复杂电子硬件验证方法研究

一、引言

1.1 研究背景与意义

随着现代航空电子系统向高度集成化和智能化发展，可编程逻辑器件（如FPGA、ASIC、CPLD）逐渐成为机载电子设备的核心部件。这些器件的可重构性使得硬件功能可以灵活修改，以适应不断变化的应用需求。然而，这种灵活性也带来了巨大的验证挑战。复杂电子硬件具有高度集成的逻辑结构和多种时序约束，验证其功能、性能和安全性变得尤为重要。

航空系统安全性至关重要，一旦机载电子硬件出现故障，可能引发灾难性后果。因此，如何有效地验证这些复杂器件的设计，确保其符合航空安全标准，是工程师们亟需解决的问题。RTCA和EUROCAE发布的DO-254标准为机载电子硬件提供了系统化的设计保证和验证框架。然而，该标准并未给出具体的验证方法实施细节，这为工程实践带来了挑战。研究并总结适应DO-254标准的复杂电子硬件验证技术，具有重要的理论和实际意义。

1.2 验证面临的挑战

复杂电子硬件的验证面临以下主要挑战：

1. 设计复杂性：现代FPGA和ASIC设计中包含数百万门逻辑单元和多种时钟域。传统的穷举测试难以覆盖所有可能的状态组合。
2. 异步时序问题：在跨时钟域信号传输中，如何确保数据同步而不引入时序错误，是一个复