在航空机载电子领域,飞机管理系统作为飞机平台中的核心系统,提供飞机系统综合所必需的核心架构,处理飞控系统、机电综合管理、系统任务管理等系统顶层任务。飞机管理计算机作为飞管系统的核心处理机,具有研制周期长、价格昂贵、使用资源紧张的特点,而机载软件及关联系统的研发与测试都十分依赖实物硬件台架,使其配套的机载软件不能同步开发及调试,影响软件研制周期及后期软件交付质量。针对上述问题,拟对真实的飞机管理计算机进行虚拟化处理,构建飞机管理计算机虚拟仿真平台,运用该平台对机载软件进行开发测试验证,提升机载软件及关联系统的开发效率。
本论文针对课题实际需求,在Windows环境下运用Simics仿真平台进行飞机管理计算机的控制管理系统虚拟化建模,设计开发一套在架构和功能均高度仿真的虚拟飞机管理计算机控制管理系统模型。该模型具有真实的所有功能,能够加载原生的TA、操作系统和机载应用程序。
本论文研究内容如下:(1)研究计算机系统模拟器技术,Simics工作机制,详细研究了虚拟飞机管理计算机的通信机制、设备模型建模机制、时间队列机制、中断机制、存储机制和同步机制;(2)通过对飞机管理计算机控制管理系统进行功能性与非功能性需求分析,设计出虚拟飞机管理计算机整体架构,并对飞机管理计算机控制管理系统中各设备模型进行建模,包括MPC755核模型的移植、存储器模型、MV64460桥模型和FPGA模型;FPGA模型包括Watchdog模型、离散量/模拟量接口模型和同步接口模型。设计了虚拟综合测试设备(DIF)模型,利用DIF模型对虚拟飞机管理计算机模型进行跨平台的GDB调试,最后结合总线模型,构建成虚拟飞机管理计算机;(3)对飞机管理计算机控制管理系统各设备模型进行功能性测试,验证模型的功能正确性;并结合总线模型对虚拟飞机管理计算机进行集成测试以及整个虚拟飞机管理仿真验证平台的闭环测试,从而验证虚拟模型的功能与性能。对虚拟飞机管理计算机的研究,解决了机载软件与真实硬件不能并行开发测试的弊端,运用该虚拟模型可以提前对机载软件进行开发与试验,提高机载软件及关联系统研制效率,在航空领域具有一定的工程实用价值。
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