(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111672735.5 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 中国航空工业 集团公司西安飞机设 计研究所 地址 710089 陕西省西安市阎良区人民东 路1号 (72)发明人 雷艺群　杨涛　廖怡斐　王东　 (74)专利代理 机构 北京航信高科知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11526 专利代理师 郭鹏鹏 (51)Int.Cl. G06F 8/20(2018.01) G06F 8/71(2018.01) G06F 9/50(2006.01) G06F 30/15(2020.01) (54)发明名称 一种基于ARINC653规范的机电核心处理机 软件架构 (57)摘要 本申请属于软件架构设计技术领域， 为一种 基于ARINC653规范的机电核心处理机 软件架构， 包括功能应用 层、 IO数据服务层、 操作系统层和 驱动支持层， 通过这种解耦合的方式， 各个分区 之间的功能相互独立， 支持应用软件与硬件系统 的有效隔离， 通过标准操作接口实现应用功能层 的网络无关性和平台无关性； 软件系统的不同层 次之间定义标准的接口， 实现软件可扩展、 易移 植、 易维护； 采用配置文件和支持配置的软件组 件实现总线数据的收发， 将所有的内外部数据交 换通过配置文件进行维护， 实现总线数据收发软 件与接口控制文件的解耦； 应用层按功能进行分 区划分， 分区间相互独立， 各分区软件独立开发、 独立加载、 独立测试， 可按需扩展， 自由度高、 适 应性强。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 114489584 A 2022.05.13 CN 114489584 A 1.一种基于ARI NC653规范的机电核心处 理机软件架构， 其特 征在于： 包括 功能应用层(1)驻留在应用层， 用于实现各机电系统的控制、 告警、 显示功能逻辑 解算； IO数据服务层(2)驻留在应用层， 设有配置文件模块， 用于基于配置表驱动的软件开发 方式实现分区间通讯和外 部数据通讯； 操作系统层(3)包括操心操作系统和分区操作系统； 所述核心操作系统驻留在核心层 内， 用于管理硬件资源访问、 分区资源管理和分区调度； 所述分区操作驻留于各分区中， 用 于向上层提供操作系统功能结构， 实现任务调度、 内存管理、 同步与互斥操作； 驱动支持层(4)驻留于核心操作系统， 用于适配底层硬件驱动、 向IO数据服务层(2)提 供统一的外 部数据通信接口、 向IO数据服 务层(2)提供接口定义软件； 所述功能应用层(1)、 IO数据 服务层(2)、 操作系统层(3)、 驱动支持层(4)中任意两个分 区之间功能解耦。 2.如权利 要求1所述的基于ARINC653规范的机电核心处理机软件架构， 其特征在于： 所 述功能应用层(1)内设置有多个系统功能分区， 每个系统功能分区内执行的功能均不相同， 各机电系统的控制、 告警、 显示功能逻辑 解算功能分别设于不同的系统功能分区内。 3.如权利 要求2所述的基于ARINC653规范的机电核心处理机软件架构， 其特征在于： 设 于所述功能应用层(1)内的分区操作系统设有时间隔离模块和空间隔离模块， 所述时间隔 离模块能够 对不同的系统功能分区进 行时间隔离， 所述空间隔离模块能够 对不同的系统功 能分区进行空间隔离； 所述功能应用层(1)内设有功能扩展单元， 所述功能扩张单元能够添加新的系统功能 分区。 4.如权利 要求2所述的基于ARINC653规范的机电核心处理机软件架构， 其特征在于： 所 述IO数据服务层(2)包括接口配置模块和消息封装模块， 所述接口配置模块内存储有不同 类型的接口配置文件， 位于IO数据服务层(2)内的软件根据不同的消息内包含的信息将对 应的配置文件调入到对应的接口处， 实现IO数据服 务层(2)与对应的连通； 所述消息封装模块能够对总 线接口控制文件定义的消息格式进行封装、 并转换为应用 层数据结构， 依据配置文件中消息的分区属 性建立各功能分区软件接口数据结构定义， 并 将数据通过分区间通讯接口分发给对应的系统功能分区。 5.如权利 要求1所述的基于ARINC653规范的机电核心处理机软件架构， 其特征在于： 所 述核心操作系统包括分区管理模块、 进程管理模块、 时间管 理模块、 通讯管理模块和健康管 理模块； 所述分区管理模块用于各分区的管理与调度， 所述进程管理模块用于各分区的消 息进程管理， 所述时间管理模块用于功能应用层(1)、 IO数据服务层(2)、 操作系统层(3)和 驱动支持层(4)的时间同步， 所述通讯管理模块用于各分区通讯的管理与调取， 所述健康管 理模块用于各分区的健康监控。 6.如权利 要求1所述的基于ARINC653规范的机电核心处理机软件架构， 其特征在于： 所 述驱动支持层(4)包括总线驱动模块和硬件驱动模块； 所述总线驱动模块用于提供总线驱 动和设备驱动管理接口功 能， 实现设备 的外部通讯； 所述硬件驱动模块用于适配底层硬件 驱动， 供功能应用层(1)的软件进行使用。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114489584 A 2一种基于ARINC653规范的机电核心处理 机软件架构 技术领域 [0001]本申请属于软件架构设计技术领域， 特别涉及一种基于ARINC653规范的机电核心 处理机软件架构。 背景技术 [0002]飞机机电系统包括电源系统， 燃油系统， 液压系统， 起落架系统， 环控系统等数十 个子系统。 现代飞机采用分布式架构结合机电系统综合控制管理技术， 通过区域控制 器结 合大闭环核心控制的方式实现机电各系统的综合控制。 机电核心处理机是机电综合控制核 心， 负责实现机电系统的综合控制、 显示、 告警、 综合管理、 总线服 务、 状态监测等功能。 [0003]传统的机电系统软件没有统一的软件架构， 应用软件与硬件、 操作系统以及底层 软件之间有着非常强的耦合关系， 软件 更改升级影响面广， 维护成本很高。 而且由于不同型 号间硬件设备 的选型以及操作系统的选择不同， 机电核心处理软件往往没有继承性， 需要 从头研制， 大大增加软件设计师工作量。 随着 机电系统管理高度综合化的设计需求， 机电核 心处理机软件规模日益增大， 非常需要设计一种开放式、 模块化的软件架构， 通过提高系统 软件重用性和可移植 性的方式降低系统软件的研制成本和周期。 发明内容 [0004]本申请的目的是提供了一种基于ARINC653规范的机电核心处理机软件架构， 以解 决现有技 术中软件与硬件之间耦合关系强、 更改影响大、 维护成本高的问题。 [0005]本申请的技术方案是： 一种基于ARINC653规范的机电核心处理机软件架构， 包括 功能应用层驻留在应用层， 用于实现各机电系统的控制、 告警、 显示功能逻辑解算； IO数据 服务层驻留在应用层， 设有配置文件模块， 用于基于配置表驱动的软件开发方式实现分区 间通讯和外部数据通讯； 操作系统层包括操心操作系统和分区操作系统； 所述核心操作系 统驻留在核心层内， 用于管理硬件资源访问、 分区资源管理和分区调 度； 所述分区操作驻留 于各分区中， 用于向上层提供操作系统功能结构， 实现任务调度、 内存管理、 同步与 互斥操 作； 驱动支持层驻留于核心操作系统， 用于适配底层硬件驱动、 向IO数据服务层提供 统一的 外部数据通信接口、 向IO数据服务层提供接口定义软件； 所述功能应用层、 IO数据服务层、 操作系统层、 驱动支持层中任意两个分区之间功能解耦。 [0006]优选地， 所述功能应用层内设置有多个系统功能分区， 每个系统功能分区内执行 的功能均不相同， 各机电系统的控制、 告警、 显示功能逻辑解算功能分别设于不同的系统功 能分区内。 [0007]优选地， 设于所述功能应用层内的分区操作系统设有时间隔离模块和空间隔离模 块， 所述时间隔离模块能够对不同的系统功 能分区进行时间隔离， 所述空间隔离模块能够 对不同的系统功能分区进行空间隔离； 所述功能应用层内设有功 能扩展单元， 所述功能扩 张单元能够添加新的系统功能分区。 [0008]优选地， 所述IO数据服务层包括接 口配置模块和消息封装模块， 所述接口配置模说　明　书 1/4 页 3 CN 114489584 A 3