航空電子系統(tǒng)通用集成測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)

樊諭涵

（中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司北京民用飛機(jī)技術(shù)研究中心，北京，102211）

0 引言

1 平臺(tái)功能

“航電系統(tǒng)通用集成測(cè)試平臺(tái)”在軟件開(kāi)發(fā)生命周期的早期提供軟件集成的環(huán)境，從而降低軟件開(kāi)發(fā)的成本；減少后期軟/硬件、系統(tǒng)接口集成的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，平臺(tái)的可拓展性提供了軟件開(kāi)發(fā)階段就可以對(duì)系統(tǒng)層面接口控制數(shù) 據(jù)（Interface Control Data，簡(jiǎn)稱(chēng)ICD）進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證，極大的降低后期系統(tǒng)集成的風(fēng)險(xiǎn)和成本，能為項(xiàng)目的最終順利完成奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

2 平臺(tái)架構(gòu)

2.1 通用接口服務(wù)器（GIO Server）

通用接口服務(wù)器采用的架構(gòu)如圖2所示。

圖1 航電系統(tǒng)通用集成測(cè)試平臺(tái)架構(gòu)

圖2 通用接口服務(wù)器架構(gòu)

通用接口服務(wù)器可以管理和發(fā)送所有的飛機(jī)接口總線數(shù)據(jù)到仿真應(yīng)用或真實(shí)LRU設(shè)備。通過(guò)定制化腳本語(yǔ)言的API來(lái)控制圖像用戶接口（Graphic User Interface，簡(jiǎn)稱(chēng)GUI）和數(shù)據(jù)分析軟件等應(yīng)用。針對(duì)不同測(cè)試需求，只需要考慮：IO板卡設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)和工作臺(tái)裝配即可滿足測(cè)試應(yīng)用的通用性和時(shí)效性。通用接口服務(wù)器的核心“Avionics Driver Paradigm”使顯示控制系統(tǒng)的測(cè)試需求可分解到模塊級(jí)。

2.2 通用總線監(jiān)控

航電系統(tǒng)是通過(guò)總線數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的，總線監(jiān)控的基本功能架構(gòu)如圖3所示。

通用總線監(jiān)控提供基于時(shí)間同步的總線數(shù)據(jù)監(jiān)控和分析；支持多種航空通用總線協(xié)議解析；支持原始數(shù)據(jù)和ICD數(shù)據(jù)格式解析監(jiān)控；支持?jǐn)?shù)據(jù)過(guò)濾設(shè)置顯示；支持?jǐn)?shù)據(jù)記錄、回放和繪制，支持存儲(chǔ)、導(dǎo)入和導(dǎo)出等[2]。

通用總線監(jiān)控的用戶界面應(yīng)用作為主要的人機(jī)交互的接口，完成所有的功能操作交互；通用總線監(jiān)控的各功能模塊運(yùn)行在后臺(tái)，作為用戶界面應(yīng)用的功能支撐，實(shí)現(xiàn)通用總線監(jiān)控的所有監(jiān)控和分析具體功能；數(shù)據(jù)編碼和解碼按照不同總線協(xié)議和操作命令完成總線數(shù)據(jù)的打包或解包功能；數(shù)據(jù)收集完成歷史數(shù)據(jù)流緩存，保證數(shù)據(jù)監(jiān)控的實(shí)時(shí)性；數(shù)據(jù)采集完成對(duì)總線數(shù)據(jù)的采集。

2.3 應(yīng)用工具集

2.3.1 圖形用戶接口

圖形用戶接口提供通用總線集成測(cè)試軟件的集成操作環(huán)境，主要的集成測(cè)試操作可以通過(guò)圖形用戶接口完成或調(diào)起。簡(jiǎn)潔、友好和高效圖形用戶接口的最終需求。

長(zhǎng)期以來(lái)，供水行業(yè)一直被視作公益性事業(yè)，產(chǎn)品實(shí)行低價(jià)銷(xiāo)售，依靠政府補(bǔ)貼維持簡(jiǎn)單再生產(chǎn)，缺乏融資能力，而政府財(cái)政用于供水行業(yè)的投資卻極為有限。同時(shí)，由于供水行業(yè)目前屬虧損或微利產(chǎn)業(yè)，企業(yè)的進(jìn)入和經(jīng)營(yíng)行為又受到政府的諸多行政干涉，因此難以吸引外來(lái)投資進(jìn)入供水行業(yè)。這些因素綜合影響的后果導(dǎo)致供水行業(yè)投資嚴(yán)重不足，制水設(shè)備嚴(yán)重老化，輸水管網(wǎng)陳舊，失修失養(yǎng)現(xiàn)象嚴(yán)重，造成自來(lái)水供應(yīng)的緊張狀況。

2.3.2 ICD 配置

ICD配置提供通用總線集成測(cè)試平臺(tái)ICD數(shù)據(jù)的編輯、導(dǎo)入和導(dǎo)出。

2.3.3 數(shù)據(jù)激勵(lì)

數(shù)據(jù)激勵(lì)提供基于總線數(shù)據(jù)的信號(hào)激勵(lì)、信號(hào)運(yùn)行和基本調(diào)試功能。

3 平臺(tái)功能

3.1 通用接口服務(wù)器

通用接口服務(wù)器是通用總線集成測(cè)試平臺(tái)的核心。實(shí)現(xiàn)仿真和LRU的交互、總線數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸、總線數(shù)據(jù)和工程單位的轉(zhuǎn)換、激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生和錯(cuò)誤數(shù)據(jù)注入等底層引擎。并通過(guò)提供集成接口（Application Program Interface）完成和其他應(yīng)用層工具的集成。服務(wù)器支持的航空通用總線包括：A664，A429，A825，離散和模擬等[3]。

圖3 通用總線監(jiān)視器架構(gòu)

3.2 通用總線監(jiān)控

通用總線監(jiān)控（Generic Bus Monitor Module，以下簡(jiǎn)稱(chēng)GBMM）是通用集成測(cè)試平臺(tái)的重要組成部分。主要功能包括捕獲不同層次的數(shù)據(jù)流，依據(jù)需要的格式監(jiān)控顯示總線數(shù)據(jù)、基于捕獲的數(shù)據(jù)提供輔助分析功能；GBMM還可以定義收到接口的payload格式，這種能力使數(shù)據(jù)可以按照ICD定義（有意義的）的格式進(jìn)行顯示，方便用戶理解分析；并生成可以導(dǎo)出的日志文件，方便后期線下數(shù)據(jù)分析。

3.3 ICD配置

ICD配置（ICD Configuration Edit Module，以下簡(jiǎn)稱(chēng)CEM）圖形用戶接口、ICD導(dǎo)入和總線配置。

圖4 通用總線監(jiān)控的GUI示例

ICD配置提供圖形用戶接口來(lái)方便用戶對(duì)板卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)進(jìn)行傳輸功能配置，支持對(duì)各類(lèi)總線進(jìn)行配置。

（1）ICD導(dǎo)入

通用總線集成測(cè)試平臺(tái)的ICD配置支持xml，csv格式ICD文件的導(dǎo)入。其他格式的文件可以轉(zhuǎn)換成csv或xml格式后進(jìn)行導(dǎo)入。

（2）總線配置

ICD總線配置主要功能分為三個(gè)部分：總線數(shù)據(jù)編輯、總線板卡配置、多選擇操作。

3.4 數(shù)據(jù)激勵(lì)

數(shù)據(jù)激勵(lì)（Data Injection and Script Module，以下簡(jiǎn)稱(chēng)DISM）允許用戶通過(guò)激勵(lì)和通用總線測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行交互，注入、重載或修改總線數(shù)據(jù)并發(fā)送給相關(guān)系統(tǒng)，完成軟件或系統(tǒng)接口集成測(cè)試。激勵(lì)步驟：?jiǎn)?dòng)總線配置、配置板卡傳輸速率、使能板卡（Enable Board）、選擇操作模式、啟動(dòng)板塊等[4]。

3.5 故障注入

平臺(tái)還提供獨(dú)有的實(shí)時(shí)故障注入功能，可在硬件板卡層實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)故障注入。

3.6 圖形用戶界面

圖5 航電系統(tǒng)通用集成測(cè)試平臺(tái)硬件架構(gòu)

通用總線集成測(cè)試平臺(tái)圖形用戶界面（Graphic User Interface，以下簡(jiǎn)稱(chēng)GUI）為控制整個(gè)環(huán)境提供集成化的圖形用戶接口。平臺(tái)將采用通用的windows GUI設(shè)計(jì)風(fēng)格提高操作效率。具體包括：ICD配置界面、數(shù)據(jù)激勵(lì)界面、通用總線監(jiān)控界面、通用接口服務(wù)器界面、狀態(tài)日志窗口等[5]。

4 應(yīng)用示例

通用集成測(cè)試平臺(tái)硬件包括：PCI接口的ARINC 664千兆接口卡、ARINC 429板卡、ARINC 825板卡、離散量采集卡和以太網(wǎng)接口卡，以及支持各板卡擴(kuò)展的工控機(jī)。通用總線集成測(cè)試平臺(tái)硬件框圖如圖5所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

筆者依據(jù)上述設(shè)計(jì)思路搭建的航電系統(tǒng)通用集成測(cè)試平臺(tái)已應(yīng)用于某型號(hào)航空電子顯示系統(tǒng)測(cè)試中。經(jīng)應(yīng)用驗(yàn)證，該平臺(tái)極大的縮減了開(kāi)發(fā)自測(cè)試周期，定位問(wèn)題高效、精準(zhǔn)。通過(guò)一套設(shè)備解決不同總線的LRU設(shè)備測(cè)試接入，導(dǎo)入ICD靈活，自動(dòng)化和智能化程度高。這種試驗(yàn)驗(yàn)證效率高，交互界面友好，極大減少設(shè)計(jì)人員動(dòng)態(tài)調(diào)整，手動(dòng)測(cè)試的精力消耗。這種具有通用性、智能性和靈活性解決方案為未來(lái)民機(jī)航空電子顯示控制系統(tǒng)或其他LRU設(shè)備的系統(tǒng)驗(yàn)證提供了一種更為行之有效的手段。