一種IRST-FC紅外搜索跟蹤系統的測試性軟件設計方法

馮思桐 武堅 楊媛媛

摘要：隨著機載嵌入式系統的日益更新，航空電子系統的集成度和復雜度也在逐漸提高，針對機載系統的測試技術要求的更精確，更全面。IRST-FC紅外搜索跟蹤系統FC接口模塊，作為連接前端探測系統的CAN總線接口和后端SPM模塊的重要組成，以往的“黑盒”式的自測試方法以不能滿足測試性要求，該文提出一種改進型IRST-FC接口模塊測試性軟件的設計方法，將IRST-FC接口模塊各個組件的自測試BIT狀態封裝成維護故障報告MFL，并能通過后端SPM模塊以及前端系統的CAN總線接口進行實時獲取。

關鍵詞：紅外搜索跟蹤系統;FC網絡;CAN總線

中圖分類號：TP311? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）13-0070-02

1 引言

現代航空機載嵌入式系統技術發展越來越復雜，而光纖通信FC（Fiber channel）網絡[1]具備高帶寬、高可靠性等特點而在機載網絡系統中被廣泛使用，IRST紅外搜索跟蹤系統FC接口模塊以FPGA芯片為核心進行硬件平臺構建，對外提供1路FC網絡接口，1路Camlink[2]接收端口和1路CAN總線接口，Camlink接口使用標準的接口芯片，作為輸入圖像的數據接口使用，CAN總線接口采用標準CAN2.0B協議[3-4]，實現紅外搜索系統內部功能單元間的控制命令和狀態信息交互，FC網絡接口實現紅外搜索系統與核心主機系統的信息交互，用于傳輸紅外圖像數據、主機控制命令、紅外搜索系統狀態信息等。

隨著航空電子應用環境的要求和復雜度越來越高[6]，對系統測試性需求也日益突出，一個完整的系統測試技術能夠對產品的硬件和軟件進行全方位，實時的測試能夠遍歷系統的全生命周期，提高系統的可靠性和魯棒性。針對IRST-FC接口模塊的設計特點，在系統測試中要求通過后端SPM以及前端探測系統進行IRST-FC接口模塊測試性結果獲取，保證在后端SPM故障或者前端系統故障的情況下，也能靈活獲取到IRST-FC接口模塊的當前狀態。本文設計的測試性系統軟件，能實時支持IRST-FC接口模塊故障記錄管理以及上報功能。

2 IRST-FC接口模塊測試性軟件設計

IRST-FC接口模塊軟件包括Bootloader和應用程序兩部分[5]，其中Bootloader包括維護軟件，應用軟件采用查詢方式進行控制與管理，由設備驅動和管理軟件兩部分構成。本文設計的IRST-FC測試性軟件駐留在驅動軟件的應用管理軟件中，測試軟件對模塊中CPU、SRAM、NVRAM、FLASH以及FIC接口進行檢測，在NVRAM檢測結果正常的前提下將檢測結果記錄到NVRAM中進行管理。上電以后，對CPU、SRAM、NVRAM、FLASH以及FIC接口進行BIT檢測，將檢測結果封裝成8字節的維護故障報告（MFL），發送到前端CAN總線和后端SPM上，具體流程定義如圖1。

如圖1中的軟件設計流程所示，為保證用戶能夠在接收端對IRST-FC接口模塊的狀態進行解析，我們定義的維護故障報告（MFL）格式采用8字節進行編碼，選擇自定義的消息頭來作為報告標識，并定義識別碼表示此時前端或者后端收到的是一條關于維護故障報告（MFL）的消息，按照小端位域編碼使用0/1表示當前設備NVRAM、CPU、RAM、FLASH和FIC接口的狀態，0表示設備正常，1表示設備故障;字節6表示當前自檢測模式，最后一位字節表示當前的消息結束，圖1中上報的一種維護故障報告MFL的格式如表1所示。

對于前端探測系統的CAN總線接口，需要IRST-FC接口模塊將自測試BIT結果周期性地將表1中維護故障報告的內容進行封裝后上報，前端探測系統的數據采集設備可以定時地從總線上獲取到FC接口的狀態信息，前端探測系統采用標準CAN2.0B的總線協議接收來自FC接口的消息，完成解析。

為了方便用戶實時在前端探測系統通過CAN接口解析出FC接口模塊有關CPU，NVRAM以及FIC接口狀態等BIT信息，將表1所示的維護故障報告格式打包封裝成一條標準的CAN消息幀，周期性地上報到前端探測系統，根據標準CAN2.0B信息格式，按照字節順序將8個字節的維護故障報告內容封裝在CAN標準幀的數據位，如圖2所示。用戶可以根據約定好的圖2的維護故障報告格式對收到的CAN消息進行解析，獲取當前狀態。

后端SPM可通過發起通用活動請求的方式來獲取維護故障報告，通用活動請求的格式如下表3所示。根據需要，在后端SPM發起BIT信息獲取請求獲取MFL報告，IRST-FC接口模塊驅動軟件對收到的通用請求進行解析，按照表3的格式內容，發起BIT自檢測，同樣按照表1所示的MFL報告格式對自檢測結果進行封裝，按照FC-ASM[7]協議標準幀格式將MFL報告封裝到有效載荷Payload的前八個字節中，具體的轉換格式如圖3所示。

3 結束語

本文提出了一種IRST-FC紅外搜索跟蹤系統測試性軟件的設計方法。根據IRST-FC的結構特點以及測試性要求進行詳細分析，其次詳細對本文所設計的軟件系統流程進行描述，我們所設計的軟件大大提高了IRST-FC接口模塊的測試性，改變了以往“黑盒子”式的自測試方法，使用戶在實際航電系統應用中，能夠實時根據前端探測系統的CAN總線接口以及后端SPM檢測到IRST-FC有關NVRAM、CPU、FLASH、SRAM以及FIC接口的狀態信息，一旦產品出現故障能夠快速定位并鎖定目標，很大程度上提高了測試性以及穩定性。

參考文獻：

[1] INCITS TR 31-3002.Information Technology-Fibre Channel Avionics Environment （FC-AE）[S].2002.

[2] 陳東成，朱明，郝志成，等.基于FPGA的Camera Link轉HD-SDI接口轉換系統[J].液晶與顯示，2014，29（6）：1065-1070.

[3] Bosch CAN Users Manual Revision 1.2[Z].Robert Bosch GmbH，2000.

[4] 史久根，張培仁，陳真勇.CAN現場總線系統設計技術[M].北京：國防工業出版社，2004.

[5] 李媛媛，胡靖宇，張樹兵，等.DAS-SPM通信接口模塊的設計與實現[J].空間電子技術，2016，13（6）：34-38.

[6] 牛文生.機載計算機技術[M].北京：航空工業出版社，2013.

[7] INCITS TR 31-20020， Information Technology-Fibre Channel Avionics Environment-Anonymous Subscriber Messaging （FC-AE-ASM）[S].2008.

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