飞机管理系统总线测试技术研究

随着IEEE-1394总线技术的快速发展，其被大量应用于航天和航空领域［1］。普通1394总线具有速度快、传输距离远、能实现点对点传输、具有确定性和实时性和支持“热插拔”等特点；但是由于其是由民用电子发展而来的，不具备高可靠性、高确定性的功能，无法满足飞机管理系统总线的要求［2］。为实现高带宽、高可靠性和高确定性的要求，美国汽车工程师协会（Society of Automotive Engineers，SAE）对 IEEE-1394b 增加了 AS（Aerospace Standard）5643标准协议，即《用于军事和飞行器应用的1394b接口需求》（SAE AS5643协议）。本文搭建了符合SAE AS5643协议的1394b总线仿真测试系统，完成对飞机管理系统1394b总线测试技术研究。

1 飞机管理系统总线拓扑结构

典型的飞机管理系统1394b总线采用3个余度设计，余度之间通过交叉通道数据链路（Cross Channel Data Link，CCDL）的方式连接［3］。每个余度由3条总线构成，每条总线包括1个控制节点（CC）和多个远程节点（RN）功能点，各总线之间相互独立通信。每条总线可采用环形和树形结构，环形（Bus1和Bus2）可实现一次节点故障时正常工作。典型的飞机管理系统1394b总线拓扑结构如图1所示。

2 SAE AS5643协议

SAE AS5643协议是面向航天航空领域的总线协议，是在IEEE-1394b基础上形成的，通过对IEEE-1394b标准进行可靠性、确定性限制，满足航天航空领域的需求［4］。通信可靠性约束和限定包括纵向奇偶校验、健康状态字、心跳字、CC分支状态字。通信的确定性约束和限定包括网络拓扑预分配、强制根节点、带宽预分配、STOF包同步、使用异步流数据包、静态分配通道号、匿名签署消息。典型的基于STOF包同步示意图如图2所示。

图1 典型的飞机管理系统1394b总线拓扑结构

3 1394b总线测试技术研究

1394b总线作为一种高带宽、低延迟的总线通信协议，搭建飞机管理系统1394b总线仿真测试的最小系统，满足1394b总线协议通信功能、性能的测试，为研究1394b总线测试提供基础保障条件。

3.1 组成

1394b总线仿真测试系统连接如图3所示。该系统是由1个三节点仿真卡、2个单节点仿真卡组成基本的网络拓扑，用来模拟飞机管理系统总线节点通信。

3.2 工作原理

从协议层考虑，所有数据发送均采用异步流格式数据包，并使用逻辑通道号对各个基本通信单元进行寻址，保证所有节点地址不受拓扑变化的影响；同时，增加VPC和SVPC等校验措施，既保证数据传输的实时性，又保证数据传输的准确性。CC通过广播STOF包对网络进行同步，并将STOF包发送时间作为本周期的起始时间。STOF包中包含特定信息，RN接收到STOF包后，判断STOF包周期的合法性，如果为合法STOF包，则将接收到的STOF包的时间作为周期起始时间。CC和RN的各条消息均在以本身的周期起始时间开始计时的偏移处发送，避免消息冲突［5］。

图2 典型的基于STOF包同步的示意图

图3 1394B总线仿真测试系统连接示意图

3.3 测试研究

1394b总线仿真测试系统主要用于飞机管理系统1394b总线的模拟仿真及测试任务，实现总线通信、协议分析、总线监控、拓扑显示、节点仿真、故障注入和检测等功能。本节主要采用错误注入的方式进行测试技术研究［6］。

3.3.1 STOF包错误注入。STOF包发送是否注入错误（CC功能专用），可设置内容有VPC错误、数据头CRC错误、数据体CRC错误。监控模式下STOF包错误注入显示如图4所示。

图4 监控模式下接收消息显示图

第一，VPC错误。选中VPC错误选项，同时对bit0-bit31按位进行错误注入，如果该位选中则此位VPC将出现错误。第二，头CRC错误。设置STOF包是否出现头CRC错误。第三，体CRC错误。设置STOF包是否出现数据体CRC错误。第四，注入周期数。设定对STOF错误注入的周期数量。

鼠标点击“错误注入”，此时设置的错误条件生效。发送的STOF包将持续出现错误，除非出现以下情况：点击了“错误清除”按钮；节点停止运行并进行复位；故障注入周期数已经达到“注入周期数”设定的数值。

3.3.2 消息错误注入。选择要进行错误注入的消息，如果节点没有发送消息，“消息选择”框将显示为空，否则将以消息ID的形式列出当前节点发送所有消息，监控模式下消息错误注入显示如图5所示。

第一，头CRC错误。设置对应消息是否出现头CRC错误。第二，体CRC错误。设置对应消息是否出现数据体CRC错误。第三，VPC错误。选中VPC错误选项，同时对bit0-bit31按位进行错误注入，如果该位选中则此位VPC将出现错误。

文章来源：《测试技术学报》 网址: http://www.csjsxbzz.cn/qikandaodu/2021/0301/548.html