本发明专利技术公开了一种全数字综合模块化航电系统，包含主处理板模型、AFDX终端模型、远程数据集中器模型、ARINC664驱动中间件和ARINC429Windows中间件，主处理板模型为航电软件提供了计算运行环境；AFDX终端模型和远程数据集中器模型用于实现航电软件与真实航电设备上的ARINC429接口进行通信的功能；ARINC664驱动中间件用于实现AFDX终端模型接口API与商业网卡驱动之间的映射；ARINC429Windows中间件用于实现远程数据集中器模型对真实ARINC429板卡的驱动。本发明专利技术使航电软件如同在真实目标机环境中一样运行，提高了软件研发的效率。了软件研发的效率。了软件研发的效率。
【技术实现步骤摘要】
一种全数字综合模块化航电系统
[0001]本专利技术涉及航空电子系统仿真与设计技术，特别涉及到飞机航空电子系统的数字化仿真与建模，通过构建全数字综合模块化航电系统，为航电软件提供一个软件虚拟运行平台。
技术介绍
[0002]随着综合模块化航空电子(Integrated Modular Avionics――IMA)在A380、A400M和B787等飞机上的成功应用，航空电子系统综合化的程度不断增强，复杂度也随着增加，随之带来的是航电设备软硬件的研制成本及研制周期的增加。传统的航电系统开发平台包含硬件平台和软件平台，对于硬件平台，通常需要一个比较长的时间来设计板级硬件架构、选片、制板、测试，在软件团队真正有一个可用的平台之前通常需要很多时间。而嵌入式软件的特点就是软件研制周期的大部分时间都需要硬件环境的支持，软件的调试、运行、测试与验证等工作都是需要在真实的硬件环境下完成。同时，嵌入式软件的调试与测试手段也非常有限，硬件器件状态的稳定性直接影响到软件运行的结果。如何可以让软件的研制摆脱对硬件设备的依赖，如何为嵌入式软件的调试提供更多、更强大的手段对提高软件开发的效率尤其重要，由此，为嵌入式航电系统软件开发构建独立的全数字综合模块化航电系统显得非常必要。
[0003]全数字综合模块化航电系统是利用仿真建模工具对基于32位处理器芯片并有相应高速总线接口的高性能IMA平台进行数字化建模与系统级功能仿真，它可以无修改的运行与真实硬件平台一样的目标平台机器代码，并对仿真外设进行IO操作，以实现在全数字综合模块化航电系统上进行航电软件代码的设计、开发、调试、自动化测试以及故障注入等。
[0004]全数字综合模块化航电系统为航电软件开发人员提供了丰富的虚拟计算资源，大大降低了项目开发过程中对真实硬件资源的需求，节省了整个项目开发的资源成本。同时，全数字综合模块化航电系统可以借助建模工具本身提供的强大的调试、开发手段，进一步提升航电软件开发、调试、测试与功能验证的效率，从而提升整个项目的开发效率。
技术实现思路
[0005]针对传统航电系统研制过程中存在的“软件研制进度受制于硬件、调试及故障诊断手段不足、嵌入式软件可移植性差”等问题，本专利技术的专利技术目的在于提供一种全数字综合模块化航电系统，通过对机载综合模块化航电系统IMA进行全数字化建模，为航电应用软件开发人员提供一个独立的、基于PC机环境的软件虚拟运行平台。应用软件在全数字综合模块化航电系统中运行如同在真实目标机环境中一样，大部分的软件功能验证工作前期都可以在全数字综合模块化航电系统中进行，待真实目标机环境就绪后，全数字综合模块化航电系统中运行的软件目标代码可以无缝移植到真实目标机上。通过搭建全数字综合模块化航电系统，使得软件开发和硬件设计可以同步开展，软件开发的进度不用受制于硬件状态，
软件设计中一些潜在的错误和运行时故障可以在全数字综合模块化航电系统上提前暴露出来，从而降低系统风险，提高了系统开发的效率。
[0006]本专利技术的专利技术目的通过以下技术方案实现：
[0007]一种全数字综合模块化航电系统，包含主处理板模型、AFDX终端模型、远程数据集中器模型、ARINC664驱动中间件和ARINC429 Windows中间件；
[0008]主处理板模型为航电软件提供了计算运行环境；
[0009]AFDX终端模型用于实现主处理板模型和远程数据集中器模型之间的按照ARINC664协议进行收发数据；
[0010]远程数据集中器模型用于实现与真实航电设备上的ARINC429接口进行通信的功能，并能按照配置表的要求对ARINC664数据和ARINC429数据进行转换，使得主处理板模型运行的航电软件能够与真实航电设备上的应用软件进行数据通信；
[0011]ARINC664驱动中间件用于实现AFDX终端模型的初始化和加载网络配置表的工作，该ARINC664驱动中间件还实现了AFDX终端模型接口API与商业网卡驱动之间的映射，使得用户能够通过定制的API接口函数驱动商业网卡进行ARINC664数据帧的收发；
[0012]ARINC429 Windows中间件用于实现远程数据集中器模型对真实ARINC429板卡的驱动，实现了全数字综合模块化航电系统与真实航电ARINC429总线网络的接入。
[0013]较佳地，主处理板模型包括了处理器模型、桥芯片组模型、DDR2内存和FLASH存储器模型；
[0014]其中，处理器模型采用商业货架产品PowerPC7448处理器模型，模拟高性能的MPC7448处理器；
[0015]桥芯片组模型是根据芯片手册模拟的Marvell MV64560桥芯片，作为对模拟的MPC7448处理器外围接口的扩展，提供内存控制器模型、系统时钟模型、中断控制器模型、PCI控制器模型、DMA控制器模型、以太网控制器模型、串口控制器模型和复位总线；其中，PCI控制器模型实现了与AFDX终端模型接口的通信功能，通过实现DMA功能，使得AFDX终端模型可以在DMA的管理下直接与内存进行数据交换；以太网控制器模型为处理器模型上运行的航电软件通过以太网调试及对外通信提供支持；串口控制器模型实现了航电软件的打印信息的输出。
[0016]较佳地，AFDX终端模型包含AFDX配置表解析模块、虚拟PCI总线接口模块、ARINC664封包模块、ARINC664解包模块、发送缓存模块、接收缓存模块和冗余管理模块；
[0017]AFDX配置表解析模块提供了配置文件解析功能，将ARINC664总线配置文件中的数据帧的PORT ID、IP地址、虚拟链路VL号、UDP地址提取出来后，设置相应的配置寄存器，以驱动主处理板卡模型进行ARINC664数据帧的收发；
[0018]虚拟PCI总线接口模块支持标准PCI总线通信功能，实现了AFDX终端模型与主处理板模型的连接，而且支持DMA功能，从而能够完成ARINC664数据帧的接收和发送；
[0019]ARINC664封包模块将由上层应用发来的Port ID和数据，根据Port ID查找配置表信息，获得对应的源UDP端口号、源IP、VL、目的IP和目的UDP端口号并逐层进行封装，最终将数据封装为完整ARINC664数据帧，然后再发送到发送缓存模块；
[0020]发送缓存模块用于实现128个VL的缓存区，分别接收由ARINC664封包模块发送过来的ARINC664数据帧，然后在每个VL内部根据ARINC664数据帧内部设定的BAG延迟，设置相
应的事件，由事件充当定时器的功能；发送缓存模块还需要按照每个VL的数据帧发送先后顺序依次给每个发送数据帧添加自己的所在VL的对应SN号码；
[0021]冗余管理模块在AFDX终端模型中起到发送端口和接收端口两个数据帧方向的冗余控制；
[0022]ARINC664解包模块用于从下游冗余管理模块接收ARINC664数据帧后，逐层解包从而获取源UDP端口号、源IP、VL、目的IP和目的UDP端口号，然后按本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种全数字综合模块化航电系统，包含主处理板模型、AFDX终端模型、远程数据集中器模型、ARINC664驱动中间件和ARINC429 Windows中间件，其特征在于：主处理板模型为航电软件提供了计算运行环境；AFDX终端模型用于实现主处理板模型和远程数据集中器模型之间的按照ARINC664协议进行收发数据；远程数据集中器模型用于实现与真实航电设备上的ARINC429接口进行通信的功能，并能按照配置表的要求对ARINC664数据和ARINC429数据进行转换，使得主处理板模型运行的航电软件能够与真实航电设备上的应用软件进行数据通信；ARINC664驱动中间件用于实现AFDX终端模型的初始化和加载网络配置表的工作，该ARINC664驱动中间件还实现了AFDX终端模型接口API与商业网卡驱动之间的映射，使得用户能够通过定制的API接口函数驱动商业网卡进行ARINC664数据帧的收发；ARINC429 Windows中间件用于实现远程数据集中器模型对真实ARINC429板卡的驱动，实现了全数字综合模块化航电系统与真实航电ARINC429总线网络的接入。2.根据权利要求1所述的一种全数字综合模块化航电系统，其特征在于主处理板模型包括了处理器模型、桥芯片组模型、DDR2内存和FLASH存储器模型；其中，处理器模型采用商业货架产品PowerPC7448处理器模型，模拟高性能的MPC7448处理器；桥芯片组模型是根据芯片手册模拟的Marvell MV64560桥芯片，作为对模拟的MPC7448处理器外围接口的扩展，提供内存控制器模型、系统时钟模型、中断控制器模型、PCI控制器模型、DMA控制器模型、以太网控制器模型、串口控制器模型和复位总线；其中，PCI控制器模型实现了与AFDX终端模型接口的通信功能，通过实现DMA功能，使得AFDX终端模型可以在DMA的管理下直接与内存进行数据交换；以太网控制器模型为处理器模型上运行的航电软件通过以太网调试及对外通信提供支持；串口控制器模型实现了航电软件的打印信息的输出。3.根据权利要求1所述的一种全数字综合模块化航电系统，其特征在于AFDX终端模型包含AFDX配置表解析模块、虚拟PCI总线接口模块、ARINC664封包模块、ARINC664解包模块、发送缓存模块、接收缓存模块和冗余管理模块；AFDX配置表解析模块提供了配置文件解析功能，将ARINC664总线配置文件中的数据帧的PORT ID、IP地址、虚拟链路VL号、UDP地址提取出来后，设置相应的配置寄存器，以驱动主处理板卡模型进行ARINC664数据帧的收发；虚拟PCI总线接口模块支持标准PCI总线通信功能，实现了AFDX终端模型与主处理板模型的连接，而且支持DMA功能，从而能够完成ARINC664数据帧的接收和发送；AR...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔杰，康介祥，洪沛，王辉，
申请(专利权)人：中国航空无线电电子研究所，
类型：发明
国别省市：
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