面向ARINC653操作系统的综合化航空电子软件代码自动生成方法

综合化航空电子系统(Integrated Modular Avionics, IMA)是一类典型的安全关键系统,具有分布式、异构、计算资源和物理资源强耦合等特征。随着IMA系统趋于复杂化和智能化,系统的功能越来越多地采用软件来实现,如何对这类复杂软件进行建模并自动生成代码成为一个重要挑战。文中提出了一种基于AADL(Architecture Analysis and Design Language)的综合化航空电子系统代码生成方法。首先,提出HMC4ARINC653(Heterogeneous Model Container for ARINC653)属性集扩展,使其具备描述IMA软件架构、异构功能行为和非功能属性的能力;其次,提出IMA模型到C代码及ARINC653系统配置文件的映射规则,并遵守MISRA C安全编码规范,生成的代码能够在ARINC653操作系统上部署并仿真执行;最后,设计并实现了相应的原型工具,以ARINC653操作系统和工业界实际案例,验证了所提方法和工具的有效性。

ARINC653操作系统在机电管理系统中的研究与应用

系统采用基于ARINC653标准的某国产操作系统提供分区调度、分区间通信等操作系统功能,其"时空隔离"机制有效提高了系统的安全性和可靠性。文章详细分析了该系统软件的架构、分区实现及分区间通信过程,为新一代直升机机电管理系统的软件架构提供了思路。

基于分区操作系统的目标机交互工具的研究

现阶段综合化航空电子系统的应用领域和场景日益广泛,在地面状态部署或调试应用软件时,主机端与目标机端的交互需求也随之增加。综合化航空电子系统通常使用基于ARINC653标准的分区操作系统来完成软件时间和空间上的隔离,分区操作系统中采用系统态和用户态的权限划分,从而保证系统程序与应用软件的访问和执行特权。主机端与目标机端的交互使用目标机交互工具。在介绍系统态与用户态的基础上,阐述系统态下目标机交互工具的功能及基本设计原理,并提供一种在用户态下进行目标机交互的解决方案。基于多个项目对该方案进行了实验,验证了其可行性。

ARINC653分区操作系统在综合模块化航空电子系统中的应用

航空电子系统的综合模块化发展对软件系统提出了更高的要求。介绍了基于ARINC653软件规范的分区操作系统的原理、综合模块化航电系统的特点和需求,以该系统中显控子系统软件的设计为例,说明了ARINC653分区操作系统在综合模块化航电系统中的应用价值。

ARINC653多核多分区操作系统的任务调度

随着航空电子系统综合化、模块化的发展,单核处理器已难以满足综合模块化航空电子(Integrated Modular Avionics,IMA)高性能的计算要求,多核处理器逐步在航空电子系统中得到运用。ARINC653作为IMA架构的标准应用接口,如何在满足实时性前提下充分利用多核处理器资源成为ARINC653任务调度的关键。针对航空电子系统任务调度的实时性要求,采用实时任务中的周期性任务模型,提出了一种满足实时性要求的实时多核静态轮转调度算法。该算法通过优化RL(Round Length)轮转参数、任务的权值分配和多核处理器分配策略,减少任务拆分次数,提高多核处理器利用率。仿真结果显示,该算法能够对分区操作系统的任务集合进行高效调度,明显提高多核处理器利用率。

操作系统ARINC653标准符合性验证方法的研究

ARINC 653标准是一种国际流行的多分区操作系统的接口标准,是否符合ARINC 653标准是衡量一个嵌入式实时多分区操作系统是否符合国际主流标准,以及上层应用是否丰富的一个重要因素。如何验证多分区操作系统是否符合ARINC 653一直是嵌入式实时多分区操作系统测试的重点和难点。提出了一种采用C/S结构、基于ARINC 653 Part 3测试标准验证框架的实用多分区操作系统符合性验证方法,方法不需要对操作系统源码进行修改,并且可以根据测试项排序连续测试。实验证明了验证方法的有效性和准确性。

符合ARINC653的多核操作系统任务调度研究

针对航空电子系统不断提升的平台处理需求和降低体积、重量、功耗的要求,多核在机载领域应用已经成为趋势。为解决多核应用引入的不确定性问题,从任务调度的视角,重点讨论了符合ARINC653标准的单核与多核两种模式下的任务调度模型,包含分区调度、进程调度、分区并行调度、进程并行调度以及不同运行模式的差异。结合多核处理器、机载操作系统与机载应用发展现状,给出了航空领域对于多核的应用建议。

基于ARINC653的分区操作系统研究

综合模块化航空电子(Integrated Modular Avionics,IMA)已成为航空应用领域的主流架构和发展趋势,但IMA架构下不同功能或安全等级的应用之间可能会互相影响,威胁到航空器的飞行安全。本文介绍了基于ARINC653标准的分区操作系统的原理、架构和主要功能,以及它对提高IMA系统安全性的重要意义。

数据分发服务中间件在分区操作系统部署方式的研究

航电系统中为了提升系统的安全等级,确保任务执行的确定性,可靠性,设计了遵循ARINC-653规范的操作系统,该操作系统能够实现资源隔离、空间隔离、时间隔离,如何将数据分发服务中间件部署在分区操作系统中,既保证系统的安全性,又保证系统的实时性和灵活性,成为一项挑战。文章将深入探索如何在ARINC-653操作系统上部署DDS,以便在任务和安全关键场景中应用。

基于VxWorks653分区操作系统的IMA设计与实现

综合模块化航电系统(Integrated Modular Avionics System,IMA)在飞机航电设备的研制中逐渐得到应用。为了完整地说明IMA的设计方法,以某型飞机航电系统的升级改进为背景,提出一种基于VxWorks653分区操作系统的IMA方案,首次实现将两个独立分系统的设备集成到一台IMA中,方案对IMA的软件架构、分区任务规划、时间空间资源分配等关键要素进行设计和实现,并建立实验平台。实验数据表明,IMA运行正确,可以实现原有系统的功能,分区之间时间和空间隔离机制工作正常,通信工作正常,具有较高稳定性和可靠性。

基于天脉653操作系统的航空应用软件开发

综合化模块化航空电子系统采用时间和空间分区技术隔离不同的应用软件,其时间和分区的隔离管理依赖于分区操作系统。天脉653是国内自主研发的基于ARINC653标准的强分区实时操作系统,实现了时间和空间的隔离。基于天脉653操作系统,对航空电子系统任务的规划、时间空间资源分配以及分区之间的通信等关键要素进行描述。采用天脉653分区操作系统对应用软件实现空间和时间的隔离处理,提高了航空电子系统的可靠性和可维护性。

基于ARINC 653分区操作系统的程序框架搭建研究

首先,介绍了ARINC 653分区操作系统的主要思想.之后,进行了分区操作系统的搭建准备,包括主机设置和启动目标机两部分.再后,使用Workbench开发工具进行了分区操作系统搭建试验,包括集成工程创建、修改系统配置文件、在分区中编写应用代码并编译生成RAM Payload几个步骤,并对框架程序结构及创建过程中涉及的若干技术点进行了分析.最后,得出了研究结论.

基于Vxworks AE653操作系统的调度表设计方法

VxWorks AE653操作系统是美国风河公司开发的一款高安全性的实时嵌入式操作系统,符合ARINC653标准,支持时间和空间分区划分,分区在操作系统提供的时间片内管理各自的资源,操作系统为各分区提供的时间片需要应用开发人员自己设计。提出了一种分区调度表的设计方法,可以在满足各个分区内任务时间要求的基础上,最大化地利用平台的计算资源。

ARINC 653分区实时系统的主时间框架设计

综合模块化航空电子系统中的ARINC 653标准规定系统采用分区内调度和分区间调度双层调度机制。根据标准,分区内的调度由分区设计者指定,分区之间则按照静态的主时间框架进行调度。如何基于多个分区应用设计用于分区间调度的主时间框架是系统集成阶段需要解决的问题。首先利用可调度分析导出了分区的有界延迟模型参数,进一步将该参数转化为分区的调度参数用于分区间调度。然后进行分区间调度生成主时间框架,提出了最少窗口数目匹配-最佳匹配(MFBF)算法用于减少分区窗口的切换次数。提出的从分区参数推导到分区间调度流程能够基于若干分区应用生成ARINC 653系统的主时间框架。实验结果表明:时间窗口优化算法能有效减少分区窗口切换次数。

安全嵌入式操作系统的构建与配置

针对安全操作系统设计中可重用性和扩展性不强的问题。通过对嵌入式操作系统的安全性和AR INC653框架标准的研究,设计了一套构建方案,实现了可扩展的配置工具,引入了可预测性的安全检验机制,从而有效地通过AR INC653框架标准的安全性和可配置性设计,实现安全的嵌入式操作系统。

一种安全关键的嵌入式实时操作系统内核设计

在研究ARINC-653标准的时空隔离原理基础上,设计并实现一种安全关键的嵌入式实时操作系统。采用微内核设计,通过基于Manifest的任务与分区管理、软硬件结合的分区保护及软件静态验证,提升系统可靠性与可配置性。在PowerPC平台上实现嵌入式实时操作系统内核原型并对其进行功能与性能测试,结果表明该操作系统内核功能完备,满足软硬件分区、栈溢出保护与监测、驱动故障保护等需求,且综合性能优于同类操作系统内核。

嵌入式实时分区操作系统中健康监控机制的设计与实现

在满足ARINC653标准的分区操作系统中,为了防止分区的运行受到其他分区故障的影响,所有分区公用的维护功能都集中在健康监控机制中。本文在深入研究健康监控的基础上,设计并实现了一种基于表驱动,按照系统状态和故障具体类型对故障进行分级处理的健康监控机制实现方法,可以有效地实现故障隔离和恢复。

基于天脉2操作系统的弹载综合电子系统设计与实现

符合ARINC653的嵌入式分区实时操作系统,有效地解决了嵌入式电子系统在综合化后多应用间的资源共享问题,从而得到了广泛的应用。文章以天脉2操作系统为例,描述了分区操作系统的基本架构和主要功能,并在其上设计和实现了弹载综合化演示系统,为后续进一步应用奠定了基础。

嵌入式实时操作系统中系统调用方法的设计与实现

在高安全性的实时操作系统中支持两种运行形态:系统态和用户态。核心OS运行在系统态,应用运行在用户态。为有效保护核心OS的安全,用户态的应用通过系统调用的方式调用核心OS提供的功能接口。笔者在深入研究系统调用的基础上,设计并实现了一种系统调用方法。通过在某嵌入式实时操作系统中的实现,证明该方法是安全的、可行的、有效的。

ARINC653航空电子系统AADL建模技术研究

随着ARINC653系统在我国航空领域的广泛应用,研究ARINC653系统建模方法将为进一步研究基于模型的ARINC653系统可靠性、可调度性分析奠定基础。详细研究了ARINC653系统AADL建模的方法,具体描述了ARINC653系统、分区、进程、进程通信和健康监控等核心元素的AADL建模映射机制,并进行实例说明。