软件测试课件 第9章 民机适航验证

第九章民机适航验证第九章民机适航验证9.1民机适航验证的定义和重要性9.2航电系统适航验证的标准和规范9.2.1DO-178C标准9.2.2DO-254标准9.3适航验证的阶段和流程9.3.1适航验证的目标和活动9.3.2适航验证方法9.3.3验证输出第九章民机适航验证9.4复杂电子仿真测试9.4.1仿真测试关键技术9.4.2仿真测试环境与工具9.4.3仿真平台架构设计9.4.4仿真测试案例分析9.5复杂电子物理验证9.5.1物理验证环境与工具9.5.2物理验证测试用例设计9.1民机适航验证的定义和重要性定义与战略意义民机适航验证是为了保证民用飞机系统高可靠、高质量运行而进行的一系列验证性活动，是保证民机系统满足预期需求功能的重要手段，为民机系统安全性提供重要的证明材料。根据中国民航局有关法规和适航标准，民机适航取证包括型号合格证，生产许可证和单机适航证。适航性是民用航空器（包括其部件及子系统）整体性能和操作特性在预期运行环境和使用条件限制下安全性和物理完整性的一种品质，要求航空器在全寿命阶段始终保持其型号设计要求和始终处于安全运行状态。适航影响民用航空产品质量，航空工业话语权，是国家民用航空工业核心竞争力的重要组成部分，适航符合性对于民机安全具有非常重要的意义，目前，我国民用飞机产业飞速发展，适航审查环节也日趋严格，民用航空器必须具有民航局颁发的适航证，方可飞行或运营。第九章民机适航验证9.1民机适航验证的定义和重要性9.2航电系统适航验证的标准和规范9.2航电系统适航验证的标准和规范DO-178C（软件标准）：全球公认的民用航空软件开发和审定标准。生命周期：软件规划流程→软件开发过程（需求、设计、编码、集成）→整体过程（验证、配置管理、质量保证、认证联络）。核心产出：软件计划文档、需求数据、源代码、目标代码及验证报告。DO-254（硬件标准）：机载电子设备硬件设计保证指南。生命周期：硬件计划编制程序→硬件设计程序（需求捕获、概要设计、详细设计、实现、生产过渡）→支持程序（确认验证、构型管理、程序保证、审定联络）。核心产出：硬件设计数据、验证数据及全生命周期的配置管理记录。第九章民机适航验证9.1民机适航验证的定义和重要性9.2航电系统适航验证的标准和规范9.3适航验证的阶段和流程9.3.1适航验证的目标和活动9.3.2适航验证方法9.3.3验证输出9.3.1适航验证的目标和活动1.适航验证目标（1）提供证据表明硬件的实现与需求一致。（2）建立需求、实现以及验证步骤和结果之间的追溯性。（3）确定测试程序，确保其可以执行且各仿真/物理测试用例可以执行通过，符合对应的设计保证等级。（4）将需求的遗漏和错误提供给恰当的过程以待解决。2.适航验证过程活动适航验证在复杂电子硬件各阶段进行，验证包括以下活动。（1）评审计划及标准。（2）设计和实现的验证。（3）验证数据评审。9.3.2适航验证方法在复杂电子硬件验证过程中，使用了四种验证方法，包括：评审、仿真、分析和物理测试。1.评审评审指同行评审，同行评审中发现的任何遗漏或错误将使用同行评审流程中定义的评审日志进行记录，并通过硬件构型管理计划定义的问题报告/变更请求来反馈，以做出决定。2.仿真仿真是一个保证复杂电子硬件具有完整功能和正确功能的重要方法，可以用来分析设计变化的影响，仿真包括功能仿真和时序仿真。（1）功能仿真。功能仿真在计算信号传输延迟的情况下进行，功能仿真的输入是复杂电子硬件需求、设计架构、接口文件、源代码、仿真程序和仿真代码（含仿真平台代码和仿真用例代码）。（2）时序仿真。时序仿真输入是复杂电子硬件需求规范、复杂电子硬件架构描述、复杂电子硬件接口控制文档、布局布线网表。一般可通过两种时序进行时序仿真：最低传输延迟、最高传输延迟。9.3.2适航验证方法3.物理测试物理测试在实现阶段进行，通过复杂电子在板测试的方式对复杂电子逻辑进行实物验证，在目标板或验证板上进行，通过外部通用或专用仪器/设备向目标板/验证板上的待测复杂电子逻辑注入激励，同时采集复杂电子逻辑的响应，判断其是否符合设计预期。4.代码覆盖率分析代码覆盖率是源代码仿真期间所有种类代码覆盖率的总称。5.静态时序分析为了确保在复杂电子硬件内部及其接口处满足时序要求，在详细设计阶段的早期和整个设计过程中进行静态时序分析（STA），以确保成功实现复杂电子硬件设计和成功验证复杂电子硬件需求。9.3.3验证输出1.验证数据验证数据是复杂电子硬件验证活动的证据。它提供证明，证明已验证设计输出数据和验证输出数据，并且验证目标已实现。验证数据包括四种类型：追溯性数据、评审日志、检查单和验证输出（仿真/物理测试生成的结果数据包等）。追溯性数据和验证输出将被评审。填写好的检查单和评审日志是同行评审的输出。2.验证输出验证工作的产出结果包括：复杂电子硬件验证环境、复杂电子硬件代码规则检查报告、复杂电子硬件仿真平台设计描述、复杂电子硬件仿真平台代码、仿真用例代码、仿真脚本文件、复杂电子硬件仿真程序、复杂电子硬件物理测试程序、复杂电子硬件检视与分析程序、复杂电子硬件代码覆盖率分析报告、静态时序分析报告、复杂电子硬件验证追溯矩阵、复杂电子硬件仿真结果、复杂电子硬件物理测试结果、复杂电子硬件检视与分析报告。第九章民机适航验证9.1民机适航验证的定义和重要性9.2航电系统适航验证的标准和规范9.3适航验证的阶段和流程9.4复杂电子仿真测试9.4.1仿真测试关键技术

9.4.2仿真测试环境与工具9.4.3仿真平台架构设计9.4.4仿真测试案例分析9.4.1仿真测试关键技术1.仿真测试准备在进行仿真之前，需要开发由SystemVerilog/Verilog编码的仿真代码（含仿真平台代码和仿真用例代码）以及描述并指导仿真用例执行的仿真程序，所有仿真用例都在仿真程序中记录，以便可以重复这些程序并取得可重复的结果。2.Verilog与SystemVerilogVerilog是一种硬件描述语言，提供了一种结构化且简洁的方式来描述数字电路的行为。SystemVerilog是Verilog的扩展，完全兼容Verilog，并添加了许多增强功能，在动态的类级测试平台上具有显著优势，是现代IC验证的主要语言。3.仿真平台搭建技术仿真验证的核心部分是验证平台的搭建，验证平台结构的合理性和组件的可重用性决定了验证工作效率的高低，在验证平台设计领域，UVM(UniversalVerificationMethodology)验证方法学目前是指导验证人员搭建测试平台的指南。9.4.2仿真测试环境与工具1.仿真测试工具QuestaSim用于功能仿真和时序仿真，IES用于时序仿真。2.仿真测试环境开发（1）组织目录结构。一般可将按照分为5个子目录，分别为design，lib，sim，testbench和tests。design包含待测件代码，lib包含仿真使用的库文件，sim包含仿真波形文件，仿真脚本文件和仿真结果，testbench包含仿真测试平台，tests包含仿真测试用例。（2）设计仿真架构。结合具体的项目工程和UVM框架设计仿真架构。（3）编写测试平台代码。仿真平台编码语言为SystemVerilog，可以在更高的抽象层次上进行设计建模，是目前复杂电子仿真测试的主要语言，此外，UVM提供了丰富的函数可供调用，合理利用这些工具可以加快测试平台的编写。（4）构造测试用例。仿真测试用例的开发应结合需求进行，每个测试用例都应可追溯到具体的需求。9.4.3仿真平台架构设计Driver：将激励注入待测件。Monitor：观察待测件输出并封装结果。Sequencer：产生激励事务（Sequence）。Agent：封装协议处理组件。ReferenceModel：模拟待测件功能，产生期望结果。Scoreboard：对比期望与实际结果，输出比较报告。图9-1基于UVM的仿真环境框架图第九章民机适航验证9.1民机适航验证的定义和重要性9.2航电系统适航验证的标准和规范9.3适航验证的阶段和流程9.4复杂电子仿真测试9.5复杂电子物理验证9.5.1物理验证环境与工具9.5.2物理验证测试用例设计9.5.2物理验证测试用例设计物理测试执行步骤（1）编译完成后，拨动复位开关，等待网络连接。（2）将鼠标放在计算机任务栏中的网络图标上，待以太网显示“未识别的网络”之后，在超级终端中输入“@”后按回车，等待驱动程序加载完成。（3）待超级终端中显示“GPNSUGPM2StartRunning”，表示驱动已加载完成，按下回车键。（4）在超级终端中输入指令序号1中的指令“MemRd32(0x8810c0b4)”，按下回车键，检查终端输出信息。（5）在超级终端中输入指令序号2中的指令“SendTest_by_port_and_len(30000,64)”，设置发送消息头中的subvl号高7位为全1，按下回车键，检查终端输出信息。（6）在超级终端中输入指令序号3中的