段海軍,陳　福,郭　勇,韓春陽

(中航工業(yè)西安航空計算技術(shù)研究所 19室,陜西 西安　710065)

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基于ASAAC標(biāo)準(zhǔn)的BIT軟件架構(gòu)設(shè)計

段海軍,陳福,郭勇,韓春陽

(中航工業(yè)西安航空計算技術(shù)研究所 19室,陜西 西安710065)

摘要為檢測和定位航空電子系統(tǒng)的故障,研究了ASAAC標(biāo)準(zhǔn)和自動測試技術(shù)。參照ASAAC標(biāo)準(zhǔn)的多級結(jié)構(gòu),將自測試系統(tǒng)分為節(jié)點級、子系統(tǒng)級和系統(tǒng)級三級測試,每一級分別設(shè)計了上電自測試、周期自測試和維護自測試,實現(xiàn)了對系統(tǒng)各個運行階段及不同層次的測試。該系統(tǒng)不僅能檢測系統(tǒng)的硬件狀態(tài),還能檢測軟件的啟動和運行狀態(tài),提高了航空電子系統(tǒng)的自檢測能力。

關(guān)鍵詞ASAAC;自測試;故障測試

現(xiàn)代戰(zhàn)斗機的作戰(zhàn)任務(wù)和作戰(zhàn)環(huán)境越來越復(fù)雜,航空電子系統(tǒng)的復(fù)雜度隨之增長,針對系統(tǒng)的測試技術(shù)需求也日益突出[1]。系統(tǒng)測試技術(shù)應(yīng)能夠?qū)ο到y(tǒng)的硬件和軟件進行全方位的測試,并貫徹于系統(tǒng)的整個生命周期,從設(shè)計、生產(chǎn)到最后的應(yīng)用,能降低生產(chǎn)和維護的成本,縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期,提高系統(tǒng)的可靠性,同時使系統(tǒng)擁有良好的用戶界面[2-6]。

BIT是航空電子設(shè)備檢測故障的重要手段,在改進系統(tǒng)的可靠性和安全性方面發(fā)揮著重要的作用[7-8]。BIT是系統(tǒng)或者內(nèi)部提供的自動測試能力,不依賴于任何的外部設(shè)備,且對系統(tǒng)的運行不會造成影響,適合用于系統(tǒng)的在線測試。

傳統(tǒng)的BIT偏重于系統(tǒng)硬件檢測,較少提及軟件功能測試和軟件運行狀態(tài)的監(jiān)控。結(jié)合綜合化模塊化航空電子系統(tǒng)的特點,參照ASAAC標(biāo)準(zhǔn),將BIT為節(jié)點級、子系統(tǒng)級、系統(tǒng)級三級測試,每一級均設(shè)計了上電自測試、周期自測試和維護自測試,不但能檢測系統(tǒng)的硬件狀態(tài),同時還可監(jiān)控軟件的運行狀態(tài),完成系統(tǒng)整個運行周期的軟硬件測試。

1ASAAC標(biāo)準(zhǔn)

ASAAC標(biāo)準(zhǔn)定義的系統(tǒng)管理采用了分層的結(jié)構(gòu),將系統(tǒng)分為3層,由下到上依次是資源層RE(Resource Element)、綜合區(qū)域?qū)覫A(Integration Area)和飛機層AC(Aircraft)[9]。RE是最底層的管理實體,管理單一的進程單元;IA級是多個應(yīng)用的邏輯組合,其管理一個或多個RE級;AC是最頂層的管理者,控制并監(jiān)控整個航空電子系統(tǒng)的運行,如圖1所示。

圖1　ASAAC標(biāo)準(zhǔn)定義的分層結(jié)構(gòu)

2自測試系統(tǒng)

BIT是系統(tǒng)或者設(shè)備內(nèi)部提供故障檢測、故障隔離的自動測試能力。根據(jù)BIT啟動的方式,可分為3種:上電自測試PUBIT(Power-Up-BIT)、維護性自測試MBIT(Maintenance-BIT)[9]和周期自測試PBIT(Periodic-BIT)。系統(tǒng)上電后,PUBIT自動運行,對系統(tǒng)的硬件和軟件功能進行全面測試,判斷系統(tǒng)是具備正常工作的能力;系統(tǒng)正常運行中,運行PBIT,對系統(tǒng)的軟硬件功能進行周期性的檢測,判斷系統(tǒng)是否發(fā)生故障;MBIT是由用戶啟動對系統(tǒng)檢測,用戶根據(jù)飛機的實際情況啟動MBIT檢測軟硬件功能[10]。

依據(jù)ASAAC標(biāo)準(zhǔn)的層次架構(gòu),對系統(tǒng)的檢測,不但需要檢測每個RE節(jié)點的硬件功能和軟件功能,還需檢測每個IA級的軟件和硬件功能,最終完成AC級的檢測。因此,將自測試系統(tǒng)分為三級,分別是模塊級、子系統(tǒng)級、系統(tǒng)級,每一級又根據(jù)自檢測的不同種類,包含PUBIT、PBIT和MBIT[11],如圖2所示。

圖2　分層的BIT工作圖

2.1模塊級自檢測

模塊級PUBIT:系統(tǒng)上電后,模塊級上電BIT自動運行,對本模塊的硬件資源和軟件啟動情況進行測試。測試本模塊所有的硬件資源,包括CPU、NVRAM、RAM、中斷等基本的硬件資源,還包括RS232、RS422、1394B的串口設(shè)備和總線設(shè)備等,該測試結(jié)果能全面的反應(yīng)該模塊的硬件情況。PUBIT與剛啟動的應(yīng)用程序交互,判斷應(yīng)用程序是否正常啟動,達到監(jiān)控應(yīng)用程序啟動狀態(tài)的目的。

模塊級BIT對RS232、RS422、1394B只能進行簡單的測試,并不能徹底的測試其狀態(tài)是否正常,這類設(shè)備的測試需外部設(shè)備給出相應(yīng)的輸入;對軟件測試也只能測試軟件是否正常啟動,而不能確定軟件是否能完成相應(yīng)的功能。

模塊級PBIT:系統(tǒng)正常運行時,模塊級PBIT對本模塊的硬件資源進行周期性的檢測,并監(jiān)控模塊上程序的運行狀態(tài)。PBIT對模塊的測試原則是不能影響系統(tǒng)的正常運行,因此只測試了模塊的部分硬件資源,包括CPU、NVRAM、RAM等基本的硬件資源。PBIT通過與應(yīng)用程序的周期性交互,監(jiān)控本模塊上應(yīng)用程序的運行狀態(tài),達到監(jiān)控應(yīng)用程序的目的。

模塊級MBIT:模塊級MBIT響應(yīng)上一級MBIT的命令完成對本模塊硬件資源的檢測和軟件運行狀態(tài)的監(jiān)控,并把檢測的結(jié)果返回給上一級MBIT。接收到上一級的MBIT的命令后,對本模塊的CPU、NVRAM、RAM等硬件資源檢測,查詢本模塊應(yīng)用軟件運行狀態(tài),并將最終的結(jié)果上報給上一級MBIT。

2.2子系統(tǒng)級自測試

子系統(tǒng)PUBIT:子系統(tǒng)PUBIT是對該子系統(tǒng)內(nèi)部所有的硬件資源和軟件啟動情況的測試,依賴于直接隸屬于該子系統(tǒng)的模塊級PUBIT和子系統(tǒng)PUBIT的結(jié)果。子系統(tǒng)上電后,查詢直接隸屬于該子系統(tǒng)的所有模塊級PUBIT和子系統(tǒng)級PUBIT的結(jié)果,獲取子系統(tǒng)的硬件資源健康狀態(tài)和應(yīng)用軟件啟動情況。子系統(tǒng)的PUBIT上電后,對子系統(tǒng)內(nèi)部軟硬件資源的分配有著重要的意義,根據(jù)模塊或子系統(tǒng)的健康狀態(tài),調(diào)整其承擔(dān)的角色,將故障對系統(tǒng)所造成的影響降到最低。

子系統(tǒng)PBIT:子系統(tǒng)PBIT是對子系統(tǒng)正常工作時硬件資源測試和軟件運行情況的監(jiān)控,子系統(tǒng)PBIT周期性的查詢隸屬于該子系統(tǒng)的所有模塊的周期BIT結(jié)果,從而獲取子系統(tǒng)的健康情況。

通過子系統(tǒng)的周期性測試,可了解子系統(tǒng)內(nèi)各個模塊或者子系統(tǒng)硬件資源狀態(tài)和軟件運行情況,在發(fā)現(xiàn)模塊或者子系統(tǒng)發(fā)生故障后,重新分配子系統(tǒng)內(nèi)部的資源,將故障對系統(tǒng)所造成的影響降到最低。子系統(tǒng)PBIT為1+1模塊備份的主從切換和子系統(tǒng)內(nèi)部的重構(gòu)提供了重要依據(jù)。

子系統(tǒng)MBIT:子系統(tǒng)MBIT是由上一級MBIT啟動,對該子系統(tǒng)內(nèi)所有模塊和子系統(tǒng)的軟硬件資源進行檢測。子系統(tǒng)接收到上一級的MBIT命令后,向直接隸屬于該子系統(tǒng)的所有模塊和子系統(tǒng)發(fā)出MBIT命令,并收集返回的測試結(jié)果,上報給上一級MBIT。

2.3系統(tǒng)級自測試

系統(tǒng)級PBIT:系統(tǒng)級PUBIT能反映整個航空電子系統(tǒng)的上電狀態(tài),通過查詢各個子系統(tǒng)的上電BIT的結(jié)果,得出系統(tǒng)總體的上電狀況。該結(jié)果對航空電子系統(tǒng)有著重要意義,在某些重要的功能無法實現(xiàn)時,及時給飛行員發(fā)出警告,并進入應(yīng)急工作模式。

系統(tǒng)級PBIT:系統(tǒng)級周期BIT能反映整個航空的電子系統(tǒng)的運行狀態(tài),通過周期性的查詢各個子系統(tǒng)的周期BIT的結(jié)果,得出系統(tǒng)總體的運行狀態(tài)。該結(jié)果對航空電子系統(tǒng)有著重要意義,在某些重要的功能發(fā)生故障時,及時給飛行員發(fā)出警告并采用相應(yīng)的措施避免災(zāi)難發(fā)生。

系統(tǒng)級MBIT:由用戶向航空電子系統(tǒng)發(fā)出測試命令,系統(tǒng)級MBIT響應(yīng)用戶的命令,向直接隸屬于該系統(tǒng)的所有模塊和子系統(tǒng)發(fā)出MBIT的測試命令,并將最終的結(jié)果返回給用戶。

2.4PUBIT、PBIT和MBIT的對比

PUBIT、PBIT和MBIT在系統(tǒng)運行的不同階段對系統(tǒng)進行測試,測試的軟件和硬件資源不盡相同,如表1所示。

表1　PUBIT、PBIT和MBIT的對比

3結(jié)束語

本文研究了ASAAC標(biāo)準(zhǔn)和自動測試技術(shù)。依照ASAAC標(biāo)準(zhǔn),將自測試分為系統(tǒng)級、子系統(tǒng)級和模塊級,每一級又分別包括PUBIT、PBIT和MBIT,覆蓋了系統(tǒng)飛行及地面維護狀態(tài)下各個部件、各個階段的自測試需求。該自檢測系統(tǒng)不僅能測試系統(tǒng)的硬件資源,還可以監(jiān)控軟件的運行狀態(tài),提高航空電子系統(tǒng)的自檢測能力。

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BIT Software Architecture Design Based on ASAAC Standard

DUAN Haijun,CHEN Fu,GUO Yong,HAN Chunyang

(Room 19,AVIC Xi’an Aero Institute of Computing Technology,Xi’an 710065,China)

AbstractThe technology of built-in-test and ASACC standards are studied for fault detection and location in the aviation electronic system.According to the multilevel structure of ASSAC standard,the system can be divided into node level,subsystem level and system level.Each level contains power up built-in-test,periodic built-in-test and maintenance built-in-test for the implementation of test of each phase in the system.The self detection system detects both the hardware state of the system and the starting and running state of the software,thus improving the self-detection ability of the airborne electronic system.

KeywordsASAAC;built-in-test;fault test

doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2016.05.037

收稿日期:2015-10-20

基金項目:國家重大專項基金資助項目(2012ZX01041-002;2012ZX01041-003;2012ZX01041-006);國家航空科學(xué)基金資助項目(2013ZC31003;2013ZC31005)

作者簡介:段海軍(1986—),男,碩士研究生。研究方向:計算機軟件與理論等。陳福(1984—),男,碩士研究生。研究方向:嵌入式軟件開發(fā),軟件工程化等。

中圖分類號TP277;V243

文獻標(biāo)識碼A

文章編號1007-7820(2016)05-139-03