在過(guò)去十年中，由于認(rèn)證規(guī)則（DO-178B）在軍事項(xiàng)目上的更廣泛應(yīng)用，以及不斷推動(dòng)在更短的期限內(nèi)交付，創(chuàng)建飛機(jī)駕駛艙顯示器的任務(wù)變得越來(lái)越困難。更復(fù)雜的是，行業(yè)中的許多參與者使用自己的開(kāi)發(fā)方法，除了開(kāi)發(fā)人員和人為因素工程師的說(shuō)明外，幾乎沒(méi)有關(guān)于內(nèi)容的指南。

由于缺乏基于標(biāo)準(zhǔn)的方法，導(dǎo)致內(nèi)部開(kāi)發(fā)或通過(guò)使用商業(yè)工具開(kāi)發(fā)的單一應(yīng)用程序激增。無(wú)論進(jìn)行哪種類(lèi)型的更改，這些應(yīng)用程序始終需要作為一個(gè)整體重新認(rèn)證。在商業(yè)工具之間交換數(shù)據(jù)通常也很困難，這使得飛機(jī)制造商在飛機(jī)的生命周期內(nèi)考慮更換系統(tǒng)的供應(yīng)商或在使用不同軟件架構(gòu)構(gòu)建的項(xiàng)目之間重用顯示元素是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

在90年代后期，成立了一個(gè)由行業(yè)代表組成的委員會(huì)來(lái)解決這些問(wèn)題，并為飛機(jī)航空電子設(shè)備的創(chuàng)建制定了標(biāo)準(zhǔn)和靈活的架構(gòu)，該架構(gòu)成為ARINC規(guī)范661：駕駛艙顯示系統(tǒng)與用戶(hù)系統(tǒng)的接口。今天，ARINC 661被用于空中客車(chē)A380和A400M，波音787和AgustaWestland Merlin直升機(jī)升級(jí)等項(xiàng)目。

在了解了ARINC 661標(biāo)準(zhǔn)及其架構(gòu)之后，我們將了解ARINC 661的駕駛艙顯示系統(tǒng)（CDS），用戶(hù)應(yīng)用程序（UA）和小部件，以及它們帶來(lái)的好處 - 特別是對(duì)于需要認(rèn)證的項(xiàng)目。

ARINC 661 架構(gòu)概述

雖然駕駛艙顯示軟件傳統(tǒng)上被編寫(xiě)為獨(dú)立的可執(zhí)行文件，根據(jù)內(nèi)部數(shù)據(jù)、規(guī)則和邏輯呈現(xiàn)信息和渲染圖形，但 ARINC 661 在繪制圖形的代碼和管理邏輯以及所有可視元素的位置和狀態(tài)的代碼之間引入了明確的分離。這兩個(gè)組件是 CDS 和 UA。

此外，ARINC 661 將 CDS 定義為運(yùn)行時(shí)解釋器，能夠根據(jù)外部布局文件中包含的信息顯示來(lái)自稱(chēng)為小部件的有限構(gòu)建塊庫(kù)中的一個(gè)或多個(gè)元素。最后，ARINC 661定義了CDS和UA交換消息的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。圖 1 顯示了 CDS 和 UA 之間的關(guān)系，以及它們的典型執(zhí)行環(huán)境和這兩個(gè)應(yīng)用程序之間的通信。它還顯示多個(gè) UA 可以與 CDS 通信。在這種情況下，每個(gè) UA 可以單獨(dú)開(kāi)發(fā)，并負(fù)責(zé)更新和響應(yīng)顯示器特定部分的事件。

圖1：ARINC 661架構(gòu)的主要組件：駕駛艙顯示系統(tǒng)（CDS）和用戶(hù)應(yīng)用（UA）

此體系結(jié)構(gòu)的一個(gè)直接好處是，對(duì)顯示組合的更新是通過(guò)創(chuàng)建新的布局文件來(lái)完成的，而不是在統(tǒng)一應(yīng)用程序中修改代碼。在認(rèn)證環(huán)境中，這意味著無(wú)需重新編譯或重新認(rèn)證 UA 和 CDS 代碼即可進(jìn)行視覺(jué)布局更改，例如重新定位或更改顯示元素的視覺(jué)屬性。同樣的好處也適用于對(duì)應(yīng)用程序邏輯流的更改，這只會(huì)導(dǎo)致對(duì)特定用戶(hù)應(yīng)用程序的更改，而 CDS 代碼庫(kù)和其他用戶(hù)應(yīng)用程序不受影響。

除了隔離的好處之外，這種方法還簡(jiǎn)化了組織內(nèi)不同團(tuán)隊(duì)之間或分包商之間應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的分布。

近距離觀(guān)察：CDS 和 UA

仔細(xì)觀(guān)察典型的 ARINC 661 應(yīng)用程序執(zhí)行流程，CDS 會(huì)基于一個(gè)或多個(gè)稱(chēng)為定義文件 （DF） 的布局文件加載和顯示小部件。每個(gè) DF 都包含一個(gè)或多個(gè)圖層，這些圖層是需要加載的所有微件的分層列表及其初始參數(shù)，例如位置、大小和可見(jiàn)性。它們以二進(jìn)制格式本機(jī)存儲(chǔ)，該格式在運(yùn)行時(shí)加載到 CDS 應(yīng)用程序中。該標(biāo)準(zhǔn)還定義了XML交換格式，以促進(jìn)DF檢查，修訂控制和共享。

向下移動(dòng)一個(gè)級(jí)別，附加到 CDS 的物理顯示器分為一個(gè)或多個(gè)子部分，簡(jiǎn)稱(chēng)為窗口，每個(gè)子部分可以渲染一個(gè)或多個(gè)圖層。這些窗口不能有任何重疊，并將堆疊指定的圖層以創(chuàng)建最終結(jié)果，該結(jié)果將在屏幕上顯示給飛行員或操作員。圖 2 說(shuō)明了此層次結(jié)構(gòu)。

圖2：CDS 視覺(jué)層次結(jié)構(gòu)

在運(yùn)行時(shí)，CDS 處理試點(diǎn)輸入并確定這些交互是否可以在本地處理（例如，當(dāng)光標(biāo)放在小部件上時(shí)需要突出顯示 CheckButton）和/或是否應(yīng)將它們傳輸?shù)?UA（例如，按下 CheckButton）。在后一種情況下，事件將發(fā)送到相應(yīng)的 UA，以根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)和事件類(lèi)型確定響應(yīng)。UA（s）通常還會(huì)向CDS發(fā)送穩(wěn)定的消息流，以更新向飛行員提供信息的所有屏幕元素的位置。

在認(rèn)證方面，這種詳細(xì)的顯示架構(gòu)大大簡(jiǎn)化了高低級(jí)要求的創(chuàng)建。對(duì)定義文件使用標(biāo)準(zhǔn)XML交換格式也使內(nèi)容開(kāi)發(fā)人員可以靈活地使用來(lái)自多個(gè)供應(yīng)商的CDS系統(tǒng)，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為合適的工作可以加載到任何符合ARINC 661標(biāo)準(zhǔn)的CDS中。還可以通過(guò)僅更改 CDS 庫(kù)中小部件的視覺(jué)外觀(guān)，在新項(xiàng)目中重用定義文件和系統(tǒng)用戶(hù)應(yīng)用程序的大部分內(nèi)容。

標(biāo)準(zhǔn)小部件庫(kù)

ARINC 661 規(guī)范沒(méi)有綁定到特定工具的應(yīng)用程序構(gòu)建組件，也沒(méi)有在內(nèi)部為項(xiàng)目創(chuàng)建自定義組件架構(gòu)，而是引入了 42 個(gè)可用于創(chuàng)建顯示的小部件。隨著標(biāo)準(zhǔn)的第一次更新，這個(gè)數(shù)字上升到50，在補(bǔ)充2中上升到57，在修訂版3中上升到65，在今年早些時(shí)候發(fā)布的最新版本上升到68。

小部件的復(fù)雜性各不相同，從基本的圖形元素（如 GpLine 和 GpRectangle 小部件）到復(fù)雜對(duì)象（如顯示來(lái)自各種數(shù)據(jù)源的地圖的 MapHorz 小部件）。還有一些小部件沒(méi)有任何可視化表示，用于將其他元素組合在一起并對(duì)其應(yīng)用轉(zhuǎn)換。最后一個(gè)類(lèi)別中的一個(gè)示例是互斥容器小部件，它將多個(gè)元素分組到單個(gè)父元素下，但一次只顯示其直接子元素之一。

雖然 ARINC 661 描述了小部件應(yīng)該如何工作以及它們的參數(shù)是什么，但它并沒(méi)有定義它們的視覺(jué)外觀(guān)。這使顯示器制造商可以完全自由地為給定項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)自己的外觀(guān)和感覺(jué)。標(biāo)準(zhǔn)中還有一項(xiàng)規(guī)定，允許開(kāi)發(fā)人員創(chuàng)建具有定制功能和參數(shù)的自定義小部件，這些功能和參數(shù)仍遵循通用小部件創(chuàng)建模式。

擁有一組標(biāo)準(zhǔn)的小部件來(lái)開(kāi)發(fā)顯示器，使開(kāi)發(fā)人員可以輕松熟悉 ARINC 661 標(biāo)準(zhǔn)并快速了解如何開(kāi)發(fā)新顯示器。此外，與直接與高級(jí)需求相關(guān)的整體ARINC 661架構(gòu)類(lèi)似，擁有一組具有良好記錄功能的標(biāo)準(zhǔn)小部件有助于加速認(rèn)證項(xiàng)目的低級(jí)詳細(xì)功能需求的文檔記錄。

ARINC 661 的未來(lái)

雖然此體系結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)可能看起來(lái)有點(diǎn)令人生畏 - 考慮到需要建立一個(gè)兼容的CDS運(yùn)行時(shí)軟件體系結(jié)構(gòu)，遵守規(guī)范的功能小部件庫(kù)，以及促進(jìn)創(chuàng)建定義文件及其輸出到標(biāo)準(zhǔn)二進(jìn)制文件的工具 - 應(yīng)該注意的是，COTS工具可用于提供這些功能開(kāi)箱即用。在某些情況下，這些工具甚至是合格的開(kāi)發(fā)工具，可以在DO-178B下生成合格的代碼。在看到一些大型商用飛機(jī)引領(lǐng)潮流后，許多商業(yè)和軍用項(xiàng)目正在考慮或已經(jīng)在其即將開(kāi)展的項(xiàng)目中采用ARINC 661，以確保該標(biāo)準(zhǔn)的成功。

審核編輯：郭婷