飞管计算机是飞管系统的核心组件,辅助机载软件完成开发、调试和测试。频繁地使用或偶尔地操作不当都会造成飞管计算机的损坏,缩减飞管计算机的使用寿命,增加软件开发成本。采用全虚拟化技术能够解决上述问题,但如何改进设备模型虚拟化设计,保证虚拟模型的运行速度接近真实物理设备是全虚拟化技术的难点。针对该技术难点,本论文进行以下研究工作:
(1)分析虚拟飞管计算机仿真平台,对飞管计算机通用串行总线的功能与非功能的需求进行分析。
(2)研究现有的几种嵌入式虚拟化建模平台,结合课题的需求对上述平台进行对比分析,选择Simics作为本论文的虚拟化建模平台,对Simics平台建模机制与特性进行研究。
(3)研究已有的总线通信方式虚拟化技术,重点分析两种常用的虚拟化技术:一种是基于网络的总线通信方式虚拟化技术,另一种是基于反射内存的总线通信方式虚拟化技术。本论文结合上述两种虚拟化技术的优势与不足,给出基于DDS中间件的总线通信方式虚拟化技术,该技术弥补基于网络的总线通信方式虚拟化技术的不足,为飞管计算机通用串行总线虚拟化设计的改进提供支持。然后对以往的总线设备模型虚拟化技术进行研究,分析集成式与分布式设备虚拟化技术的优势与不足。最后对总线时间队列虚拟化技术、同步虚拟化技术以及分层虚拟化技术进行研究,为飞管计算机通用串行总线的虚拟化设计提供技术路线。
(4)结合Simics平台与总线虚拟化技术,本文按照技术路线实现飞管计算机通用串行总线的虚拟化设计,并采用分层虚拟化技术在Simics平台完成各功能模块的虚拟化搭建。
(5)设计并搭建虚拟飞管计算机通用串行总线的测试环境,完成虚拟化飞管计算机的集成测试与验证,然后对虚拟飞管计算机通用串行总线的功能与非功能进行测试与验证。本论文对以往总线的虚拟化设计进行改进,完成飞管计算机通用串行总线的虚拟化设计与实现,并实现虚拟飞管计算机的集成,为机载软件开发人员提供了一套软件研发的虚拟飞管计算机仿真平台,在航空领域具有一定的工程实用价值。
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