一种航空电子通用计算平台的制作方法

1.本发明属于航空电子技术领域，涉及一种航空电子通用计算平台。


背景技术：

2.随着航空电子技术的发展，航空电子系统中为系统应用提供处理资源的计算机模块出现了多种多样的架构。在物理形态方面，计算机模块出现了遵循arinc600标准、asaac标准、vita标准等多种标准的物理形态。然而，在计算架构方面，并没有标准可遵循。多数情况下，计算机模块的架构是根据某种特定的飞机型号要求搭建出来的，造成由于计算架构不统一，很难实现计算机模块的复用，造成类似功能需求的计算机模块重复设计，不利于提高计算机模块的可靠性。
3.航空电子系统的计算机模块主要任务是为系统应用提供高效的处理资源，并通过高速网络与系统内其他设备或其他系统进行数据交换。随着航空电子系统复杂度的增加，计算机模块向高度综合化方向发展，同时向标准化方向发展。针对航空电子系统应用的不同需求，面向标准化发展，同时提高计算机模块的可靠性，形成统一的计算机架构是当前航空电子系统通用化计算机技术的难题之一。


技术实现要素：

4.本发明的发明目的在于提供一种航空电子通用计算平台，提出“软件定义硬件”的核心思想，通过构建通用的计算架构，结合层次化软件设计方法，形成一种可以快速驻留不同系统应用软件的计算机模块，既能适应航空电子系统不同系统应用的资源需求，又能满足计算机模块通用化、标准化发展需求，同时可提高计算机模块的可靠性。
5.本发明的发明目的通过以下技术方案实现：
6.一种航空电子通用计算平台，硬件架构包含核心处理部件、网络接口部件和通用电源接口部件；
7.核心处理部件采用多核soc的高集成度处理器，并设计成基于标准的子卡形式，核心处理部件上集成了航电系统应用对不同处理资源的需求，并将各种处理资源需求转换化通用处理标准对处理资源进行访问，不同航电系统应用只需要通过配置对应的处理资源需求即可实现不同的处理功能；
8.网络接口部件采用可编程逻辑器件实现，集成了航电系统应用对不同网络资源的需求，并将各种网络需求转换为通用网络标准对网络资源进行访问，不同航电系统应用只需要通过配置对应的网络资源需求即可实现不同的网络通信；
9.通用电源接口部件提供电源处理、接口转换功能，并连接核心处理部件和网络接口部件。
10.上述航空电子通用计算平台的软件架构分为五层：可移植应用软件层、传输服务层、平台特定服务层、接口服务层、操作系统层；
11.可移植应用软件层：由一系列可移植的按照统一标准设计的航电应用软件组件组
成，提供航空电子系统业务能力。
12.传输服务层：将应用软件所需要的数据按照一定协议格式进行数据块的分发和格式转换；
13.平台特定服务层：将应用数据与总线接口定义数据解耦，通过标准接口进行数据传递；
14.接口服务层：接口服务将底层设备驱动转换为标准接口服务，底层接口硬件更换时不影响上层应用；
15.操作系统层：提供符合标准的嵌入式实时操作系统、通用应用访问接口，为应用提供基本运行支撑。
16.本发明的有益效果在于：
17.1.该航空电子通用计算平台架构设计方法采用正向设计的方法，涵盖了硬件架构、软件架构，构建了通用的计算平台架构。
18.2.该通用计算平台架构可以实现标准化、通用化、系列化发展，有利于提升航空电子系统计算机模块的可靠性，提升航电系统应用开发效率，降低航空电子系统成本。
附图说明
19.图1航空电子通用计算平台的硬件架构框图；
20.图2航空电子通用计算平台的软件架构框图。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
22.由于航空电子系统的生命周期很长，随着计算机技术的发展，不同型号的飞机在设计时可能已经跨越十几年。但是，由于其他系统的发展与计算机技术的发展并不同步，新的计算机设计时需要兼容原有型号的需求，又要能提供先进的计算机平台。要求计算机平台的核心处理部件能够支持原位更新换代并能保证应用软件的无缝移植。与外部进行数据交换的总线网络包括光纤通道、时间触发以太网等能够原位迭代更新。因此，航空电子通用计算平台的典型需求包括三方面：
23.1)核心处理部件支持原位替换；
24.2)通信网络接口支持迭代更新；
25.3)处理平台软件执行环境支持系统应用无缝移植。
26.本实施例所示的一种航空电子通用计算平台，其硬件架构基于“软件定义硬件”思想，包含核心处理部件、网络接口部件和通用电源接口部件，参见图1所示，可以满足核心处理部件支持原位替换和通信网络接口支持迭代更新。
27.核心处理部件采用多核soc的高集成度处理器，并设计成基于标准的子卡形式。基于soc架构的核心处理部件上集成了航电系统应用对不同处理资源的需求，并将各种处理资源需求转换化通用处理标准对处理资源进行访问，实现高度综合化、通用化设计。不同航电系统应用只需要通过配置对应的处理资源需求即可实现不同的处理功能，不需要更换底层硬件资源，从而可以支持不同系统应用类型和支持原位替换。
28.网络接口部件采用可编程逻辑器件实现，集成了航电系统应用对不同网络资源的
需求，并将各种网络需求转换为通用网络标准对网络资源进行访问，不同航电系统应用只需要通过配置对应的网络资源需求即可实现不同的网络通信，从而可以支持不同类型的通信协议适配以及通信网络接口迭代更新。
29.通用电源接口部件提供电源处理、接口转换等功能，并连接核心处理部件和网络接口部件构成通用计算平台硬件架构。
30.本实施例所示的一种航空电子通用计算平台，其软件架构基于“层次化设计”思想，通用计算平台软件架构分层设计，实现应用软件与计算平台解耦，系统应用可以无缝移植，重复使用，大大提高航空电子系统应用开发效率，满足处理平台软件执行环境支持系统应用无缝移植需求。通用计算平台软件架构分为五层：可移植应用软件层、传输服务层、平台特定服务层、接口服务层、操作系统层，参见图2所示。
31.1)可移植应用软件层：由一系列可移植的按照统一标准设计的航电应用软件组件组成，提供航空电子系统业务能力。
32.2)传输服务层：将应用软件所需要的数据按照一定协议格式进行数据块的分发和格式转换，应用软件只需要关注自身相关的通用处理方式，不需要关注数据交互细节。
33.3)平台特定服务层：将应用数据与总线接口定义数据解耦，通过标准接口进行数据传递。
34.4)接口服务层：接口服务将底层设备驱动转换为标准接口服务，底层接口硬件更换时不影响上层应用。
35.5)操作系统层：提供符合标准的嵌入式实时操作系统、通用应用访问接口，为应用提供基本运行支撑。
36.可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。


技术特征：
1.一种航空电子通用计算平台，其特征在于硬件架构包含核心处理部件、网络接口部件和通用电源接口部件；核心处理部件采用多核soc的高集成度处理器，并设计成基于标准的子卡形式，核心处理部件上集成了航电系统应用对不同处理资源的需求，并将各种处理资源需求转换化通用处理标准对处理资源进行访问，不同航电系统应用只需要通过配置对应的处理资源需求即可实现不同的处理功能；网络接口部件采用可编程逻辑器件实现，集成了航电系统应用对不同网络资源的需求，并将各种网络需求转换为通用网络标准对网络资源进行访问，不同航电系统应用只需要通过配置对应的网络资源需求即可实现不同的网络通信；通用电源接口部件提供电源处理、接口转换功能，并连接核心处理部件和网络接口部件。2.根据权利要求1所述的一种航空电子通用计算平台，其特征在于软件架构分为五层：可移植应用软件层、传输服务层、平台特定服务层、接口服务层、操作系统层；可移植应用软件层：由一系列可移植的按照统一标准设计的航电应用软件组件组成，提供航空电子系统业务能力。传输服务层：将应用软件所需要的数据按照一定协议格式进行数据块的分发和格式转换；平台特定服务层：将应用数据与总线接口定义数据解耦，通过标准接口进行数据传递；接口服务层：接口服务将底层设备驱动转换为标准接口服务，底层接口硬件更换时不影响上层应用；操作系统层：提供符合标准的嵌入式实时操作系统、通用应用访问接口，为应用提供基本运行支撑。

技术总结
本发明公开了一种航空电子通用计算平台，硬件架构基于“软件定义硬件”思想，包含核心处理部件、网络接口部件和通用电源接口部件；软件架构基于“层次化设计”思想，分为五层：可移植应用软件层、传输服务层、平台特定服务层、接口服务层、操作系统层。本发明可以形成一种可以快速驻留不同系统应用软件的计算机模块，既能适应航空电子系统不同系统应用的资源需求，又能满足计算机模块通用化、标准化发展需求，同时可提高计算机模块的可靠性。同时可提高计算机模块的可靠性。同时可提高计算机模块的可靠性。


技术研发人员：张占芳 曲国远 孙红伟
受保护的技术使用者：中国航空无线电电子研究所
技术研发日：2021.09.13
技术公布日：2021/12/16