла xml-схемы протоколов устройств и xml-файлов описания протоколов работы устройств, опционально устанавливаемых на спутниках;
• unican_device_schema.xsd – файл xml-схемы для редактирования файлов протоколов устройств;
• icons\ – папка изображений интерфейса ПО HA;
• layouts\ – папка с файлами положений и внешнего вида панелей;
• .lot – файлы информации о положении и внешнем виде панелей;
• .tar – конфигурация устройств;
• start_layout.lot – файл внешнего вида программы «по умолчанию»;
• maps\ – папка файлов карт спутников;
• .map – файлы с картами адресов устройств спутников;
• queues\ – папка по умолчанию для файлов очередей команд;
• .que – файлы пользовательских очередей сообщений;
• racks\ – папка по умолчанию для файлов приборных панелей;
• .hir – пользовательские файлы параметров приборных панелей;
• schedules\ – папка по умолчанию для файлов циклограмм, отправляемых для выполнения на борт спутника;
• queues.example.sch – файл примера циклограммы;
• logs\ – папка автоматически создаваемых файлов логов обмена в формате протокола Unican;
• error_log.txt – лог-файл системных сообщений программы;
• .сsv – автоматически создаваемые лог-файлы;
• .dll – файлы библиотек Qt для работы программы;
• unican_map_schema.xsd – xml-схема для редактирования карты спутника;
• unican_config_schema.xsd – xml-схема для редактирования файла конфигурации;
• unican_config.xml – файл конфигурации