航空電子系統通用集成測試平臺的設計

樊諭涵

（中國商用飛機有限責任公司北京民用飛機技術研究中心，北京，102211）

0 引言

1 平臺功能

“航電系統通用集成測試平臺”在軟件開發生命周期的早期提供軟件集成的環境，從而降低軟件開發的成本；減少后期軟/硬件、系統接口集成的風險。同時，平臺的可拓展性提供了軟件開發階段就可以對系統層面接口控制數 據（Interface Control Data，簡稱ICD）進行測試和驗證，極大的降低后期系統集成的風險和成本，能為項目的最終順利完成奠定良好的技術基礎。

2 平臺架構

2.1 通用接口服務器（GIO Server）

通用接口服務器采用的架構如圖2所示。

圖1 航電系統通用集成測試平臺架構

圖2 通用接口服務器架構

通用接口服務器可以管理和發送所有的飛機接口總線數據到仿真應用或真實LRU設備。通過定制化腳本語言的API來控制圖像用戶接口（Graphic User Interface，簡稱GUI）和數據分析軟件等應用。針對不同測試需求，只需要考慮：IO板卡設計、驅動程序開發和工作臺裝配即可滿足測試應用的通用性和時效性。通用接口服務器的核心“Avionics Driver Paradigm”使顯示控制系統的測試需求可分解到模塊級。

2.2 通用總線監控

航電系統是通過總線數據驅動的，總線監控的基本功能架構如圖3所示。

通用總線監控提供基于時間同步的總線數據監控和分析；支持多種航空通用總線協議解析；支持原始數據和ICD數據格式解析監控；支持數據過濾設置顯示；支持數據記錄、回放和繪制，支持存儲、導入和導出等[2]。

通用總線監控的用戶界面應用作為主要的人機交互的接口，完成所有的功能操作交互；通用總線監控的各功能模塊運行在后臺，作為用戶界面應用的功能支撐，實現通用總線監控的所有監控和分析具體功能；數據編碼和解碼按照不同總線協議和操作命令完成總線數據的打包或解包功能；數據收集完成歷史數據流緩存，保證數據監控的實時性；數據采集完成對總線數據的采集。

2.3 應用工具集

2.3.1 圖形用戶接口

圖形用戶接口提供通用總線集成測試軟件的集成操作環境，主要的集成測試操作可以通過圖形用戶接口完成或調起。簡潔、友好和高效圖形用戶接口的最終需求。

長期以來，供水行業一直被視作公益性事業，產品實行低價銷售，依靠政府補貼維持簡單再生產，缺乏融資能力，而政府財政用于供水行業的投資卻極為有限。同時，由于供水行業目前屬虧損或微利產業，企業的進入和經營行為又受到政府的諸多行政干涉，因此難以吸引外來投資進入供水行業。這些因素綜合影響的后果導致供水行業投資嚴重不足，制水設備嚴重老化，輸水管網陳舊，失修失養現象嚴重，造成自來水供應的緊張狀況。

2.3.2 ICD 配置

ICD配置提供通用總線集成測試平臺ICD數據的編輯、導入和導出。

2.3.3 數據激勵

數據激勵提供基于總線數據的信號激勵、信號運行和基本調試功能。

3 平臺功能

3.1 通用接口服務器

通用接口服務器是通用總線集成測試平臺的核心。實現仿真和LRU的交互、總線數據的存儲和傳輸、總線數據和工程單位的轉換、激勵信號產生和錯誤數據注入等底層引擎。并通過提供集成接口（Application Program Interface）完成和其他應用層工具的集成。服務器支持的航空通用總線包括：A664，A429，A825，離散和模擬等[3]。

圖3 通用總線監視器架構

3.2 通用總線監控

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

3.3 ICD配置

ICD配置（ICD Configuration Edit Module，以下簡稱CEM）圖形用戶接口、ICD導入和總線配置。

圖4 通用總線監控的GUI示例

ICD配置提供圖形用戶接口來方便用戶對板卡設備驅動進行傳輸功能配置，支持對各類總線進行配置。

（1）ICD導入

通用總線集成測試平臺的ICD配置支持xml，csv格式ICD文件的導入。其他格式的文件可以轉換成csv或xml格式后進行導入。

（2）總線配置

ICD總線配置主要功能分為三個部分：總線數據編輯、總線板卡配置、多選擇操作。

3.4 數據激勵

數據激勵（Data Injection and Script Module，以下簡稱DISM）允許用戶通過激勵和通用總線測試平臺進行交互，注入、重載或修改總線數據并發送給相關系統，完成軟件或系統接口集成測試。激勵步驟：啟動總線配置、配置板卡傳輸速率、使能板卡（Enable Board）、選擇操作模式、啟動板塊等[4]。

3.5 故障注入

平臺還提供獨有的實時故障注入功能，可在硬件板卡層實現實時故障注入。

3.6 圖形用戶界面

圖5 航電系統通用集成測試平臺硬件架構

通用總線集成測試平臺圖形用戶界面（Graphic User Interface，以下簡稱GUI）為控制整個環境提供集成化的圖形用戶接口。平臺將采用通用的windows GUI設計風格提高操作效率。具體包括：ICD配置界面、數據激勵界面、通用總線監控界面、通用接口服務器界面、狀態日志窗口等[5]。

4 應用示例

通用集成測試平臺硬件包括：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接口卡，以及支持各板卡擴展的工控機。通用總線集成測試平臺硬件框圖如圖5所示。

5 結束語

筆者依據上述設計思路搭建的航電系統通用集成測試平臺已應用于某型號航空電子顯示系統測試中。經應用驗證，該平臺極大的縮減了開發自測試周期，定位問題高效、精準。通過一套設備解決不同總線的LRU設備測試接入，導入ICD靈活，自動化和智能化程度高。這種試驗驗證效率高，交互界面友好，極大減少設計人員動態調整，手動測試的精力消耗。這種具有通用性、智能性和靈活性解決方案為未來民機航空電子顯示控制系統或其他LRU設備的系統驗證提供了一種更為行之有效的手段。