摘 要：光电伺服控制软件作为光电稳定平台的重要组成之一，如何进行有效调试是工程技 术人员越来越关注的问题。针对光电伺服控制软件的特点，分析了其在调试过程中存在的用传统 调试方法难以解决的问题。基于这些问题，提出了一种专门针对此种软件调试的顶层方案，论述 了调试工具的功能需求和设计的关键问题，采用模块化编程思想，构建了调试工具的顶层框架。

　　关键词：光电伺服控制软件；调试工具；框架设计

　　中图分类号：TP311.56 文献标识码：A 文章编号：1673-5048（2014）01-0057-04

　　0 引 言

　　光电稳定平台的目的在于隔离载体扰动，实 现光电探测器视轴稳定和精确瞄准等功能。光电 伺服控制系统作为平台的核心组成之一，它的实 现直接关系到光电稳定平台是否能够正常工 作[1-2]。随着计算机技术的发展，数字伺服控制系 统越来越多地应用于光电伺服控制中。相对于模 拟控制而言，数字控制的硬件结构简单，容易标准化，具有很高的噪声容限，可通过软件实现更为复 杂的控制律[3-5]。数字伺服控制系统是通过软件编 程的方法实现各种控制算法和各项控制功能，从 而形成一套针对目标对象的伺服控制软件，但此 软件从研制开发到形成产品，需要经过反复的调 试、测试和验证过程，需要花费工程技术人员大量 的时间和精力，还不一定取得比较好的效果。因此 为了把工程技术人员从繁重的程序调试工作中解 放出来，同时实现对软件各项功能的测试，需要开 发一种针对此种软件的专用调试工具。

　　本文从分析光电伺服控制软件调试过程中存 在的问题角度出发，提出解决问题的方案，即设计 一种服务于此种软件调试工作的调试工具。通过对调试工具的功能需求和设计关键问题分析，构 建其顶层结构框架，为调试工具的具体实现提供 软件框架设计方面的依据。

　　1 光电伺服控制软件调试中的问题分析

　　1.1 软件特点分析

　　光电伺服控制系统中的电流环回路，由模拟 控制器实现；位置预定回路、速度控制回路、陀螺 稳定控制回路和跟踪控制回路都由数字控制器实 现。目前，在数字控制器的设计过程中，dSPACE 半实物仿真系统由于实时性、控制器设计和验证 快速性等优异性能，在光电伺服控制系统开发中 得到越来越广泛的应用，已成为光电伺服控制系 统中各控制回路控制器设计和验证必不可少的工 具。然而，光电伺服系统各控制回路的实现是以 DSP（TMS320F2812）主控芯片为硬件基础，在集成 开发环境（CCS）中基于C语言的编程实现的，并 通过调试-修改-调试的过程，形成一套完整的 为光电稳定平台伺服控制服务的软件系统，如图1 所示。

　　图1中，各控制回路控制器设计和验证是在 dSPACE半实物仿真系统中完成，以各回路控制器 为基础的光电伺服控制各项功能的实现是在DSP 中编程实现的。虽然光电伺服系统所需功能根据 任务需求有所不同，但它们通常都包括以下几个 主要功能：稳像功能，隔离载体扰动对图像的影 响；位置锁定功能，根据控制指令，使平台视轴指 向预定的角度位置；搜索功能，根据控制指令，在 惯性空间内按照设定方式和范围运动并搜索目标； 跟踪功能，让平台自动跟踪目标运动，实现对目标的定位和瞄准；上电自检和故障诊断功能，检测各 传感器工作是否正常，实现对平台信息的初始化， 初步实现对平台常见故障的自诊断；通信功能，实 现平台与上位机或者其他信息节点之间的数据交 换。为了降低编程的复杂性，增加程序的通用性， 采用模块化的编程思想[1-2]，依据各功能需求，对 软件结构进行模块化划分，如图2所示。

　　1.2 软件调试过程中存在的问题

　　通过对光电伺服控制软件特点的分析发现， 在光电伺服控制软件的调试过程中存在以下几个 方面亟待解决的问题：

　　（1）在软件调试过程中，为了检测各传感器 的信号是否正常，需要在不中断程序运行的情况 下对传感器信号进行实时监测。同样，光电伺服控 制系统由于多任务需求，存在多功能工作模式，面 临在不同工作模式之间进行切换的问题，需要在 线修改DSP软件程序中的指定变量，用传统的调 试手段难以得到圆满解决；

　　（2）光电伺服控制系统的调试是在工厂或者 实验室环境下完成的，而实际使用环境较调试环 境复杂很多，也更为恶劣，需要在调试环境下建立 一套模拟外部工作环境的硬软件系统对光电伺服 控制系统进行测试，故存在与外部硬软件环境之 间进行实时数据交换的问题。

　　由于光电伺服控制软件调试过程中存在的问 题有很强的专业性，用传统的软件调试方法很难 得到圆满解决，故本文提出了设计一种针对此软 件的调试工具的设想，以弥补其调试过程中存在 的不足。

　　2 调试工具顶层框架设计

　　2.1 功能需求分析

　　调试工具的功能需求是通过被调试软件的任务 需求确定的，作为一种专用于光电伺服控制软件调试工作的工具，它应满足以下三个方面的功能：

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