航空电子系统通用集成测试平台的设计

樊谕涵

（中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心，北京，102211）

0 引言

1 平台功能

“航电系统通用集成测试平台”在软件开发生命周期的早期提供软件集成的环境，从而降低软件开发的成本；减少后期软/硬件、系统接口集成的风险。同时，平台的可拓展性提供了软件开发阶段就可以对系统层面接口控制数 据（Interface Control Data，简称ICD）进行测试和验证，极大的降低后期系统集成的风险和成本，能为项目的最终顺利完成奠定良好的技术基础。

2 平台架构

2.1 通用接口服务器（GIO Server）

通用接口服务器采用的架构如图2所示。

图1 航电系统通用集成测试平台架构

图2 通用接口服务器架构

通用接口服务器可以管理和发送所有的飞机接口总线数据到仿真应用或真实LRU设备。通过定制化脚本语言的API来控制图像用户接口（Graphic User Interface，简称GUI）和数据分析软件等应用。针对不同测试需求，只需要考虑：IO板卡设计、驱动程序开发和工作台装配即可满足测试应用的通用性和时效性。通用接口服务器的核心“Avionics Driver Paradigm”使显示控制系统的测试需求可分解到模块级。

2.2 通用总线监控

航电系统是通过总线数据驱动的，总线监控的基本功能架构如图3所示。

通用总线监控提供基于时间同步的总线数据监控和分析；支持多种航空通用总线协议解析；支持原始数据和ICD数据格式解析监控；支持数据过滤设置显示；支持数据记录、回放和绘制，支持存储、导入和导出等[2]。

通用总线监控的用户界面应用作为主要的人机交互的接口，完成所有的功能操作交互；通用总线监控的各功能模块运行在后台，作为用户界面应用的功能支撑，实现通用总线监控的所有监控和分析具体功能；数据编码和解码按照不同总线协议和操作命令完成总线数据的打包或解包功能；数据收集完成历史数据流缓存，保证数据监控的实时性；数据采集完成对总线数据的采集。

2.3 应用工具集

2.3.1 图形用户接口

图形用户接口提供通用总线集成测试软件的集成操作环境，主要的集成测试操作可以通过图形用户接口完成或调起。简洁、友好和高效图形用户接口的最终需求。

长期以来，供水行业一直被视作公益性事业，产品实行低价销售，依靠政府补贴维持简单再生产，缺乏融资能力，而政府财政用于供水行业的投资却极为有限。同时，由于供水行业目前属亏损或微利产业，企业的进入和经营行为又受到政府的诸多行政干涉，因此难以吸引外来投资进入供水行业。这些因素综合影响的后果导致供水行业投资严重不足，制水设备严重老化，输水管网陈旧，失修失养现象严重，造成自来水供应的紧张状况。

2.3.2 ICD 配置

ICD配置提供通用总线集成测试平台ICD数据的编辑、导入和导出。

2.3.3 数据激励

数据激励提供基于总线数据的信号激励、信号运行和基本调试功能。

3 平台功能

3.1 通用接口服务器

通用接口服务器是通用总线集成测试平台的核心。实现仿真和LRU的交互、总线数据的存储和传输、总线数据和工程单位的转换、激励信号产生和错误数据注入等底层引擎。并通过提供集成接口（Application Program Interface）完成和其他应用层工具的集成。服务器支持的航空通用总线包括：A664，A429，A825，离散和模拟等[3]。

图3 通用总线监视器架构

3.2 通用总线监控

通用总线监控（Generic Bus Monitor Module，以下简称GBMM）是通用集成测试平台的重要组成部分。主要功能包括捕获不同层次的数据流，依据需要的格式监控显示总线数据、基于捕获的数据提供辅助分析功能；GBMM还可以定义收到接口的payload格式，这种能力使数据可以按照ICD定义（有意义的）的格式进行显示，方便用户理解分析；并生成可以导出的日志文件，方便后期线下数据分析。

3.3 ICD配置

ICD配置（ICD Configuration Edit Module，以下简称CEM）图形用户接口、ICD导入和总线配置。

图4 通用总线监控的GUI示例

ICD配置提供图形用户接口来方便用户对板卡设备驱动进行传输功能配置，支持对各类总线进行配置。

（1）ICD导入

通用总线集成测试平台的ICD配置支持xml，csv格式ICD文件的导入。其他格式的文件可以转换成csv或xml格式后进行导入。

（2）总线配置

ICD总线配置主要功能分为三个部分：总线数据编辑、总线板卡配置、多选择操作。

3.4 数据激励

数据激励（Data Injection and Script Module，以下简称DISM）允许用户通过激励和通用总线测试平台进行交互，注入、重载或修改总线数据并发送给相关系统，完成软件或系统接口集成测试。激励步骤：启动总线配置、配置板卡传输速率、使能板卡（Enable Board）、选择操作模式、启动板块等[4]。

3.5 故障注入

平台还提供独有的实时故障注入功能，可在硬件板卡层实现实时故障注入。

3.6 图形用户界面

图5 航电系统通用集成测试平台硬件架构

通用总线集成测试平台图形用户界面（Graphic User Interface，以下简称GUI）为控制整个环境提供集成化的图形用户接口。平台将采用通用的windows GUI设计风格提高操作效率。具体包括：ICD配置界面、数据激励界面、通用总线监控界面、通用接口服务器界面、状态日志窗口等[5]。

4 应用示例

通用集成测试平台硬件包括：PCI接口的ARINC 664千兆接口卡、ARINC 429板卡、ARINC 825板卡、离散量采集卡和以太网接口卡，以及支持各板卡扩展的工控机。通用总线集成测试平台硬件框图如图5所示。

5 结束语

笔者依据上述设计思路搭建的航电系统通用集成测试平台已应用于某型号航空电子显示系统测试中。经应用验证，该平台极大的缩减了开发自测试周期，定位问题高效、精准。通过一套设备解决不同总线的LRU设备测试接入，导入ICD灵活，自动化和智能化程度高。这种试验验证效率高，交互界面友好，极大减少设计人员动态调整，手动测试的精力消耗。这种具有通用性、智能性和灵活性解决方案为未来民机航空电子显示控制系统或其他LRU设备的系统验证提供了一种更为行之有效的手段。