从单板调试到系统级验证：SkyEye如何支撑复杂机载系统FMU联合仿真

随着复杂装备系统不断向多处理器、多总线、多分系统方向发展，嵌入式软件验证面临日益严峻的系统复杂度挑战。

传统研发模式下，软件验证高度依赖真实硬件环境。通常需要等到处理器板卡、接口设备及相关分系统逐步到位后，才能开展系统联调与综合验证。这种方式在复杂系统研发过程中，普遍存在硬件依赖强、联调周期长、异常定位困难等问题。 

特别是当系统涉及离散量、模拟量、RS422、高速总线等多类型接口时，不同分系统之间存在大量状态交互与时序耦合。许多深层次问题只有在系统级运行阶段才会暴露，传统的单板调试方式难以覆盖完整的系统行为。

因此，如何在真实硬件到位前，提前构建数字化验证环境，实现多系统协同验证，正在成为复杂嵌入式系统研发的重要方向。

在这一背景下，天目全数字实时仿真软件SkyEye可将处理器、接口环境和嵌入式软件运行环境封装为FMU，并接入系统级联合仿真平台，为复杂机载系统数字化验证提供一条新的实现路径。

 

1.软件先于硬件运行 

在传统研发模式中，嵌入式软件通常需要等到真实硬件环境搭建完成后才能运行。而在数字化验证体系下，处理器、接口及运行环境可以提前在虚拟环境中构建，使软件开发与系统验证得以并行开展。

基于SkyEye构建的数字化仿真环境，能够对复杂嵌入式板卡进行虚拟化建模，让应用软件提前运行在虚拟处理器环境中。

以实际工程为例，某RIU类嵌入式软件运行于虚拟FT2000处理器与DSP28335环境中，同时配套构建离散量、模拟量、RS422、1394等接口的数字化运行环境，使软件能够在虚拟平台中完成周期任务执行、状态监控以及数据交互。

▲传统模式与数字化模式对比

 

这种方式使软件验证不再完全依赖真实设备到位，而是能够提前进入系统级验证阶段。

 

2.构建数字化接口运行环境 

对于复杂嵌入式系统而言，仅完成处理器建模并不足以支撑完整的系统验证，更关键的是建立接口级数字化运行能力。 

在SkyEye环境中，可对离散量、模拟量以及RS422、1394等总线接口进行建模，使应用软件能够像运行在真实硬件上一样，完成接口访问与数据交互。

▲SkyEye数字化接口环境

 

在该模式下，软件能够提前验证以下关键内容：

• 周期任务执行逻辑
• 多接口数据收发
• 状态监控流程
• 总线通信机制
• 多处理器协同逻辑

相比传统“硬件到位后再联调”的方式，数字化接口环境能够更早发现系统级问题，同时有效降低对真实硬件资源的占用，缓解研发过程中的资源压力。

 

3.基于FMU的联合仿真体系 

在完成RIU数字化运行环境构建后，SkyEye进一步将整个仿真工程封装为FMU（Functional Mock-up Unit），并接入联合仿真平台。 

FMU本质上是一种标准化的模型封装方式，能够将复杂的嵌入式运行环境作为一个统一的仿真节点，接入系统级联合仿真环境。

在该体系中，SkyEye负责提供：

• 处理器仿真
• 接口与总线仿真
• RIU软件运行环境
• FMU封装与执行

而其他系统模型，例如燃油、环控、液压等分系统，则由外部模型提供，并在统一联合仿真平台中完成协同运行。

▲FMU联合仿真结构

 

联合仿真过程中，各FMU节点在统一时间轴下进行调度，并通过总线接口或数据接口完成交互。例如，RIU软件可通过RS422等接口与外部分系统模型进行数据交换，从而实现系统级的协同运行验证。

这种模式的核心价值在于：不仅实现了软件先于硬件运行，更进一步实现了系统先于整机联调验证。

对于复杂装备研发而言，数字化验证不只是对传统联调方式的补充，更是提升研发效率、降低硬件依赖、支撑系统级协同验证的重要手段。未来，SkyEye将持续完善嵌入式数字样机与联合仿真能力，为复杂机载系统研发提供更加高效、灵活的工程化支撑。