基于模态的IMA处理机验证评估技术研究

王明　解文涛　王卫东　张蕾

摘 要：针对IMA处理机面向航电系统应用任务的支撑能力开展综合验证，介绍了基于模态的IMA处理机综合验证评估的思路和技术。通过验证不同典型模态的系统级模拟应用任务和故障注入，验证评估IMA处理机作为综合处理计算资源平台的软硬件支撑能力。

关键词：IMA 故障注入 验证评估

中图分类号：U461 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）01（c）-0011-03

IMA综合处理机应用于机载航电系统，为航电系统提供公共计算软硬件资源，其承担任务的复杂性和多样性日益加剧，资源共享程度日趋增强，势必要对其作为计算资源平台的软硬件支撑能力进行验证和评估。针对各种典型应用工作模态下，软硬件资源的使用和消耗情况进行早期验证和评估，为系统设计降低早期风险。

1 IMA综合处理机介绍

IMA综合处理机作为机载航电系统的核心计算平台，具备数据处理、存储管理、接口处理、总线传输、FC交换网络通信、图形图像处理、视频综合处理、自检测、智能供电管理以及系统管理等功能。它采用高安全、分区操作系统，为航空电子系统任务综合化提供支持。IMA综合处理机通过运行应用软件，完成各类处理、决策、管理等。

2 综合验证功能需求

综合验证设备用于提供系统级的仿真激励，支持面向应用所需资源的仿真和能力验证测试，提供故障类型的模拟及故障处理，进行控制模态的仿真。验证IMA处理机平台的功能、性能、环境适应能力和性能。主要功能如下。

（1）提供IMA处理机内的典型应用模态测试软件。

（2）对与IMA处理机相关联的典型设备的工作模态、状态转换、处理流程以及典型数据进行仿真，实现对IMA处理机的激励。

（3）提供对IMA处理机注入故障的能力。

（4）提供典型应用模态的仿真控制和监控。

（5）控制仿真器模拟仿真各种外部场景。

（6）实时分析评估处理机在典型应用模态下各个模块计算资源的占用率、实时性、总线网络通信的占用率和出错率等性能。

（7）能验证IMA处理机在典型和极限使用工况下的功能、性能。

2.1 典型应用模态的选取

选取应用级典型模态功能进行模拟应遵循以下原则。

（1）每个应用功能不能跨两个模块运行。

（2）选取对资源消耗最大使用模式。

（3）选取典型应用功能以覆盖所有IMA处理机资源使用为目标。

任务包线上任务阶段可分为：任务阶段1、任务阶段2……任务阶段m等。

典型工作模态有：模态1、模态2……模态n等。

2.2 工作模态与资源使用的关系

梳理典型功能工作模态与计算平台资源使用关系，结果见表1。

在飞行任务包线上，根据每个典型模态，分别启动相应模块上的模拟应用软件，调配所需的模拟器资源，采用最大资源消耗的方式进行能力验证，动态评估相关模块和组件上资源的使用情况，以确定是否符合设计预期；另一方面可以根据需要调整所承担的应用任务，可以分析评估应用任务分配是否合理。基于任务包线典型模态的IMA处理机综合验证示意图见图1。

3 综合验证系统实施关键点

综合验证系统硬件组成示意图如图2所示。

3.1 综合测试验证控制台软件需求

控制IMA处理机平台、测试软件以及各仿真器的运行，记录、分析IMA处理机输出结果，实现测试自动化。功能要求如下。

（1）运行于总控台中，控制管理调度验证设备中的各个测试组件。

（2）配置启动管理加载执行IMA处理机内部的测试验证软件。

（3）实现总控台测试验证界面管理和后台自动测试控制。

（4）监控记录验证全过程的各种数据状态信息。

（5）实时分析显示评估过程，可配置输出测试结果。

3.2 前端仿真器需求

能够对与IMA处理机相关的设备和系统的典型数据与处理流程进行仿真，完成激励模拟以及输出显示，该设备通过测试以太网受控于总控台。前端仿真器软件的典型组成如下。

（1）模拟该类设备的典型工况和数据接口級特性的仿真。

（2）任务执行周期设定和起止时刻控制。

（2）受控于验证总控软件的总体调度配置和控制。

3.3 IMA处理机内部模拟应用软件需求

模拟应用软件用于模拟各种典型应用任务对处理机的资源占用。每种应用软件的基本典型组成如下。

（1）数据/信号/处理资源消耗软件组件。

（2）数据存储资源消耗软件组件。

（3）接口和网络通信资源消耗软件组件。

（4）图形图像处理资源消耗软件组件。

（5）任务执行周期设定和起止时刻控制软件组件。

3.4 IMA处理机内部资源评估软件

资源评估软件驻留在处理机的各个模块内部，实时监控模块资源使用工况，模块评估软件的典型功能包括以下几点。

（1）监控处理器资源的实时动态占用率和状态。

（2）监控通信接口的实时动态占用率和状态。

（3）监控模块内其他资源的实时状态。

（4）受控于验证总控软件的总体调度配置和控制。

4 结语

基于模态IMA综合处理机的综合验证，重点在于分析任务包线中典型应用模态下不同任务与处理机平台中模块组件的关系，开发典型的模拟应用软件和模块评估软件，分析不同典型模态下多任务并发执行对处理机资源的实时占用情况，从而对IMA处理机软硬件资源对应用的支撑能力做出有效的支撑评估。

参考文献

[1] 蒲小勃.现代航空电子系统与综合[M].北京： 航空工业出版社，2013.

[2] 郑军，胡军，柯昌博，等.综合模块化航电软件系统测试方法研究综述[J].计算机应用与软件，2012（5）：163-168.

[3] 马银才，张兴媛.航空机载电子设备[M].北京：清华大学出版社，2012.

[4] 曹全新，王学锋，胡兴荣.航空电子综合仿真系统研究[J].测控技术，2008，27（2）：76-79.

[5] 赵红军，蔡志勇，程海峰.现代飞机航电系统集成验证方法研究[C]//中国航空学会第五届中国航空学会青年科技论坛.2012.