Введение
Документ, содержащий рекомендации по бортовой электронной технике RTCA DO 254 / EUROCAE ED 80, «Руководство по обеспечению надежности конструкции бортового электронного оборудования», является документом, предоставляющим рекомендации по разработке бортовой электронной техники, опубликованным RTCA, Incorporated и EUROCAE. Стандарт DO 254/ED 80 был официально признан FAA в 2005 году посредством AC 20-152 как средство обеспечения соответствия требованиям к надежности конструкции электронного оборудования в бортовых системах. Руководство, представленное в этом документе, применимо, но не ограничивается, следующими элементами электронного оборудования:
Линейно заменяемые устройства (компоненты, подлежащие быстрой замене)
Сборки печатных плат (CBA)
Специальные микрокодированные компоненты, такие как полевые программируемые вентильные матрицы (FPGA), программируемые логические устройства (PLD) и специализированные интегральные схемы (ASIC), включая любые связанные с ними макрофункции
Интегрированные технологические компоненты, такие как гибридные интегральные схемы и многочиповые модули
Коммерческие готовые компоненты (COTS)
RTCA DO 254 / EUROCAE ED 80, Design Assurance Guidance for Airborne Electronic Hardware is a document providing guidance for the development of airborne electronic hardware, published by RTCA, Incorporated and EUROCAE. The DO 254/ED 80 standard was formally recognized by the FAA in 2005 via AC 20 152 as a means of compliance for the design assurance of electronic hardware in airborne systems. The guidance in this document is applicable, but not limited, to such electronic hardware items as
Line Replaceable Units (quickly replaceable components)
Circuit board assemblies (CBA)
Custom micro coded components such as field programmable gate arrays (FPGA), programmable logic devices (PLD), and application specific integrated circuits (ASIC), including any associated macro functions
Integrated technology components such as hybrid integrated circuits and multi chip modules
Commercial off the shelf (COTS) components
The document classifies electronic hardware items into simple or complex categories. An item is simple "if a comprehensive combination of deterministic tests and analyses appropriate to the design assurance level can ensure correct functional performance under all foreseeable operating conditions with no anomalous behavior." Conversely, a complex item is one that cannot have correct functional performance ensured by tests and analyses alone; so, assurance must be accomplished by additional means. The body of DO 254/ED 80 establishes objectives and activities for the systematic design assurance of complex electronic hardware, generally presumed to be complex custom micro coded components, as listed above. However, simple electronic hardware is within the scope of DO 254/ED 80 and applicants propose and use the guidance in this standard to obtain certification approval of simple custom micro coded components, especially devices that support higher level (A/B) aircraft functions. The DO 254/ED 80 standard is the counterpart to the well established software standard RTCA DO 178C/EUROCAE ED 12C. With DO 254/ED 80, the certification authorities have indicated that avionics equipment contains both hardware and software, and each is critical to safe operation of aircraft. There are five levels of compliance, A through E, which depend on the effect a failure of the hardware will have on the operation of the aircraft. Level A is the most stringent, defined as "catastrophic" effect (e. g., loss of the aircraft), while a failure of Level E hardware will not affect the safety of the aircraft. Meeting Level A compliance for complex electronic hardware requires a much higher level of verification and validation than Level E compliance.
В документе электронное оборудование классифицируется на простые и сложные категории. Элемент считается простым, «если всесторонняя комбинация детерминированных испытаний и анализов, соответствующих уровню обеспечения надежности конструкции, может гарантировать правильную функциональную работу во всех прогнозируемых условиях эксплуатации без каких-либо аномалий». И наоборот, сложный элемент – это элемент, для которого правильная функциональная работа не может быть гарантирована только испытаниями и анализом; следовательно, обеспечение должно достигаться дополнительными средствами. Основная часть DO 254/ED 80 устанавливает цели и мероприятия для систематического обеспечения надежности конструкции сложного электронного оборудования, которое, как правило, считается сложными микрокодированными компонентами, перечисленными выше. Однако простое электронное оборудование также входит в область применения DO 254/ED 80, и заявители предлагают и используют руководство, представленное в этом стандарте, для получения одобрения сертификации простых микрокодированных компонентов, особенно устройств, поддерживающих функции воздушного судна более высокого уровня (A/B). Стандарт DO 254/ED 80 является аналогом хорошо зарекомендовавшего себя стандарта программного обеспечения RTCA DO 178C/EUROCAE ED 12C. В DO 254/ED 80 органы по сертификации указали, что авиационное оборудование содержит как аппаратное, так и программное обеспечение, и каждое из них имеет решающее значение для безопасной эксплуатации воздушного судна. Существует пять уровней соответствия, от A до E, которые зависят от влияния отказа оборудования на работу воздушного судна. Уровень A является наиболее строгим и определяется как эффект «катастрофического» характера (например, потеря воздушного судна), в то время как отказ оборудования уровня E не повлияет на безопасность воздушного судна. Соответствие уровню A для сложного электронного оборудования требует гораздо более высокого уровня верификации и валидации, чем соответствие уровню E.
RTCA DO 254 / EUROCAE ED 80, Design Assurance Guidance for Airborne Electronic Hardware is a document providing guidance for the development of airborne electronic hardware, published by RTCA, Incorporated and EUROCAE. The DO 254/ED 80 standard was formally recognized by the FAA in 2005 via AC 20 152 as a means of compliance for the design assurance of electronic hardware in airborne systems. The guidance in this document is applicable, but not limited, to such electronic hardware items as
Line Replaceable Units (quickly replaceable components)
Circuit board assemblies (CBA)
Custom micro coded components such as field programmable gate arrays (FPGA), programmable logic devices (PLD), and application specific integrated circuits (ASIC), including any associated macro functions
Integrated technology components such as hybrid integrated circuits and multi chip modules
Commercial off the shelf (COTS) components
The document classifies electronic hardware items into simple or complex categories. An item is simple "if a comprehensive combination of deterministic tests and analyses appropriate to the design assurance level can ensure correct functional performance under all foreseeable operating conditions with no anomalous behavior." Conversely, a complex item is one that cannot have correct functional performance ensured by tests and analyses alone; so, assurance must be accomplished by additional means. The body of DO 254/ED 80 establishes objectives and activities for the systematic design assurance of complex electronic hardware, generally presumed to be complex custom micro coded components, as listed above. However, simple electronic hardware is within the scope of DO 254/ED 80 and applicants propose and use the guidance in this standard to obtain certification approval of simple custom micro coded components, especially devices that support higher level (A/B) aircraft functions. The DO 254/ED 80 standard is the counterpart to the well established software standard RTCA DO 178C/EUROCAE ED 12C. With DO 254/ED 80, the certification authorities have indicated that avionics equipment contains both hardware and software, and each is critical to safe operation of aircraft. There are five levels of compliance, A through E, which depend on the effect a failure of the hardware will have on the operation of the aircraft. Level A is the most stringent, defined as "catastrophic" effect (e. g., loss of the aircraft), while a failure of Level E hardware will not affect the safety of the aircraft. Meeting Level A compliance for complex electronic hardware requires a much higher level of verification and validation than Level E compliance.
Жизненный цикл проектирования оборудования
Проектирование и верификация оборудования должны выполняться независимо друг от друга. Инженер-конструктор оборудования работает над тем, чтобы конструкция соответствовала заданным требованиям. В то же время, инженер по верификации разрабатывает план верификации, который позволит протестировать оборудование и убедиться, что оно соответствует всем производным требованиям.
Важные соображения
Раздел 1.6, "Вопросы сложности", содержит определение простых и сложных аппаратных средств. Таблица 5–1, "Типичное сопоставление технологических процессов для ASIC/PLD", представляет собой сопоставление процессов, очень полезное для практического применения в контексте AC 20 152. Приложение B, "Соображения по обеспечению надежности конструкции для функций уровней A и B" – самая длинная глава документа – готовит будущее встраиваемых электронных систем, прокладывая путь для передовых методов проектирования и верификации, хорошо известных за пределами отрасли, но относительно новых для авиационной промышленности.
Применение к простому электронному оборудованию
В то время как простое электронное оборудование (SEH) входит в область применения DO 254/ED 80, команда по программному обеспечению органов по сертификации опубликовала документ CAST 30 «Простое электронное оборудование и документы RTCA DO 254 и EUROCAE ED 80», чтобы внести ясность в руководство по простому электронному оборудованию. Это уточнение было усилено в виде руководства FAA в приказе FAA 8110.105. По сути, для простого электронного оборудования необходимо определить, выполнить и задокументировать верификацию посредством «комплексного сочетания детерминированного тестирования и анализа», которая обосновывает простую классификацию. Однако соответствующая «строгость и тщательность» этой верификации зависит от уровня гарантии надежности конструкции оборудования. Для уровней A/B анализ покрытия тестами должен подтвердить, что все узлы и соединения были протестированы (сопоставимо с целями структурного покрытия DO 178C), в то время как для уровня C достаточно продемонстрировать правильную работу при всех комбинациях и перестановках условий, применяемых только к входам устройства (тестирование «черного ящика»), а тестирование уровня D может быть выполнено посредством косвенных тестов, применяемых к системе, в которой установлен компонент. Если требуется сертификация как простого электронного устройства, все равно необходимо предоставить минимальный набор документации. Для обоснования и методов сертификации следует представить План сертификации аппаратной части (PHAC), а для обоснования строгости и методов детерминированного тестирования и анализа – План верификации аппаратной части. Для подтверждения соответствия PHAC необходимо предоставить сводку выполненных работ по аппаратному обеспечению, а также индекс конфигурации аппаратного обеспечения для определения производственной базовой линии, являющейся предметом идентификации аппаратного обеспечения и заявления о соответствии, содержащегося в сводке выполненных работ.