基于FPGA的火箭飞控软件测试平台的设计与实现
本文选题:FPGA + 故障注入 ; 参考:《中国科学院大学(工程管理与信息技术学院)》2016年硕士论文
【摘要】:飞行控制软件属于关键软件,具有高实时性、高可靠性和高安全性。航空航天的历史上多次发生由于飞行控制软件缺陷导致的重大事故,为了保证飞行控制软件的质量,提高其安全性,就必须对其进行充分的测试和验证,这要求测试平台满足实时性的同时,必须具备故障注入功能。同时,为了降低软件测试的成本,也要求测试平台具有良好的通用性和可维护性。飞行控制软件测试平台方案目前主要有真实环境,全数字仿真平台和硬件在回路仿真平台,相对于其他测试平台方案,基于FPGA的硬件在回路测试平台的测试结果比全数字仿真平台的测试结果可信度高,对被测件进行故障注入比真实环境更加方便,同时具有良好的通用性和可维护性。特别适合对飞行控制软件进行测试的验证。本文完成的主要工作包括:(1)介绍了火箭飞行控制软件测试平台,硬件在回路仿真测试平台,并在此基础上分析了使用FPGA技术实现硬件在回路测试平台的优越性。(2)确定了系统架构以FPGA加目标DSP构建PCIE板卡,采用RTX插件实现测试平台实时性为设计原则,设计了硬件在回路飞行控制软件测试平台方案;(3)采用FPGA模拟飞行控制软件的外部设备给DSP的实时反馈;(4)采用RTX实时扩展插件,开发RTX下位机程序,通过PCIE接口与FPGA实时进行数据交互;本文设计和实现的基于FPGA的火箭飞控软件测试平台的设计与实现已经在某单位投入使用。本测试平台实时性强,故障注入的种类多,同时具有通用性强,可维护性好等优点,可帮助测试人员快速开展软件动态测试、定位软件问题,特别适用于飞行控制软件的测试和验证。系统运行以来稳定可靠,达到了预期设计目标。
[Abstract]:Flight control software is a key software with high real-time, high reliability and high security. In order to ensure the quality of flight control software and improve its safety, it is necessary to fully test and verify the flight control software, which occurred many times in the history of aeronautics and astronautics because of the defect of flight control software. This requires the test platform to meet the real-time, at the same time, must have the function of fault injection. At the same time, in order to reduce the cost of software testing, the test platform is required to have good versatility and maintainability. At present, flight control software test platform mainly has real environment, full digital simulation platform and hardware-in-loop simulation platform, compared with other test platform schemes, The test results of the hardware in loop test platform based on FPGA are more reliable than those of the full digital simulation platform. The fault injection of the tested parts is more convenient than the real environment, and it has good versatility and maintainability. Especially suitable for flight control software test verification. The main work accomplished in this paper includes the introduction of rocket flight control software test platform, hardware in loop simulation test platform. On this basis, the superiority of using FPGA technology to realize the hardware in loop test platform is analyzed. (2) the system architecture is determined to construct the PCIE card with FPGA plus target DSP, and the design principle of using RTX plug-in to realize the real-time performance of the test platform is adopted. The hardware in loop flight control software test platform is designed. The FPGA simulation flight control software external equipment is used to give real-time feedback to DSP. (4) RTX real-time extension plug-in is used to develop the RTX lower computer program. The design and implementation of the test platform of rocket flight control software based on FPGA, which is designed and implemented in this paper, has been put into use in a certain unit. The test platform has the advantages of high real-time, many kinds of fault injection, good versatility and good maintainability. It can help the tester to carry out the software dynamic testing and locate the software problems quickly. Especially suitable for flight control software test and verification. The system is stable and reliable since it runs, and achieves the expected design goal.
【学位授予单位】:中国科学院大学(工程管理与信息技术学院)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:V448.12
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,本文编号:1887287
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