2.11.1      产品概述

    GESTE――目前国产最先进的通用半实物仿真系统。

    GESTE是由我国科技工作者自主研发,拥有独立知识产权的通用半实物仿真系统,它的研制成功打破了国外对我国在相关领域的技术垄断和封锁,填补了我国嵌入式系统缺乏通用半实物仿真系统的空白。GESTE具有国际领先的技术、完善的功能,有助于提高嵌入式系统的可靠性和安全性,特别是在航空、航天、船舶以及兵器等重要领域,能有效地发现嵌入式系统缺陷,避免由于嵌入式系统缺陷引发的事故,缩短嵌入式系统的研发周期。

    通用半实物仿真系统(GESTE)可以满足航空、航天、国防、汽车和类似系统嵌入式系统的开发和仿真的共同需求。

    在某子系统的研制阶段,在其他的交联系统没有研制出来的情况下,GESTE可以对交联系统进行系统仿真,供嵌入式系统开发和调试之用。在嵌入式系统调试或验收阶段,GESTE可以通过对其交联环境仿真实现在真实环境中难以实施的信号,而且可以模拟系统可能运行的场景,发现系统潜在的缺陷。

    GESTE适用于采用工业标准接口或根据特殊要求定制接口的嵌入式系统,为嵌入式系统提供了仿真开发、实时仿真和仿真结果分析的完整解决方案。

 

2.11.2      产品功能

   GESTE2.1为嵌入式软件提供通用的仿真测试环境,支持对嵌入式软件进行实时、闭环、非侵入式的系统测试。在通用性的基础上,支持并辅助用户的二次开发,从而满足专用测试需求。

  2.11.2.1  主要功能简介

测试过程管理;

● 仿真模型图形化开发及代码自动生成;

● 仿真模型代码的交叉编译和调试;

● 测试脚本辅助编辑及语法检查;

● 测试过程监控;

● 实时测试;

● 测试数据收集定制;

● 测试数据事后分析;

● 日志管理;

● 扩展功能(可集成MATLAB和CodeTest);

● 故障注入;

● 各种IO接口支持及扩展;

  2.11.2.2  GESTE2.1组件

测试过程管理

    GESTE2.1测试过程采用项目-工程-单元的三级管理机制。项目对应一个被测系统,项目下面可以建多个工程,每个工程对应一个交联环境模型,针对被测系统的一个方面进行测试。测试单元是对测试的一次组织,实现了测试场景的保存和测试的复用。

仿真模型

    仿真模型代码的自动生成是GESTE2.1的一个重要特色,在GESTE2.1中可以实现仿真模型的图形化开发及模型代码的自动生成。

    GESTE2.1可实现对嵌入式软件交联设备本身的仿真及交联设备之间通讯方式的仿真,从而形成测试所需要的模型信息库文件和IO信息库文件等接口文件。

    图形化的仿真模型搭建完毕后,可自动生成仿真模型代码。用户还可以根据实际需要对仿真模型的内特性进行仿真(如集成Matlab模型、编写实时编译执行的脚本等)。

脚本编辑器

    GESTE2.1为用户提供强大的图形化测试脚本开发环境,支持类似Visual Studio的编辑导航,用户只需输入简单的字符,编辑器将根据仿真模型信息自动帮助用户完成输入。GESTE2.1提供的多任务脚本机制非常适合软件测试的要求,并且支持周期任务和定时任务。脚本编辑器为用户提供了专用语句插入功能、变量赋值功能、自动添加注释标号和脚本语法检查功能。编写完毕的测试脚本可以下载到实时处理机中,由编译器实时编译执行,驱动测试的进行。

测试监控面板

    测试监控面板为用户提供了实时的图形化的数据显示功能和测试的在线控制功能。用户可以在测试过程中根据实际需要以不同的方式实时显示指定数据,同时也可以实时地通过面板上的控件发送在线脚本,实现用户与被测软件的交互。

    测试监控面板上的控件主要包括三类:表积累,包括标签、分组框和分割线;控制类,包括编辑框、组合框、旋钮、按钮和开关,可提供在线脚本功能;显示类,包括趋势图、树形图、柱状图、LED、信号灯等,用于实时观测测试数据。

结构分析工具(TDA)

    测试结果分析工具可以按照用户定制的收集方案采集数据,用于测试结束后对结果数据的分析。TDA的数据显示和分析功能主要包括三个方面:列表显示与分析、曲线显示与分析和测试脚本显示。

    列表显示与分析以表格列表的方式显示测试数据,可以实现数据过滤、数据查询、进制转换、显示列表选择等功能。曲线分析以曲线的方式显示测试数据变化趋势,根据需要显示指定的数据变量。TDA还提供选择、复位、放大、移动和坐标等工具,辅助用户分析数据。TDA还可以在分析过程中显示测试脚本,便于比较测试输入、预期输出与实际测试结果。

扩展功能

    GESTE2.1实现了对Matlab模型的集成,针对仿真模型的一些复杂信号的处理及运算,它利用了Matlab中Simulink强大的建模功能,关联仿真模型之间变量输入、输出的变化规律,这样用户可以避免编写大量复杂的脚本和模型代码。对于复杂的交联环境,如果用户已经有了Matlab模型,GESTE调用RTW生成的C代码使其能够编译成在目标节点上允许的可执行文件。

数据源

    GESTE2.1支持数据源模型,可以将大量的测试输入数据以数据源模型的方式进行加载。在测试过程中,为了提高仿真逼真度,通常会将规律非常复杂且不便于数学建模,或者计算非常消耗CPU资源的测试数据在测试运行前以文件的格式存储,测试过程中,GESTE2.1操作已存储的数据源文件,输入数据以驱动被测软件的运行,从而完成测试。数据源模型通过在时间上将测试数据的产生与测试过程进行分离,降低了仿真测试环境的计算强度,有效的节省了CPU资源。

故障注入

    GESTE2.1为用户提供了1553B总线的常见8种故障模式的注入功能,同时GESTE2.1通过继电器介入连接部分,可中断被测部件任意输入输出信号或总线信号,通过软件控制对被测部件的信号注入各种故障,包括短路、断路和接地等。

I/O接口支持及扩展

    GESTE2.1的实时处理机是通用的工业标准为基础的实时系统,它具有典型的IO接口,这些类型包括:MIL-STD-1553B,ARINC429,RS232/422/485,以太网,CAN,DI/DO,AD/DA和继电器等;而且它还可以根据用户需要,支持自定制的非标准接口。

 

2.11.3      产品特点

  2.11.3.1  主要特性

时间特性:可以满足与交联环境接口通讯的周期不小于0.5ms的实时嵌入式软件的系统测试。

通用性:能够同时仿真多个交联设备,支持多种IO接口及总线类型,对嵌入式软件实施高时间精度以及带闭环反馈的系统测试。

灵活性:提供开放的仿真建模环境和通用的测试脚本描述语言。同时,通过灵活增加用户驱动的方式支持用户的特定IO接口,并且支持仿真模型代码的二次开发。

易用性:提供图形化的仿真建模、模型代码自动生成、测试脚本辅助编辑、测试过程图形化监控和测试数据图形化分析。

  2.11.3.2  GESTE的硬件体系结构

    GESTE采用双CPU结构,分为仿真测试主机和实时处理机两部分。GESTE的硬件配置可以有便携式配置和机柜配置两种。

 

图 1  GESTE便携式硬件结构

 

图 2  GESTE机柜式硬件结构

 

● 仿真测试主机是一台高性能PC机,主要面向仿真用户,用于进行仿真前的开发工作,仿真中的显示监控,以及仿真后的数据处理工作。

● 实时处理机运行于实时操作系统VxWorks下,主要完成实时仿真任务,驱动整个仿真的正常运行。

● 仿真测试主机和实时处理机之间的通讯通过以太网来完成,支持仿真数据的动态下载和上传功能。

● 实时处理机与被测系统之间的通讯通过总线及I/O接口完成,目前支持的总线及I/O有:

MIL-STD-1553B/ARINC429/CAN/AD/DA/RS232/RS422/RS485/DI/DO/RELAY/以太网,及用户定制接口等。

  2.11.3.3  GESTE的软件体系结构

    在仿真测试主机上运行仿真开发组件。主要完成仿真开发功能,具体包括仿真模型开发、可视化的脚本开发、面板搭建,仿真环境配置、数据收集定制、数据事后分析及日志管理等功能。

运行于实时处理机上的系统主要完成实时仿真功能,具体又包括数据服务、模型服务、异常处理服务、程序调度、驱动程序等功能。

 

图3  GESTE软件体系结构

 

  2.11.3.4  GESTE典型工程应用

● X型号惯性/卫星组合导航INS系统

● X型号大气数据计算机ADC系统

● X型号任务计算机MC系统

● X型号火控计算机系统

● X型号发动机数控系统

● X型号稳瞄跟踪系统

● X型号炮塔随动系统等

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