MathWorks und Mentor Graphics DO-254-Workflow für die modellbasierte Entwicklung in der Luftfahrt-Elektronik

MathWorks und Mentor Graphics unterstützen mit ihren Werkzeugen gemeinsam einen integrierten Workflow gemäß DO-254 auf Basis von Model-Based Design.

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Für einen gemeinsamen Lösungsansatz zur DO-254-Compliance bieten die beiden Toolanbieter MathWorks und Mentor Graphics laut den Angaben integrierte Softwarewerkzeuge, die eine modellbasierte Entwicklung in allen Phasen des Entwicklungsprozesses unterstützen. Dazu gehören Spezifikationsdefinition und -management, Konzeption, Systementwurf, Implementierung und Test.

Der Standard DO-254 bezieht sich auf die Entwicklung komplexer Hardwaresysteme im Luftfahrt-Bereich, z.B. auf Basis von Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), Programmable Logic Devices (PLDs) oder Application Specific Integrated Circuits (ASICs). DO-254 befasst sich unter anderem mit Sicherheitsaspekten des Hardware Designs oder dem Hardware Design Lifecycle.

Vom DO-254-konformen Systementwurf bis zu HDL-Implementierung

Mit dem integrierten Arbeitsablauf können Luft- und Raumfahrtingenieure ihre Systementwürfe in einem früheren Stadium des Entwicklungsprozesses überprüfen. Anschließend sollen sich die Systementwürfe schneller in HDL (Hardware Description Language) implementieren lassen. Zudem könnten Teile der Systementwürfe und Testumgebungen häufiger wiederverwendet und dadurch der entsprechende Arbeitsaufwand verringert werden. Während des gesamten Entwicklungsprozesses ließen sich Anforderungen und Testfälle einfacher verwalten, so die beiden Unternehmen.

Der DO-254-Workflow im Einzelnen

Im ersten Schritt des neuen DO-254-Workflows werden zunächst die Anforderungen mit dem ReqTracer von Mentor Graphics erfasst und verwaltet. Anschließend erfolgt die Entwicklung und Verfeinerung eines Konzeptentwurfs auf Basis eines ausführbaren Simulink-Modells. Dieser Systementwurf gibt bereits Einzelheiten der Implementierung wieder, wie etwa Festkommaeffekte.

Im ReqTracer lassen sich Modellblöcke direkt mit den Anforderungen verknüpfen, um eine Rückverfolgbarkeit zu gewährleisten. Ingenieure können anschließend mit MathWorks Verifikations- und Validierungslösungen die Funktionen prüfen und das Modell umfassend analysieren. Durch diese Entwurfs- und Verifikationsfunktionen soll sichergestellt werden, dass die Konzeption umfassend getestet wird, der Spezifikation zugeordnet werden kann und allen nötigen Anforderungen entspricht. Das umfassend getestete Modell wird anschließend mit dem Simulink HDL Coder automatisch in HDL umgesetzt.

Implementierung in HDL

Ab dieser Phase ist der HDL Designer von Mentor Graphics die Hauptumgebung für die weitere HDL-Entwicklung, Codeüberprüfung, Codevisualisierung und Codereviews. Der spezifische HDL-Entwurf kann in der Umgebung von Mentor Graphics verifiziert werden. Die Verifikationsumgebung nutzt dabei die Testvektoren, die auf Modellebene erstellt wurden, unter Zuhilfenahme von Tools wie ModelSim und Questa.

Die formale Analyse wird unterstützt durch 0-In Formal Verification für die HDL-Modellüberprüfung und durch FormalPro für das Logical Equivalency Checking (LEC). Precision RTL Plus sorgt für die FPGA-Synthese und die Integration mit Place-and-Route-Tools von FPGA-Anbietern. Alle Verifikationsergebnisse und Syntheserandbedingungen, die im gesamten Verlauf erstellt werden, lassen sich mit ReqTracer zum Systementwurf und den Verifikationsanforderungen zurückverfolgen.

Anbieter versprechen höhere Produktivität durch toolgestützten Workflow

Jon Friedman, Marketing Manager Aerospace and Military bei MathWorks zum Workflow: „Die Einhaltung des DO-254-Standards ist ein Schwerpunkt unserer Kunden. Eine zentrale Herausforderung ist dabei die Verbesserung der Produktivität, etwa durch die Mehrfachnutzung von Systementwürfen oder die Automatisierung der Dokumentationserstellung und Verifikation. Das haben wir durch den integrierten Workflow mit Mentor Graphics erreicht. Zudem weiten wir die Vorteile des Model-Based-Designs von der HDL-Simulation und -Analyse bis hin zur Synthese und Implementierung aus.“

Die Anwendung von Model-Based-Design für die DO-254-Zertifizierung mit MathWorks-Tools wird unter www.mathworks.com/do-254 näher erläutert; der DO-254-Ansatz von Mentor Graphics wird unter www.mentor.com/go/do-254 im Detail beschrieben.

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