Seminar PikeOS ARINC 653 und IMA-Integration

Dieses Einzelseminar vermittelt die Entwicklung und Integration ARINC-653-konformer Anwendungen auf einer partitionierten PikeOS-Plattform. Die Inhalte sind auf technische Umsetzbarkeit, nachvollziehbare Konfiguration und einen kontrollierten Betrieb ausgerichtet. Theorie, Demonstrationen und Laboraufgaben greifen unmittelbar ineinander.

Jeder Arbeitsschritt beginnt mit einer fachlichen Entscheidung, wird anschließend in CODEO oder am Zielsystem umgesetzt und endet mit einer prüfbaren Kontrolle. Dadurch entsteht kein reines Produktwissen, sondern ein belastbarer Arbeitsablauf für Entwicklung, Integration, Prüfung und Betrieb.

Inhaltsübersicht

1. ARINC-653-Systemmodell und IMA-Kontext
2. ARINC-653-Prozesse und Partitionslebenszyklus
3. Sampling- und Queuing-Ports
4. Zeitpartitionierung und Major Frame
5. Health Monitoring und Fehlerreaktionen
6. IMA-Integration und Konfigurationsabgleich

Zielgruppe

Softwareentwickler, Systemintegratoren, IMA-Architekten, Verifikationsingenieure und technische Projektverantwortliche im Avionikumfeld.

Voraussetzungen

Grundkenntnisse in Echtzeitsystemen und C oder C++; PikeOS-Grundlagen sind hilfreich, aber nicht zwingend erforderlich.

Lernziele

• Das ARINC-653-Systemmodell sicher auf PikeOS-Projekte übertragen.
• Prozesse, Zeitpläne, Sampling- und Queuing-Ports konsistent konfigurieren.
• Health-Monitoring-Reaktionen für typische Fehlerfälle entwerfen und prüfen.
• Anwendungs- und Integrationskonfiguration ohne widersprüchliche Annahmen zusammenführen.
• Eine reproduzierbare IMA-Integrationsbaseline mit Prüfschritten erstellen.

Seminarinhalte

ARINC-653-Systemmodell und IMA-Kontext

1. Schritt 1: Modul, Partition, Prozess, Zeitplan und Health Monitoring voneinander abgrenzen.
2. Schritt 2: IMA-Ziele auf ein partitioniertes PikeOS-System übertragen.
3. Schritt 3: APEX-Dienste den Anwendungsanforderungen zuordnen.
4. Schritt 4: Konfigurations- und Anwendungsanteile mit klarer Verantwortlichkeit festlegen.

ARINC-653-Prozesse und Partitionslebenszyklus

1. Schritt 1: Startzustände, Initialisierung und Übergang in den Normalbetrieb entwerfen.
2. Schritt 2: Periodische und aperiodische Prozesse mit Priorität und Frist konfigurieren.
3. Schritt 3: Synchronisations- und Zeitdienste mit begrenzten Wartezeiten einsetzen.
4. Schritt 4: Prozess- und Partitionsfehler gezielt auslösen und beobachten.

Sampling- und Queuing-Ports

1. Schritt 1: Kommunikationsbedarf nach Aktualitäts- oder Ereignissemantik klassifizieren.
2. Schritt 2: Portparameter, Nachrichtengrößen und Kanäle konsistent konfigurieren.
3. Schritt 3: Gültigkeit, Überlauf und leere Queues im Anwendungscode behandeln.
4. Schritt 4: Sender- und Empfängerzeitverhalten über den Modulzeitplan prüfen.

Zeitpartitionierung und Major Frame

1. Schritt 1: Zeitfenster aus Kritikalität, Last und Reaktionsanforderungen ableiten.
2. Schritt 2: Major Frame und Partitionsfenster ohne unzulässige Lücken oder Überbuchung konfigurieren.
3. Schritt 3: Kommunikationsketten über mehrere Partitionen zeitlich ausrichten.
4. Schritt 4: Normalbetrieb und degradierte Betriebsarten getrennt bewerten.

Health Monitoring und Fehlerreaktionen

1. Schritt 1: Fehlerklassen, Ebenen und zulässige Reaktionen definieren.
2. Schritt 2: Health-Monitoring-Tabellen mit Restart-, Stop- und Eskalationsregeln aufbauen.
3. Schritt 3: Fehlerfälle per Fault Injection reproduzierbar erzeugen.
4. Schritt 4: Reaktion, Begrenzung und Wiederanlauf anhand erwarteter Zustandsfolgen prüfen.

IMA-Integration und Konfigurationsabgleich

1. Schritt 1: Schnittstellen zwischen Systemintegrator und Anwendungsentwicklung festlegen.
2. Schritt 2: Zeitplan, Ports, Ressourcen und Anwendungsannahmen konsistent abgleichen.
3. Schritt 3: Integrationskonflikte über strukturierte Konsistenzprüfungen früh erkennen.
4. Schritt 4: Freigabestand aus Konfiguration, Anwendung und Prüfnachweisen zusammenstellen.

Praxisübungen

• ARINC-653-Partition mit Initialisierungs- und Normalbetriebsphase aufbauen.
• Periodische Prozesse mit Zeitbudgets und Synchronisationspunkten konfigurieren.
• Sampling- und Queuing-Kommunikation zwischen zwei Partitionen implementieren.
• Prozessfehler injizieren und Health-Monitoring-Reaktion samt Wiederanlauf auswerten.

Arbeitsweise

Kurze Fachblöcke werden unmittelbar durch Demonstrationen und geführte Übungen ergänzt. Konfigurationen, Quelltexte, Prüfprotokolle und Checklisten werden in einer konsistenten Laborumgebung geführt. Fehlerbilder werden nicht nur behoben, sondern systematisch eingegrenzt und dokumentiert.