一種IRST-FC紅外搜索跟蹤系統(tǒng)的測試性軟件設(shè)計方法

馮思桐 武堅 楊媛媛

摘要：隨著機載嵌入式系統(tǒng)的日益更新，航空電子系統(tǒng)的集成度和復(fù)雜度也在逐漸提高，針對機載系統(tǒng)的測試技術(shù)要求的更精確，更全面。IRST-FC紅外搜索跟蹤系統(tǒng)FC接口模塊，作為連接前端探測系統(tǒng)的CAN總線接口和后端SPM模塊的重要組成，以往的“黑盒”式的自測試方法以不能滿足測試性要求，該文提出一種改進型IRST-FC接口模塊測試性軟件的設(shè)計方法，將IRST-FC接口模塊各個組件的自測試BIT狀態(tài)封裝成維護故障報告MFL，并能通過后端SPM模塊以及前端系統(tǒng)的CAN總線接口進行實時獲取。

關(guān)鍵詞：紅外搜索跟蹤系統(tǒng);FC網(wǎng)絡(luò);CAN總線

中圖分類號：TP311? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）13-0070-02

1 引言

現(xiàn)代航空機載嵌入式系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展越來越復(fù)雜，而光纖通信FC（Fiber channel）網(wǎng)絡(luò)[1]具備高帶寬、高可靠性等特點而在機載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中被廣泛使用，IRST紅外搜索跟蹤系統(tǒng)FC接口模塊以FPGA芯片為核心進行硬件平臺構(gòu)建，對外提供1路FC網(wǎng)絡(luò)接口，1路Camlink[2]接收端口和1路CAN總線接口，Camlink接口使用標(biāo)準(zhǔn)的接口芯片，作為輸入圖像的數(shù)據(jù)接口使用，CAN總線接口采用標(biāo)準(zhǔn)CAN2.0B協(xié)議[3-4]，實現(xiàn)紅外搜索系統(tǒng)內(nèi)部功能單元間的控制命令和狀態(tài)信息交互，F(xiàn)C網(wǎng)絡(luò)接口實現(xiàn)紅外搜索系統(tǒng)與核心主機系統(tǒng)的信息交互，用于傳輸紅外圖像數(shù)據(jù)、主機控制命令、紅外搜索系統(tǒng)狀態(tài)信息等。

隨著航空電子應(yīng)用環(huán)境的要求和復(fù)雜度越來越高[6]，對系統(tǒng)測試性需求也日益突出，一個完整的系統(tǒng)測試技術(shù)能夠?qū)Ξa(chǎn)品的硬件和軟件進行全方位，實時的測試能夠遍歷系統(tǒng)的全生命周期，提高系統(tǒng)的可靠性和魯棒性。針對IRST-FC接口模塊的設(shè)計特點，在系統(tǒng)測試中要求通過后端SPM以及前端探測系統(tǒng)進行IRST-FC接口模塊測試性結(jié)果獲取，保證在后端SPM故障或者前端系統(tǒng)故障的情況下，也能靈活獲取到IRST-FC接口模塊的當(dāng)前狀態(tài)。本文設(shè)計的測試性系統(tǒng)軟件，能實時支持IRST-FC接口模塊故障記錄管理以及上報功能。

2 IRST-FC接口模塊測試性軟件設(shè)計

IRST-FC接口模塊軟件包括Bootloader和應(yīng)用程序兩部分[5]，其中Bootloader包括維護軟件，應(yīng)用軟件采用查詢方式進行控制與管理，由設(shè)備驅(qū)動和管理軟件兩部分構(gòu)成。本文設(shè)計的IRST-FC測試性軟件駐留在驅(qū)動軟件的應(yīng)用管理軟件中，測試軟件對模塊中CPU、SRAM、NVRAM、FLASH以及FIC接口進行檢測，在NVRAM檢測結(jié)果正常的前提下將檢測結(jié)果記錄到NVRAM中進行管理。上電以后，對CPU、SRAM、NVRAM、FLASH以及FIC接口進行BIT檢測，將檢測結(jié)果封裝成8字節(jié)的維護故障報告（MFL），發(fā)送到前端CAN總線和后端SPM上，具體流程定義如圖1。

如圖1中的軟件設(shè)計流程所示，為保證用戶能夠在接收端對IRST-FC接口模塊的狀態(tài)進行解析，我們定義的維護故障報告（MFL）格式采用8字節(jié)進行編碼，選擇自定義的消息頭來作為報告標(biāo)識，并定義識別碼表示此時前端或者后端收到的是一條關(guān)于維護故障報告（MFL）的消息，按照小端位域編碼使用0/1表示當(dāng)前設(shè)備NVRAM、CPU、RAM、FLASH和FIC接口的狀態(tài)，0表示設(shè)備正常，1表示設(shè)備故障;字節(jié)6表示當(dāng)前自檢測模式，最后一位字節(jié)表示當(dāng)前的消息結(jié)束，圖1中上報的一種維護故障報告MFL的格式如表1所示。

對于前端探測系統(tǒng)的CAN總線接口，需要IRST-FC接口模塊將自測試BIT結(jié)果周期性地將表1中維護故障報告的內(nèi)容進行封裝后上報，前端探測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備可以定時地從總線上獲取到FC接口的狀態(tài)信息，前端探測系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)CAN2.0B的總線協(xié)議接收來自FC接口的消息，完成解析。

為了方便用戶實時在前端探測系統(tǒng)通過CAN接口解析出FC接口模塊有關(guān)CPU，NVRAM以及FIC接口狀態(tài)等BIT信息，將表1所示的維護故障報告格式打包封裝成一條標(biāo)準(zhǔn)的CAN消息幀，周期性地上報到前端探測系統(tǒng)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)CAN2.0B信息格式，按照字節(jié)順序?qū)?個字節(jié)的維護故障報告內(nèi)容封裝在CAN標(biāo)準(zhǔn)幀的數(shù)據(jù)位，如圖2所示。用戶可以根據(jù)約定好的圖2的維護故障報告格式對收到的CAN消息進行解析，獲取當(dāng)前狀態(tài)。

后端SPM可通過發(fā)起通用活動請求的方式來獲取維護故障報告，通用活動請求的格式如下表3所示。根據(jù)需要，在后端SPM發(fā)起B(yǎng)IT信息獲取請求獲取MFL報告，IRST-FC接口模塊驅(qū)動軟件對收到的通用請求進行解析，按照表3的格式內(nèi)容，發(fā)起B(yǎng)IT自檢測，同樣按照表1所示的MFL報告格式對自檢測結(jié)果進行封裝，按照FC-ASM[7]協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)幀格式將MFL報告封裝到有效載荷Payload的前八個字節(jié)中，具體的轉(zhuǎn)換格式如圖3所示。

3 結(jié)束語

本文提出了一種IRST-FC紅外搜索跟蹤系統(tǒng)測試性軟件的設(shè)計方法。根據(jù)IRST-FC的結(jié)構(gòu)特點以及測試性要求進行詳細分析，其次詳細對本文所設(shè)計的軟件系統(tǒng)流程進行描述，我們所設(shè)計的軟件大大提高了IRST-FC接口模塊的測試性，改變了以往“黑盒子”式的自測試方法，使用戶在實際航電系統(tǒng)應(yīng)用中，能夠?qū)崟r根據(jù)前端探測系統(tǒng)的CAN總線接口以及后端SPM檢測到IRST-FC有關(guān)NVRAM、CPU、FLASH、SRAM以及FIC接口的狀態(tài)信息，一旦產(chǎn)品出現(xiàn)故障能夠快速定位并鎖定目標(biāo)，很大程度上提高了測試性以及穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1] INCITS TR 31-3002.Information Technology-Fibre Channel Avionics Environment （FC-AE）[S].2002.

[2] 陳東成，朱明，郝志成，等.基于FPGA的Camera Link轉(zhuǎn)HD-SDI接口轉(zhuǎn)換系統(tǒng)[J].液晶與顯示，2014，29（6）：1065-1070.

[3] Bosch CAN Users Manual Revision 1.2[Z].Robert Bosch GmbH，2000.

[4] 史久根，張培仁，陳真勇.CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2004.

[5] 李媛媛，胡靖宇，張樹兵，等.DAS-SPM通信接口模塊的設(shè)計與實現(xiàn)[J].空間電子技術(shù)，2016，13（6）：34-38.

[6] 牛文生.機載計算機技術(shù)[M].北京：航空工業(yè)出版社，2013.

[7] INCITS TR 31-20020， Information Technology-Fibre Channel Avionics Environment-Anonymous Subscriber Messaging （FC-AE-ASM）[S].2008.

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