2nd International Conference “Integrated Modular Avionics and CNS/ATM” Методы и инструментальные средства поддержки автоматизированного проектирования КБО на базе ИМА Computer-aided design methods for Avionics based on IMA and support tools Igor Koverninskiy
53
Embed
2nd International Conference “Integrated Modular Avionics and CNS/ATM”
2nd International Conference “Integrated Modular Avionics and CNS/ATM” Методы и инструментальные средства поддержки автоматизированного проектирования КБО на базе ИМА Computer-aided design methods for Avionics based on IMA and support tools Igor Koverninskiy - PowerPoint PPT Presentation
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
2nd International Conference“Integrated Modular Avionics and CNS/ATM”
Методы и инструментальные средства поддержки автоматизированного проектирования КБО на базе ИМА
Computer-aided design methodsfor Avionics based on IMA and support tools
•ARINC-653 систем;•драйверов устройств;•связующего ПО;•элементов AFDX сети;•имитационной среды моделирования.
8
Что такое MASIW?
8
Программный комплекс, предназначенный для автоматизации деятельности системной группы ИМА (IMA-SG)
Роли в системной группе: Конструктор системы ИМА; Координатор ATA-XX; Координатор поставщиков компонент платформы (PCS); Системный интегратор ИМА; Верификатор системы ИМА
Уточнениемодели
Генерацияконфигурационных
данных
Процессы проектированиясистемной группы ИМА
Процессы по управлению изменениями системной группы ИМА
Интеграционные процессы системной группы ИМА
9
Роли системной группы ИМА (1)
Конструктор системы ИМА:
проектирует систему ИМА;
разрабатывает проектную документацию системы ИМА
Координатор ATA-XX:
обеспечивает взаимодействие с поставщиком ATA-XX, включая:
•первичное определение требований системы ATA-XX к платформе ИМА и будущие запросы на изменения;
•конфигурацию компонентов ATA-XX
10
Роли системной группы ИМА (2)
Координатор PCS : координирует взаимодействие с PCS, включая:
•первичное определение характеристик компонентов платформы и будущие запросы на изменения;
•конфигурацию компонентов платформы
Системный интегратор ИМА: подготавливает полный набор конфигурационных данных для:
• процессорных модулей;• модулей концентратора данных;• модулей удаленного концентратора данных;• сети AFDX;• базового ПО
11
Роли системной группы ИМА (3)
Верификатор системы ИМА : верифицирует проект системы ИМА;
верифицирует конфигурационные данные системы ИМА
12
Целевые характеристики MASIW
Автоматизация работы системной группы ИМА с целью:
обеспечения согласованности различных частей проектной документации ВС (в т.ч. разрабатываемой IMA-SG и её контрагентами); выявления ошибок проектирования ИМА на ранних стадиях разработки; снижения стоимости и сокращения времени
проектирования системы ИМА; оптимизации архитектуры ИМА
Удобство эксплуатации;Простота интеграции с внешними инструментами
13
Процессы проектированиясистемной группы ИМА
Отчето верификациисистемы ИМА
Проектсистемы ИМА
Системная группа ИМА
MASIWВерификаторсистемы ИМАКонструктор
воздушногосудна
Аналитикпо безопасности
Конструкторсистемы ИМА
Координаторпоставщиков
компонентов платформы
Поставщиккомпонентовплатформы
Разработчиксистемы АТА-ХХ
Координатор АТА-ХХ
Разработчиксистемы АТА-YY
КоординаторАТА-YY
Системы АТА-ХХ,размещенные в ИМА
Системы АТА-YY, неразмещенные в ИМА
ХранилищеАрхитектурных
моделей
ArchDB
Системауправления
требованиями
RMS
Системаподдержки
взаимодействия
СMSСистема
поддержкивзаимодействия
СMSСистема
поддержкивзаимодействия
СMS
14
Хранилище Архитектурной модели
ХранилищеАрхитектурных
моделей
(ArchDB)
Проект системы ИМА
Распределение Функциональных приложений по аппаратным компонентам
Параметры Проекта
Библиотекакомпонентов платформы
Моделикомпонентовплатформы
Моделикомпонентовплатформы
Моделикомпонентовплатформы
Логическая архитектурасистемы ИМА
Моделисистем АТА-ХХ
Моделисистем АТА-ХХ
Моделисистем АТА-ХХ, систем ATA-YY
Топология платформы
15
Библиотекакомпонентов платформы
Проект системы ИМА
Топология платформы
Моделикомпонентовплатформы
Распределение Функциональных приложений по аппаратным компонентам
Логическая архитектурасистемы ИМА
Моделисистем АТА-ХХ
Моделисистем АТА-ХХ
Моделисистем АТА-ХХ,систем ATA-YY
Параметры Проекта
Создание проектной инфраструктуры
REALRule Editor
Редактор правил REAL
RMS (Requirements Management System – Система управления требованиями) хранит документацию;
Конструктор системы ИМА формализует: соответствующие требования стандартов разработки
и высокоуровневой спецификации ВС (например,максимальная загрузка процессора и информационногоканала для первоначального проектирования)
ХранилищеАрхитектурных
моделей
ArchDB
Отчето верификациисистемы ИМА
Проектсистемы ИМА
Верификаторсистемы ИМА
Аналитикпо безопасности
КоординаторПоставщиков
компонентов платформы
Поставщиккомпонентовплатформы
Разработчиксистемы АТА-ХХ
Координатор АТА-ХХ
Разработчиксистемы АТА-YY
КоординаторАТА-YY
Системаподдержки
взаимодействия
Системаподдержки
взаимодействия
Системаподдержки
взаимодействия
Конструкторвоздушного
судна
Конструкторсистемы ИМА
Системауправления
требованиями
ХранилищеАрхитектурных
моделей
ArchDB
Конструктор ВС (ВС –Воздушное Судно) обеспечивает: высокоуровневую спецификацию ВС; стандарт проектирования ИМА; список ATA-XX систем, размещенных
на платформе ИМА
16
Формирование архитектурных моделей
систем АТА-ХХ
Отчето верификациисистемы ИМА
Проектсистемы ИМА
Верификаторсистемы ИМАКонструктор
воздушногосудна
Аналитикпо безопасности
Конструкторсистемы ИМА
КоординаторПоставщиков
компонентов платформы
Поставщиккомпонентовплатформы
Разработчиксистемы АТА-YY
КоординаторАТА-YY
Системаподдержки
взаимодействия
Системаподдержки
взаимодействия
Системауправления
требованиями
Разработчиксистемы АТА-ХХ
Координатор АТА-ХХ
Системаподдержки
взаимодействия
ХранилищеАрхитектурных
моделей
ArchDB
AADLModel Editor
Редактор AADL моделей
Разработчик системы ATA-XX обеспечивает: HLD (High Level Design – высокоуровневая архитектура); RR (Resource Requirements – требования к ресурсам); ICD (Interface Control Document – Протокол
(software partitions, sensors, actuators);соединения между ними;ограничения физического расположения
Требования к ресурсам (RR):период, продолжительность (для программных разделов);требования к памяти (для программных разделов);питание (для аппаратных компонентов);специальные требования (наличие мезонинов)
18
Артефакты проектирования ATA-XX (2)
Протокол информационного взаимодействия (ICD)определяет коммуникационные потоки данных:
источник и назначение; виды сообщений:
•максимальный размер & частота;•структура & семантика
требования на время доставки и обработки сообщений
Предварительная оценка безопасности (PSA):требования распределения/разделения
(segregation requirements)
19
Отчето верификациисистемы ИМА
Проектсистемы ИМА
Верификаторсистемы ИМАКонструктор
воздушногосудна
Аналитикпо безопасности
Конструкторсистемы ИМА
Разработчиксистемы АТА-YY
КоординаторАТА-YY
Системаподдержки
взаимодействия
Системауправления
требованиями
Разработчиксистемы АТА-ХХ
Координатор АТА-ХХ
Системаподдержки
взаимодействия
Поставщиккомпонентовплатформы
КоординаторПоставщиков
компонентов платформы
Системаподдержки
взаимодействия
ХранилищеАрхитектурных
моделей
ArchDB
Формирование архитектурных моделей
компонентов платформы
REALRule Editor
Редактор правил REAL
AADLModel Editor
Редактор AADL моделей
Поставщик компонентов платформы предоставляет спецификацию компонента:
характеристики аппаратногообеспечения (включая возможные вариации):
процессор, память;порты ввода-вывода и шины
предварительные Правила и ограниченияиспользования компонентов платформы(preliminary Usage Domain Rules)
Координатор PCSформализует данные в модели компонента платформы
Параметры Проекта
Библиотекакомпонентов платформы
Проект системы ИМА
Топология платформы
Распределение Функциональных приложений по аппаратным компонентам
Логическая архитектурасистемы ИМА
Моделисистем АТА-ХХ
Моделисистем АТА-ХХ
Моделисистем АТА-ХХ,систем ATA-YY
Моделикомпонентовплатформы
ХранилищеАрхитектурных
моделей
ArchDB
20
Формирование архитектурных моделей
систем АТА-YY
Разработчик системы ATA-YY предоставляет: ICD (Interface Control Document –
Протокол информационного взаимодействия) в части взаимодействия с системами АТА-ХХ
Отчето верификациисистемы ИМА
Проектсистемы ИМА
Верификаторсистемы ИМАКонструктор
воздушногосудна
Аналитикпо безопасности
Конструкторсистемы ИМА
Системауправления
требованиями
Разработчиксистемы АТА-ХХ
Координатор АТА-ХХ
Системаподдержки
взаимодействия
Поставщиккомпонентовплатформы
КоординаторПоставщиков
компонентов платформы
Системаподдержки
взаимодействия
Разработчиксистемы АТА-YY
КоординаторАТА-YY
Системаподдержки
взаимодействия
ХранилищеАрхитектурных
моделей
ArchDB
Координатор ATA-YY формализует все данные в высокоуровневой модели ATA-YY
AADLModel Editor
Редактор AADL моделей
Параметры Проекта
Библиотекакомпонентов платформы
Проект системы ИМА
Топология платформы
Моделикомпонентовплатформы
Распределение Функциональных приложений по аппаратным компонентам
Логическая архитектурасистемы ИМА
Моделисистем АТА-ХХ
Моделисистем АТА-ХХ
Моделисистем ATA-YY
ХранилищеАрхитектурных
моделей
ArchDB
21
Параметры Проекта
Библиотекакомпонентов платформы
Проект системы ИМА
Топология платформы
Моделикомпонентовплатформы
Распределение Функциональных приложений по аппаратным компонентам
Логическая архитектурасистемы ИМА
Моделисистем АТА-ХХ
Моделисистем АТА-ХХ
Моделисистем АТА-ХХсистем ATA-YY
Проектирование системы ИМА
Designer
Конструктор
AADLModel Editor
Редактор AADL моделей
Отчето верификациисистемы ИМА
Проектсистемы ИМА
Верификаторсистемы ИМАКонструктор
воздушногосудна
Аналитикпо безопасности
Системауправления
требованиями
Разработчиксистемы АТА-ХХ
Координатор АТА-ХХ
Системаподдержки
взаимодействия
Поставщиккомпонентовплатформы
КоординаторПоставщиков
компонентов платформы
Системаподдержки
взаимодействия
Разработчиксистемы АТА-YY
КоординаторАТА-YY
Системаподдержки
взаимодействия
Конструкторсистемы ИМА
ХранилищеАрхитектурных
моделей
ArchDB
ХранилищеАрхитектурных
моделей
ArchDB
Аnalyzer
Анализатор моделей
Конструктор системы ИМА разрабатывает архитектуру системы ИМАструктуру и топологию платформы ИМА;размещение функциональных приложений
по модулям CPM;циклограммы выполнения функциональных
Конструктор системы ИМА передает проект системы ИМА
Аналитику по безопасности
Аналитик по безопасности принимает участие в разработке ИМА; проводит анализ проекта системы ИМА
с точки зрения безопасности с использованиемFHA (Оценка Функциональной Опасности) и PASA (Предварительная Оценка Безопасности) уровня ВС;
предоставляет отчет по анализу безопасности системы ИМА
24
Верификация архитектуры системы ИМА
Проектсистемы ИМА
Конструкторвоздушного
судна
Системауправления
требованиями
Разработчиксистемы АТА-ХХ
Координатор АТА-ХХ
Системаподдержки
взаимодействия
Поставщиккомпонентовплатформы
КоординаторПоставщиков
компонентов платформы
Системаподдержки
взаимодействия
Разработчиксистемы АТА-YY
КоординаторАТА-YY
Системаподдержки
взаимодействия
Аналитикпо безопасности
Конструкторсистемы ИМА
Отчето верификациисистемы ИМА
Верификаторсистемы ИМА
ХранилищеАрхитектурных
моделей
ArchDB
Верификатор системы ИМА контролирует разработку системы ИМА
в соответствии с :Требованиями уровня ВС;Стандартами разработки ИМА;Требованиями к ресурсам систем ATA-XX;Правилами и ограничениями использования компонентов
платформы (UDR) подготавливает Отчет о
верификации системы ИМА;
Аnalyzer
Анализатор модели
24
25
Формирование проектной документации
Конструктор системы ИМА предоставляет окончательные версии:
документации проекта системы ИМА;модели системы
Конструкторвоздушного
судна
Системауправления
требованиями
Разработчиксистемы АТА-ХХ
Координатор АТА-ХХ
Системаподдержки
взаимодействия
Поставщиккомпонентовплатформы
КоординаторПоставщиков
компонентов платформы
Системаподдержки
взаимодействия
Разработчиксистемы АТА-YY
КоординаторАТА-YY
Системаподдержки
взаимодействия
Аналитикпо безопасности
Отчето верификациисистемы ИМА
Верификаторсистемы ИМА
Проектсистемы ИМА
Конструкторсистемы ИМА
ХранилищеАрхитектурных
моделей
ArchDB
26
Процессы по управлению изменениями системной группы
ИМА
Отчето верификациисистемы ИМА
Проектсистемы ИМА
Системная группа ИМА
MASIW
Верификаторсистемы ИМА
Аналитикпо безопасности
Конструкторсистемы ИМА
Координаторпоставщиков
компонентов платформы
Поставщиккомпонентовплатформы
Разработчиксистемы АТА-ХХ
Координатор АТА-ХХ
Разработчиксистемы АТА-YY
КоординаторАТА-YY
ХранилищеАрхитектурных
моделей
(ArchDB)
Системаподдержки
взаимодействия
СMSСистема
поддержкивзаимодействия
СMSСистема
поддержкивзаимодействия
СMS
27
Процессы по управлению изменениями системной группы
ИМА
Конструктор ИМА, Координаторы АТА-ХХ и PCS: входят в Группу Управления Изменениями
системы ИМА ; проводят оценку влияния запроса на систему ИМА; обеспечивают синхронизацию модели системы ИМА
и документации
Аналитик по безопасности и Верификатор системы ИМА привлекаются при необходимости
Designer
Конструктор
Аnalyzer
Анализатор модели
Model Exporter
Экспортер модели
AADLModel Editor
Редактор AADL моделей
Аnalyzer
Анализатор модели
AADLModel Editor
Редактор AADL моделей
Системаподдержки
взаимодействия
СMS
CMS – Система управления взаимодействием состоит из:
Configuration Management System – Система контроля конфигурацииChange Request Management System – Система
управления запросами на изменение
28
Интеграционные процессысистемной группы ИМА
Системная группа ИМА
MASIWВерификаторсистемы ИМА
Системныйинтегратор ИМА
Координаторпоставщиков
компонентов платформы
Поставщиккомпонентовплатформы
Поставщиксистемы АТА-ХХ
Координатор АТА-ХХ
ХранилищеАрхитектурных
моделей
(ArchDB)
Системныйинтегратор ВС
Системаподдержки
взаимодействия
СMS
Системаподдержки
взаимодействия
СMSСистема
поддержкивзаимодействия
СMS
29
Конфигурация вычислительного модуля
Конфигурация модуля (МС)
Конфигурация уровня модуля
Конфигурация уровня раздела
Глобальнаяконфигурацияраздела (PGC)
Локальная конфигурацияраздела (PLC) включает:• мониторинг рабочего состояния раздела;• распределение памяти в разделе
ATA-XX разделы Ответственностьсистемной группы ИМА
Поставщик компонентов платформы (PCS) предоставляет:компоненты и инструментальные средства разработки;аппаратное обеспечение, RTOS*, аппаратно-зависимую
часть системы (BSP), компиляторы*, инструментальные средства* (для CPMs);стандартную конфигурацию
модуля (BareMC);
правила и ограничения использования компонентов платформы (UDR)
Верификаторсистемы ИМА
Системныйинтегратор ИМА
Поставщиксистемы АТА-ХХ
Координатор АТА-ХХ
Системныйинтегратор ВС
Системаподдержки
взаимодействия
Системаподдержки
взаимодействия
Координаторпоставщиков
компонентов платформы
Поставщиккомпонентовплатформы
ХранилищеАрхитектурных
моделей
ArchDB
Системаподдержки
взаимодействия
Поставка компонентов платформы
PCS координатор обеспечивает: импортирование BareMC; формализацию Правил и ограничений
использования компонентов платформы* – некоторые компоненты и инструментальные средства могут быть поставлены 3-ми сторонами
REALRule Editor
Редактор правил REAL
Bare (МС)
Configurator
32
Верификаторсистемы ИМА
Системныйинтегратор ИМА
Координаторпоставщиков
компонентов платформы
Поставщиккомпонентовплатформы
Системныйинтегратор ВС
Системаподдержки
взаимодействия
Системаподдержки
взаимодействия
Поставщиксистемы АТА-ХХ
Координатор АТА-ХХ
ХранилищеАрхитектурных
моделей
ArchDB
Системаподдержки
взаимодействия
Окончательная конфигурацияразделов АТА-ХХ
Координатор АТА-ХХ предоставляет:доступ к компонентам платформы
и соответствующим инструментам; окончательную MC и PGC;Правила и ограничения
использования компонентов платформы (UDR)
Поставщик системы АТА-ХХ обеспечивает:окончательную PLC;загружаемое ПО АТА-ХХ;компоненты аппаратного обеспечения
АТА-ХХ
Координатор АТА-ХХимпортирует PLC в ArchDB
Cfg Generator
Генераторконфигурационных
файлов
Конфигурация модуля (МС)
(PGC)
(PLC)
33
Верификация конфигурациисистемы ИМА
Верификатор системы ИМАверифицирует конфигурацию
Интегратор системы ИМА предоставляет
таблицы конфигурации для всех компонентов платформы (ARINC-653 RTOS, AFDX network switches, endpoints, middleware)
Cfg АnalyzerАнализатор
конфигурации
Cfg Generator
Генераторконфигурационных
файлов
Координаторпоставщиков
компонентов платформы
Поставщиккомпонентовплатформы
Поставщиксистемы АТА-ХХ
Координатор АТА-ХХ
Системаподдержки
взаимодействия
Системаподдержки
взаимодействия
Системныйинтегратор ВС
Системаподдержки
взаимодействия
Верификаторсистемы ИМА
Системныйинтегратор ИМА
ХранилищеАрхитектурных
моделей
ArchDB
34
Архитектура MASIW
34
35
Архитектура MASIW
ХранилищеАрхитектурных
моделей
ArchDB
DesignerКонструктор
ConfiguratorКонфигуратор
Аnalyzer
Анализатормодели
AADLModel Editor
РедакторAADL моделей
REALRule Editor
Редактор правилREAL
Cfg GeneratorГенератор
конфигурационныхфайлов
Model Exporter
Экспортер модели
35
3636
Архитектурная модель
MASIW является программным комплексом использующим модельно-ориентированное моделирование на AADL
AADL version 2 (SAE AS5506B) является универсальным языком с заданной графической нотацией, который может использоваться для описания различных встроенных и систем реального времени.
встроенная семантика компонентов
ограничения модели
связи между уровнями: структурная модель, потоки данных, связи между программным и аппаратным уровнями
Текстовая и графическая нотации
Возможность расширения через свойства и annex
Моделирование архитектуры ИМА от спецификаций системного уровня до аппаратных и программных компонентов
AADLModel Editor
3737
REAL
Подтверждение корректности распределения ресурсов и специализированных нефункциональных ограничений
REALRule Editor
REAL Checker
THEOREM PROCESS_FITFOREACH PRC IN PROCESS_SET DO PRCSRS := { V IN VIRTUAL_PROCESSOR_SET | IS_BOUND_TO(PRC, V)};VAR VIRTUAL := HEAD(LIST(PRCSRS));
VAR BLACKBOX := ( IF EXISTS(PRC, "VxWorks653::MemorySizeBss") THEN PROPERTY(PRC, "VxWorks653::MemorySizeBss") ELSE 0 ) + ( IF EXISTS(PRC, "VxWorks653::MemorySizeData") THEN PROPERTY(PRC, "VxWorks653::MemorySizeData") ELSE 0 ) + ( IF EXISTS(PRC, "VxWorks653::MemorySizeRoData") THEN PROPERTY(PRC, "VxWorks653::MemorySizeRoData") ELSE 0 )
CHECK ( NOT EXISTS(VIRTUAL, "VxWorks653::RequiredMemorySize") OR