基于总线功能模型的全系统FPGA验证环境设计

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1、第43卷第1期2017年2月航空发动机AeroengineV01．43No．1Feb．2017基于总线功能模型的全系统FPGA验证环境设计薛利强，于真(中国航发航空动力控制系统研究所，江苏无锡214063)摘要：为了解决发动机控制领域中可编程门阵列设计复杂性日益增长而导致的验证困难问题，提出了1种FPGA的全系统验证方案，用以实现全面高效的功能验证。根据控制系统设计方案，对照控制器电路结构进行验证平台的搭建，通过基于总线功能模型的方法对系统中FPGA所控制的外设进行建模，并在验证平台中进行与电路

2、完全一致的连接。按照系统测试计划编制测试用例对全系统进行模拟仿真。测试结果表明：全系统FPGA的验证能够模拟控制器实际运行状态，提升了验证层次与效率，对发动机数控系统的设计质量提升有显著作用。关键词：可编程门阵列；验证平台；总线功能模型；全权限数字电子控制系统；航空发动机中图分类号：V216．7文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnki．aeroengine．2017．01．003DesignofFPGAFull—SystemVerificationEnvironmentBasedon

3、BusFunctionaIModelXUELi—qiang．YUZhen(AECCAeroengineControlSystemInstitute，WuxiJiangsu214063，China)Abstract：InordertodealwiththegrowingdifficultyinverificationcausedbytheincreasingcomplexityofFieldProgrammableGateArray(FPGA)designinthefieldofenginecon

4、trol，asystem-wideFPGAverificationschemetoachievecomprehensiveandefficientfunctionalverificationwaspresented．Accordingtothedesignofthecontrolsystem，theverificationplatformwasbuiltinaccordancewiththecircuitstructureofthecontroller．Basedonthebusfunction

5、model，theperipheralscontrolledbyFPGAinthesystemweremodeled，andconnectedwiththecircuitinfullaccordintheverificationplatform．Basedonthesystemtestplan，testcasesweredevelopedforthewholesystemsimulation．Thetestresultsshowthatthesystem-wideFPGAverification

6、cansimulatetheactualrunningstateofthecontroller,enhancethelevelandefficiencyofverification，andhavesignificanteffectonimprovingthedesignqualityoftheenginecontrolsystemsKeywords：FPGA；verificationplatform；busfunctionalmodel；FADEC；aeroengine0引言相对基于冯·诺依曼体

7、系架构的处理器，具有可重构特性的可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray，FPGA)的最大特点是计算资源的分布配置和并行处理，使得FPGA特别适合处理并行实时任务[1】。国内外FADEC系统中均大量运用FPGA，欧洲FADEC国际公司最新型FADEC系统中的数字逻辑功能均采用FPGA实现闭；美国NI公司基于FPGA和Power—Pc处理器开发了高性能的控制器快速原型开发平台CompactRIO；美国IAC公司基于FPGA设计了F117发动机(c一17动力装置)的PHM单

8、元[3J。目前某在研数字控制器中FPGA主要应用于外设管理(AD采集，离散量采集)、数字逻辑处理以及通讯协议处理。在这些应用场合中，FPGA管理对象复杂多样、总线高度复用、接口繁杂，FPGA的设计缺陷不仅会影响正常功能无法实现，甚至会导致硬件电路损坏。这就对验证提出了新的要求：不仅要验证子模块功能的正确性，同时要对电路系统层面的功能进行验证。传统的通过编写定向测试激励、查看接口波形的方法在目前出现了瓶颈。本文基于某型燃气轮机控制器的总线架构，设计了基于功能模型的全系统验证环境，能够在电路系统层对