航空电子领域虚拟化技术应用研究

随着航空电子系统承载的应用日趋复杂，飞机对机载设备的计算力和功耗比要求不断提升，这也推 动了嵌入式多核处理器的加速应用和普及。多核处理器在航空电子设备中的深入应用，随之而来的是运行的软 件复杂度急剧上升。随着商用领域嵌入式虚拟化的出现，如何将该技术更有效的应用到航空电子领域，成为必 须要研究的课题。本文结合航空电子本身的特点，概述航空电子多核处理器平台上嵌入式虚拟化的特征及应用 思路，为航空电子领域虚拟化的技术研究提供参考。     

基于机载多核弱序存储模型的共享内存驱动软件设计方法研究

随着航空电子系统承载的应用日趋复杂，飞机对机载计算机的计算力和功耗比要求不断提升，这也推动了嵌入式多核处理器的加速应用和普及。多核处理器在航空电子设备的深入应用，随之而来的是运行其上的软件复杂度急剧上升，面向应用的航电系统设计面临挑战。多核处理器平台由于需要面对并行、指令乱序、资源共享冲突等问题，而目前国内大多数机载嵌入式软件和驱动仍然是基于单核处理器设计和实现的，影响最大的是在机载嵌入式实时操作系统环境下的驱动软件，因此需要充分考虑多核带来的各方面影响，尤其是需要兼顾共享内存等资源的使用冲突和实时高效要求。本文结合机载航电多核处理平台的特点，提出了一种基于机载多核弱序存储模型的共享内存驱动软件设计方法，并基于该方法设计了FC 总线驱动和MBI 总线驱动，项目应用结果表明，设计的驱动程序在多核处理器平台上数据传输正确，验证了方法的正确性和有效性。     

机载嵌入式系统中的多核处理架构研究与分析

与单核处理器相比较，多核处理器在性能、功耗、体积以及重量各方面都有绝对的优势，这使得多核处理器在机载嵌入式系统中的应用成为必然趋势。在分析了航空电子系统的任务特点之后，介绍了两种最常见的多核处理器系统架构：对称多处理（SMP）和非对称多处理（AMP），对这两种系统架构在机载嵌入式系统的应用进行了研究分析，并分析了其关键技术对实时性、安全性和确定性的影响。     

基于QNX的分布式异构仿真平台的实现

QNX作为嵌入式实时操作系统之一,它具有强实时、高可靠性、可剪裁、可配置、可扩充、可移植的特点,支持主流嵌入式处理器,目前主要应用在军事武器装备和航空航天领域.本文从航空电子系统对实时操作系统的要求出发,着重介绍了嵌入式实时操作系统QNX在PC104平台上的移植和配置网络连接通信技术,实现了基于QNX的分布式异构仿真平台,并通过实例验证了QNX的实时通信机制,建立了QNX在航空电子系统中应用的雏形,并给出了下一步工作的重点.     

基于CPCIe高速总线的机载多核计算处理平台

由于中小型飞机航空电子系统对计算处理平台体积、功耗和重量方面的严格限制，有必要对计算处理平台进行高性能、小型化、低功耗的针对性设计。研究了一种基于CPCIe(CompactPCI Express)高速总线和多核处理器的机载计算处理平台架构，攻克了多核处理和CPCIe高速信号完整性在航空电子系统中的适应性问题，设计并实现了一款基于CPCIe高速总线的分布式机载多核计算处理平台，对CPCIe总线信号完整性进行了仿真和测试，最后在航空电子系统中对计算处理平台进行实施验证。相比于传统的联合式架构和综合模块化架构，计算处理平台的性能功耗比分别提升约7倍、5倍，性能体积比分别提升约24倍、2倍，性能重量比分别提升约15倍、1.7倍，可以满足中小型飞机航空电子系统对计算处理平台小型化、低功耗和高性能的需求，具有较好的工程应用参考价值，在航空领域具有广泛的应用前景。     

嵌入式分区操作系统可靠性技术的研究与应用

嵌入式实时多分区操作系统是专门为新一代航空电子系统开发的,是支持综合化航空电子系统的嵌入式实时操作系统,该操作系统是基于分区的高安全、高可靠操作系统,其可靠性决定了运行在其上的应用软件的可靠性。从软件可靠性概念着手,深入研究了嵌入式实时多分区操作系统开发过程中涉及的可靠性设计技术,给出了软件可靠性应用的示例,并研究了操作系统软件研发中使用的可靠性管理方法,对软件的可靠性进行了总结。     

基于多核处理器P2020的综合数据处理模块设计及应用

机载综合数据传输装置是现代航空电子系统的重要组成部分.它能够实现计划数据加载、总线数据记录、音视频压缩数据记录、分系统软件加载等功能.而综合数据传输装置中的综合数据处理模块则是设备的核心部分.Freescale PowerPC 系列产品是一种广泛应用于工业、通信、军事领域的处理器.本文研究了Freescale PowerPC新多核处理器P2020的特点,主要介绍了基于此处理器平台的综合数据处理模块设计,研究其在实际中的应用.     

基于多核处理器P2020的综合数据处理模块设计及应用

机载综合数据传输装置是现代航空电子系统的重要组成部分.它能够实现计划数据加载、总线数据记录、音视频压缩数据记录、分系统软件加载等功能.而综合数据传输装置中的综合数据处理模块则是设备的核心部分.Freescale PowerPC系列产品是一种广泛应用于工业、通信、军事领域的处理器.本文研究了FreescalePowerPC新多核处理器P2020的特点,主要介绍了基于此处理器平台的综合数据处理模块设计,研究其在实际中的应用.     

基于多核DSP的多波形管理设计

在使用多核处理器进行航空电子系统综合化设计时,各波形供应商通常因为各种限制,难以进行波形功能深度综合,因此目前的综合化仅仅是处理资源集中放置,并未很好地发挥多核处理器的效能。本文基于TI 公司多核DSP,设计了一种多波形管理框架,可以将多个无线电波形集中在一个多核DSP 中灵活部署、运行并管理,充分发挥多核处理器运算能力,提高系统资源利用率。     

一种多核分区操作系统的绑定组调度方法

伴随机载计算平台对算力提升的显著需求,综合化模块化航空电子系统(IMA)采用多核处理器和相应的多核分区操作系统成为必然趋势,从而对目前仅适用于单核处理模式的多分区调度算法产生了进一步的能力扩展需求。面向多核处理的多分区调度算法需要在发挥多核处理效能的同时,继续维持机载安全关键系统的实时性和确定性特征。为此,提出一种基于...     

基于分区代理机制的FC通信虚拟化方案设计

随着航电系统的发展,处理平台的集成度逐步提高,多核处理器集成多个应用将是未来应用的趋势。 但在使用多核处理器的系统中,由于多个处理器核并行运行,需要解决通信资源在多个处理器核之间的共享问 题。本文提出了一种基于分区代理机制的FC 通信虚拟化方案设计,可以实现多核架构下多应用、多分区共享 FC 网络接口设备进行通信。     

基于多分区操作系统的多核确定性调度方法设计

为提高多分区操作系统环境下多核处理器的应用带来的操作系统任务调度的确定性,研究了多分环境下多核操作系统结构,从处理器核心和分区的资源分配和分区调度表的时间同步角度出发,采用了静态配置、处理器绑定和时间窗口调度方法,实现了处理器资源的确定性分配,解决了调度表之间的时间同步问题。测试结果表明,方法有效提高了分区环境下多核操作系统任务调度的确定性。     

嵌入式多核操作系统确定性研究

为解决嵌入式多核操作系统确定性问题,详细阐述了计算确定性,重点分析了多核结构引入的不确定性问题。通过研究嵌入式多核操作系统的结构,从共享存储的确定性访问、确定性任务调度、确定性通信等方面提出了解决多核结构带来的不确定性问题的方法。     

浮空器的发展及其对航空电子综合技术的挑战

本文介绍了现代军用和民用浮空器的蓬勃发展,展望了浮空器的广阔发展前景,此外还阐述了浮空器的发展对航空电子综合技术带来的机遇和挑战.对大量浮空器的航空电子系统综合问题进行了研究,包括应用综合、技术综合、地面控制站和用于通信的Ad-Hoc网络.     

一种机载航电设备软件故障监控技术的设计与实现

机载航电设备软件故障监控技术是通过调用操作系统钩子函数、板级支持包中插装代码的方式实现的,可以为设备提供更加全面的故障监控能力,为故障快速定位提供重要依据,提升产品的可维护性.该技术可兼容多种处理器和多种操作系统,具有一定通用性.     

航电系统并行检测过程与检测设备解耦方法

航电系统在使用或升级改造过程中进行可靠性检测是必不可少的。特别是在当前批量航电系统大量投入使用的背景下，迫切需要能高效、快速、准确地对系统进行可靠性检测。由于航电系统安全性要求高，内置检测软件受限，需要外置检测设备通过航电系统指定接口进行检测，检测过程也不允许出现任何泄露等行为。检测设备与具体航电系统耦合，检测过程与具体检测设备耦合，难以实现批量航电系统并行检测。为此，通过引入逻辑检测设备，给出了一种航电系统并行检测分层框架，解决检测设备与被测系统耦合的问题，同时也保证了检测的安全性。通过逻辑检测设备、检测跳转机和被测主机上检测行为的描述，给出了一种面向通用航电系统并行检测的检测设备协同机制，解决检测过程与检测设备耦合的问题，从而支持多个航电系统并行检测。最后，实现了一个通用航电系统并行检测系统，并通过实际应用和实验对比验证所提方法的有效性。     

Firewire in modern integrated military avionics

High performance communications, navigation, and identification (CNI) functions on modern military aircraft are increasingly required for mission readiness. The operation of simultaneous waveforms through an integrated avionics rack of shared resources becomes a test in moving data rapidly from one signal processing stage to the next. The IEEE 1394, or Firewire, is a commercial high bandwidth bus whose 64-bit addressing and maximum 400 Mbits/second throughput satisfies this demanding military avionics interconnect need. The challenge in applying this commercial product to integrated avionics is the requirement to seamlessly add message priority encoding. By having message priorities, the slower strategic communications links will not impair the performance of higher data rate tactical communications, thereby avoiding potentially life-threatening bottlenecks. The flight environment imposes additional challenges to ruggedize the cabling between integrated avionics racks and to utilize the full capabilities of the Firewire bus. A discussion of the physical, data link, network, and transport layers, as used in avionics applications will be done. Additionally, the versatility of 1394 in military avionics with its variable channel sizes, bandwidth on demand, hierarchical addressing, and upgrade to 800 and 1600 Mbps with a 64-bit wide data path, is emphasized. Finally, system maintenance advantages of 1394's hot pluggable features are discussed, with an eye toward cost reduction on the flight line and total operational time of the aircraft avionics systems