随着电子技术的发展，航电系统在飞机整机中的重要性飞速提升。据统计，近年来航电系统在飞机出厂成本中的比例直线上升，航电系统研发成本已占飞机研制总成本的近30%，并保持着持续扩大的趋势。测试保障作为航电产业链至关重要的一环，贯穿航空电子设备“研发-制造-运营”的全生命周期，提升和发展航电测试保障技术，是提升我国航电行业竞争力的关键技术。
1、什么是航电系统
航电系统即飞机航空电子系统，是指飞机上所有电子系统的总和。航空电子系统包括显示系统、通信系统、数据输入及控制、飞行控制系统、导航系统、雷达系统、武器系统等。
在系统集成环境中，需要模拟与航电各子系统非总线信号交联关系的模拟量、离散量、同步器、频率量、RS232/422/485、1553B、CAN、ARINC429、1394B、TCP/UDP、FC、AFDX、Rapid IO、LVDT/RVDT、LVDS、HB6096等状态信号，以实现对航电各子系统的功能、接口以及交联关系的验证。
2、通用测试平台的必要性
传统的航电系统功能测试设备是：一套测试设备只测试一个型号，测试软件也是专门定制。当型号越来越多，最后发现需要很多不同种类的测试设备，同时也需要很多开发人员开发测试软件。测试人员很难熟练掌握各种测试设备和各种测试软件，另外对测试设备的维护管理也相当复杂繁琐。
现在需要构建一种航电系统的通用测试平台，包括通用硬件平台和通用软件平台，它可以测试几乎所有型号的航电系统设备。
图1：航电实时仿真测试系统组成图
通用硬件平台采用PXI总线接口模块，通用软件平台采用ETest嵌入式系统半实物仿真测试集成开发环境。
ETest具有开放性很强的二次开发能力：搭建测试环境，设计测试用例，然后执行测试用例；控制PXI各接口模块，产生激励信号给被测航电系统，然后采集被测系统反馈信号，与预期的结果对比，实现对航电系统的功能、接口、性能的测试与验证。
3、某航电系统测试原理
被测件：不同通信总线的各种航电系统设备，均为嵌入式的系统。航电系统的外围信号接口有模拟量输出接口、离散量输出接口、频率量输出接口、同步器输出接口、串行总线（RS-422）接口、HB6096接口。
软件要求：具备二次开发功能：实现测试环境搭建、测试用例自动执行，实现模拟量、频率量、同步器信号值和开关量状态输出控制，以及串行总线（RS-422）数据包和HB6096总线数据包的收发，结果的自动比对，结果报告的自动生成等功能。
硬件要求：采用基于PXI总线的控制器，并在此基础上配置模拟量输出接口板、离散量输出接口板、频率量输出接口板、同步器输出接口板、串行总线（RS-422）接口板、HB6096接口板作为航电系统通用测试平台的硬件主体。ETest软件部署安装在PXI控制器上，PXI控制器相当计算机主机。
航电系统通用测试平台系统测试原理如图2所示。测试平台由PXI设备、ETest软件、断线检测接口、信号接口、航插电缆和被测航电系统组成。
图2：通用测试平台系统测试原理图
PXI硬件主要配置：
✦BST71013 14槽PXI机箱
✦BST11207 嵌入式零槽控制器
✦BST34211 48通道离散量输入48通道离散量输出模块
✦BST32204 64通道16位模拟电压输出模块
✦BST23208 8通道串口模块
✦BST24080 双通道同步器模块
✦BST32203 8通道波形输出模块
✦CPCI-429-88 8发8收ARINC429通讯模块
4、某航电系统测试执行过程
利用通用测试平台可快速搭建模拟量输出接口、离散量输出接口、频率量输出接口、同步器输出接口、串行总线（RS-422）接口、HB6096接口的硬件测试环境，利用定制航插电缆连接被测件和各种模块。然后利用ETest软件，建一个测试项目，进行仿真设计、用例设计与执行，最后得到测试报告。
1、测试环境搭建
搭建好硬件测试环境后，需要利用ETest软件测试平台开展测试设计工作。首先进行交联环境设计，交联环境用来描述被测件的外围接口通道和协议。在ETest测试平台中进行测试交联环境仿真建模，添加多个外围系统模拟量、离散量、频率量、HB6096、同步器、RS422。再添加多个数模转换、数字输出、频率输出、429、同步器、422通道。各通道上添加用户定义的通讯协议。交联环境建模如下图3。
图3：ETest测试项目交联环境图
2、DPD协议设计
DPD协议就是测试用例数据协议或格式。DPD由ICD文件转换而来。
每个通道需要编写应用层的协议。协议都采用ETest软件测试平台提供的DPD（通信协议描述语言）描述。DPD是一个非常先进的协议描述工具，用此协议描述语言，脚本的编写就非常简单了。协议由字段组成，字段类型提供了位、字节、字符串、数组、校验等多种类型。数据包括整型、浮点，有符号无符号，大小端设置，范围设置，默认值设置。
应用层协议由ICD文件（interfacecontrol document，接口控制文件）来详细描述。
航空电子系统的接口控制文件通常是十分庞杂的，它包含了一整套总线系统数据的定义，它包括系统的控制逻辑、信号类型、传输速度、参数名称、参数意义、参数单位、参数最大值和最小值、分辨率、精度、最大/最小传输间隔、信号方向、比例关系、有无符号位、编码形式、故障代码等各种信息。
多个ICD转换成多个DPD协议。如下图4是其中RS422发送的DPD协议代码方式描述。协议的名字为：Protocol_12，协议包括包头、包尾、检验及其它数据字段。
图4： DPD协议示例
3、图形监控设计
图形监控设计是用来在用例执行的输入用例数据和显示测试结果数据的。
监控种类常用的有按钮、开关、bull灯、文本编辑框、仪表盘、数字表、曲线图等。控件直接绑定在DPD协议的字段上。
测试用例的部分监控设计如下图5所示，界面控件采用了多个开关、文本编辑框、数字仪表等。
图5：图形监控示例
4、脚本用例执行
脚本的设计就是测试用例数据的收发和结果判定，实现自动化测试。脚本采用Python或C++脚本语言。Python语言简洁、易读、易懂，有C语言基础马上就可以开发用例了。
在脚本中直接引用协议字段，进行赋值等操作；直接用ETest提供的协议读写API，实现协议的自动组包和解包操作。脚本可进行输入输出信息打印输出，打开监控执行监控。脚本一次设计，多次执行。Python脚本测试用例如图6所示：
图6：Python脚本测试用例
测试环境搭建完成后批量执行测试用例。测试执行是一键自动化执行测试用例，并生成报告。
5、测试软件ETest简介
ETest是一款软件开发环境IDE（点击查看详情），基于该IDE可以完成嵌入式系统测试软件的开发与部署。该产品是由凯云科技率先在行业内推出的国产自主可控半实物仿真测试开发平台，有效打破了国内该领域长期由进口软件LabView、DSpace等产品垄断的格局。
ETest可广泛应用于航空航天、武器装备、工业控制、汽车电子、仪器仪表等各行业测试工装、测试仪器等设备的研发。具有应用范围广、实时性强、开发效率高、使用简单、易于扩展、国产自主等特点，支持各种国产CPU＋国产操作系统的部署方案，同时兼容Windows、linux、Mac等多种操作系统。
凯云科技基于PXI设备和ETest开发环境，搭建了航电系统通用半实物仿真测试平台，并利用此平台测试了多种型号的航电系统设备，大大缩减时间和人力成本，同时保障了航电设备的安全性和可靠性。
在践行数字中国战略，航空工业正在数字化的道路上高速发展，全面引入包括数字化、网络化、和智能化在内的更先进的设计和制造手段，是打造新型航空工业体系，加速推动航空产业发展提质增效的有效手段。凯云科技将努力为航空工业领域数字化添砖加瓦，助力中国航电设备制造业腾飞。
