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Dassault Aviation feedbacks on its military and civil IMA

applicationsThierry Cornilleau

ARTIST2 meeting on Integrated Modular AvionicsNovember 12-13, 2007, Roma (Italy)

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Contents• MDPU - IMA in military aircrafts• EASy - IMA in Falcon business jets• Key points• Next challenges• Conclusions• Questions

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MDPUIMA in military aircrafts

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MDPU ObjectivesMDPU = Modular Data Processing Unit

• Offer growth potential• Improve technological obsolescence management• Third party developments• Simplify the support • Reduce recurring cost

• By providing HW and SW resources which are generic and configurable

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Implementation constraintsImplementation of ASAAC concepts taking into account :• Available technology in 1999• Maturity of concepts (lessons learned from French studies)

• Application limited to A/C core system– non critical functions: mission management, flight path management, map

generation, MMI, data storage, …– critical interruptible functions: terrain following, …

• Requirements to install MDPU into 2 existing aircrafts (Rafale et Mirage 2000)

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History88 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

ASAAC Phase I

ASAAC Phase II St 1

ASAAC Phase II Stage 2

MDPU embedded onM2000-9

and Rafale F2/F3

MDPU

Internal studieson applicabilityto core system

TechnologiesChoice

ASAAC Phase 0

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MDPU generic architectureElementary components:1 Rack : SCI backplane + 1 2xPWR supply + 18 slots5 common functional modules:

DP Data ProcessingGP Graphic ProcessingBC Bus CouplingMM Mass MemoryMG Map Generator

Dummy modules for spare slots

SCI backplane topology:CFM

BACKPLANEAircraft

2x115V acand

28V dc Air cooling

Externalconnectors

PW

RGM D

PM

MB

CG

P

CFM

CFMCFM CFM CFM

CFM CFM CFMCFM

CFM

CFMCFM CFM CFMCFM CFM CFM

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MDPU software architecture

API

SCI

Driv

er

Ethe

rnet

Driv

er

Posix OS

APPLICATION

Standardizedcommunication

Timemngt

Sync

hron

izat

ion

Con

figur

atio

n/R

econ

figur

atio

n

Mod

ule

+ R

ack

Impl

emen

tatio

n &

Deb

ug

Con

figur

atio

n bl

uepr

ints

Filemngt

Hardware

BOARD SUPPORT PACKAGE

Initi

aliz

atio

nB

uilt-

In-T

ests

on-modulecommunication

on-moduletime

mngt

Appl.Context

mngt

Process/taskscheduling

Appl.tasksmngt

Memorymngt

PRO

MD

river

RA

MD

river

Errormngt

OS Interface

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Module generic architecture

Modular internal architecturegeneric corededicated mezzanine

MDPU backplane bus ( SCI )

Avionics global bus

PCI

μPμP μPμP

Video point topoint link

Graph.Graph.

BusInterface

Mem.Mem. MemMem μPμPμPμP

VideoI / O

Com.Com. Com.Com. Com.Com. Com.Com.

PPOO

WWEE

RR SSUU

PPPPLL

YY

PowerPowerConv.Conv.

PowerPower PowerPower PowerPower

Mem.Mem.

Mem.Mem.

BC

PCI

DP GP MM

PCI

PCI

DiscreteI/O

BC : Bus CouplingDP : Data ProcessingGP : Graphic ProcessingMM : Mass Memory

Conv.Conv. Conv.Conv. Conv.Conv.

μPμP

A/C systems

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Module packaging

Aircraft I/O connector

Backplane connector

Length : 318 mmHeight : 183 mmWidth : 22 mm

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ASAAC heritage

Following ASAAC concepts selected for MDPUThree layer software stack

to get a first level of HW independenceStandardized communicationsModular packaging (enclosure, extraction handle)Two stage power supplyAir flow cooling

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MDPU benefits (1/3)

Reduced weight, volume and power consumptionRafale example:

MC 2 SGU A SGUB 1 SGUB 2MC 1 DSU

TC

MDPU

Rafale MDPU- weight : -25 %- volume : -50 %- power : -60 %

Rafale F1

Rafale F2/F3

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MDPU benefits (2/3)Logistic support simplified:2nd level maintenance suppressedLRM (Line Replaceable Module) ConceptReduce drastically part numbers leading to less spares

in Air Forces

Growth capacity:Available slots in the rack, Moreover, for Rafale, provision to add a 2nd rack

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MDPU benefits (3/3)

For making applications mapping easy on modules Ability to add new functions : new applications on

existing or new modulesEase treatment of obsolescence by replacing well-

interfaced components

Open architecture and standardised interfaces:

Same resources for two aircrafts with different functional perimeterAmortize more easily non recurring costs and

treatment of obsolescence

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EASy AvionicsIMA in Falcon business jets

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EASy

Covered functions:•Acquisition, processing/formatting, display of A/C systems•Auto Pilot, Auto Throttle, Flight Management, Terrain Awareness Warning System, Electronic Checklist, Centralized Maintenance, Data storage functions.

EASy = Enhanced Avionics SystemIMA System based on Honeywell Primus Epic©

Architecture built with MAUs (Modular Avionics Unit)A MAU is a rack with a double backplane capable to host up to 20

modules

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MAU modules

Power supply

Dual Channel I/O

NIC + Processor

Control I/O

Processor

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Module SW• Operating System common to several modules

– Near to ARINC 653 concepts– Coupling to HW through the PAL (Platform Abstraction Layer)

• MAU Core functions linked to the OS – Fault History Management– File System– Inter-modules communications– CORE Built-In-Test– Configuration Monitor System

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Communications

MAU internal busbased on cPCI

Aircraft busredundant serial bus @ 10 MHzFlight critical and non-critical data (EFIS, AFCS, …)

Maintenance busEthernet

NETWORK INTERFACE

CONTROLLER

BACKPLANE

CH

A

BACKPLANE

CH

B

MAU

LEFT PRIMARY ASCB

RIGHT PRIMARY ASCB

LANLEFT BKUP ASCB

RIGHT BKUP ASCB

NETWORK INTERFACE

CONTROLLER

SINGLE CHANNEL MODULE

SINGLE CHANNEL MODULE

DUALCHANNEL MODULE

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Schedule1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

1st flight on M2000-9

1st flight on Rafale

Operational on M2000-9

Operational on Rafale

Technochoice MDPU

EASy

Falcon2000 EX certification

Falcon900 EX certification

F7X certification

Technochoice

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Key points

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Key points (1/4)

• Industrial work share

• Specifications

• Platform development

• Applications development

• Integration

Controlof

Interfaces !!

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Key points (2/4)• Industrial work share

– Change in the competences and in the roles :

Systemintegrator

Federated architecture Modular ArchitectureDO297 model

Systemintegrator

IMAplatform

Appli.

Component

Appli.Appli.

ComponentComponentEquipment Supplier

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Key points (3/4)• Specifications phase

– System engineering :• Top-down approach to specify components : Air systems, Core system, IMA

platform, Applications• Explicit non functional requirements

– Observability requirements

• IMA Platform development– Use COTS components in their previously experimented usage

domain

– Inter-systems interactions– Modes change logic

"EarlyValidation"

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Key points (4/4)• Applications development

– HW / SW decoupling Reduction of development duration– Rules to be put in place so that the applications behave

independently from their localisation

• Integration– Spatial and temporal partitioning notably simplify trouble shooting

issues (e.g. ARINC 653)– Clear separation between platform acceptance activities and

applications integration ones– Application maximum sizing prediction

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Next challenges&

Conclusions

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Next challenges (1/3)

Growth of third party involvementOpen interface standards

Defined by a contract that can be fully specified and verifiedUnderstandable, unambiguous, predictable, well shared, … by

all stakeholdersData security

Integration of components for which degree of confidence is not known => implementation of MILS concepts

Application reuse

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Next challenges (2/3)

Enhancement of complexity control withExtended configuration capabilities

Cold and warm reconfigurations of an IMA subject to certificationComponent approach

Plug and Play, Contract-based, Reuse, …Early verification and validation

Predictable sizing, behavior, performance, …Incremental certification

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Next challenges (3/3)

Assessment of new technologiesParallel processing resources (multicore, …)IT technologies in embedded worldAsynchronous networks for deterministic applications

Convergence of solutions for all transport (automotive, train, aerospace) needs

to avoid to reinvent the wheel

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Conclusions

Successful IMA integrations in civil and military projectsMirage 2000-9, Rafale, Falcon 2000Ex, 900Ex and F7X

Open architectures allow the main contractor to sub-contract suppliers in their domains of excellence while keeping the control of the system

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Questions ?