机载可编程逻辑器件软件生存周期过程研究

摘 要 本文结合机载可编程逻辑器件软件研制管理过程特点，对其生存周期过程进行了研究，给出了机载可编程逻辑器件软件研制阶段的划分方法，各阶段的输入、输出要求，转段准则等，该研究为后续推进机载可编程逻辑器件软件工程化的实施奠定了基礎。

【关键词】软件工程 PLD软件 生存周期

1 引言

目前机载可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，PLD）软件尚未按照软件工程的方法开展研制和管理工作，这将导致设计数据不完整或缺失，并给装备质量带来巨大风险。为了降低这种风险，应参考软件工程领域内的相关做法及标准，在PLD软件研制过程中引入软件工程的思想，而引入软件工程思想最重要的一步即是开展PLD软件的生存周期过程研究，通过明确研制阶段划分方法、各阶段的输入输出要求等来规范PLD软件研制过程。

2 PLD软件生存周期过程研究

2.1 过程划分

由于PLD软件的设计依附于其所隶属的机载设备，在对其生存周期过程进行划分时，应考虑设备研制的生存周期。在系统过程中，需要将设备/系统的需求分配给软件和硬件，该过程确定系统分配给PLD软件的系统需求，作为PLD软件需求的直接输入，因此，系统过程应引入PLD软件生存周期过程。PLD软件生存周期过程划分为五大过程，主要包括：

（1）系统过程：用于明确系统/设备分配给PLD软件的系统需求。

（2）计划过程：用于定义和协调PLD软件开发、维护和支持过程的工作。

（3）开发过程：产生设计数据和PLD软件产品。

（4）维护过程：产生设备定型/鉴定后PLD软件的维护数据。

（5）支持过程：贯穿系统过程、计划过程、开发过程和维护过程，确保各个过程输出的生存周期数据的正确性、可控性。这个过程包括质量保证、配置管理、验证和确认等活动。

2.2 阶段划分

根据PLD软件生存周期过程划分结果，对各个过程进行细化，结合PLD软件研制流程，将PLD全生存周期划分为如下十个阶段：系统分析与设计阶段、计划阶段、需求阶段、设计阶段、实现阶段、板级验证阶段、验收交付阶段、系统集成阶段、定型/鉴定阶段、使用维护阶段。实现阶段又进一步细化为四个子阶段，即编码阶段、功能仿真、综合布局布线阶段、时序验证阶段。各个过程和阶段的对应关系及每个阶段的输入输出要求见图1。

在图中的实现阶段中，是不断反馈迭代、优化的过程，即在功能仿真，综合、布局布线，时序验证过程中发现的问题都会反馈至编码或更上级阶段，在进行HDL代码纠正优化或设计完善后重新验证再进入后续阶段。本文描述的是研制过程全生存周期阶段的全集，根据不同的PLD软件类型及等级、软件需求的稳定性以及复用模块使用情况等，可对本文生存周期的相关阶段进行剪裁。同时，由于增量开发或各个过程之间的反馈等原因会导致某个阶段被进入、重复进入或修改。

2.3 转段准则

基于上述生存周期过程，对于采用瀑布模型开发的项目，其各阶段的转段准则为本阶段的转出准则和下阶段的进入准则，二者通常一致，转段准则为本阶段的工作产品已固化并通过评审，生存周期资料纳入配置管理。而在实际项目中，通常并非采用严格意义上的瀑布模型，某个阶段的转入准则与其上阶段的转出准则可以不一致，相关的转入和转出准则需要在计划类文件中定义清楚。某个阶段可以基于部分输入开始进入，只要确保本阶段的输入满足本阶段的转入准则即可。

3 总结

本文的研究明确了PLD软件生存周期阶段划分及转段准则，对每个阶段的输入输出要求进行了定义。本文的研究成果，为推进PLD软件工程化提供了保证。

参考文献

[1]RTCA DO-254，Design Assurance Guidance For Airborne Electronic Hardware[S].

[2]GB/T 33781-2017可编程逻辑器件软件开发通用要求[S].

[3]刘桂华.基于FPGA的现代数字系统设计[M].西安电子科技大学出版社，2012.

[4]胡小婷，田泽.基于DO-254的航空集成电路设计保障研究[J].计算机技术与发展，2012，22（08）：189-191.

作者简介

邢薇薇（1986-），女，陕西省西安市人。硕士学位。工程师。主要研究方向为机载软件工程化。

作者单位

中国航空工业集团公司第一飞机设计研究院 陕西省西安市 710089