一、ARINC 661标准的起源

近些年来航电系统的复杂性与嵌入式软件的代码量都在惊人地增长，如果还像从前一样，为某个特定应用而定制开发出来的复杂功能无法在其他机型飞行平台上重用的话，制造商的研发代价太高；同时，客户要求产品既能快速推向市场，又希望能维持较低的研发成本，这就需要引入新的技术和流程；最后，包括航电系统在内的机载软硬件的适航认证标准制定得越来越严格，而其使用范围和接受程度却愈加广泛。

在这一大背景下，ARINC 661标准则孕育而生，为开发可被不同航空飞行平台重用的软件产品提供了一个切实有效的解决方法。ARINC 661标准旨在通过定义标准的形式来解决各个航电子系统与座舱显示系统之间信息交互的一致性和标准化问题。ARINC 661标准在首先成功应用于空客A380的研制中之后，又被选为波音B787和空中客车A400M的座舱显示系统人机接口标准。经过近几年的修订和增补，该标准已相继被波音、空客、达索等公司采用，逐步发展成为行业标准。

二、ARINC 661标准介绍

ARINC 661 标准第一版于 2001 年发布，是以空客公司 A380 客机座舱显示系统的开发模式为基础进行制定的。标准意在规范化座舱显示系统（CDS）与用户系统（UA）之间的接口设计和通信数据格式，规定的图形用户接口（GUI）完全用定义文件（DF）来描述。为了在规范化的同时保证座舱显示系统设计的开放性，标准中并未涉及对具体的设计工具、界面感官和底层物理通信方式的规定。随着市场需求的不断发展和航电技术的不断进步，ARINC 661 标准的第八版已经于 2020 年发布，该版本主要新增了3D地图的部件，新部件扩展，元数据的首次发布（机器可读的标准内容描述），用户界面标记语言的首次发布等。

ARINC 661规范将显示系统分为了两个主要功能块，分别为CDS(驾驶舱显示系统) 和UA (用户应用程序)，ARCIN 661架构如下图所示：

ARINC 661 架构

驾驶舱显示系统（CDS）：负责显示和管理GUI的图形服务器。

用户应用程序（UA）：与CDS通信的系统应用程序。CDS为每个用户应用程序管理一个或多个定义文件。在运行时，消息在UA和CDS之间交换。

定义文件（DF）：图形界面描述文件，指定与一个用户应用程序关联的GUI定义(一个UA可能与多个DF关联)。DF包含一个或多个图层（Layer）定义。

图层（Layers）：(也称为用户应用层定义或UALD)是用于Widgets的GUI容器。

部件（Widgets）：GUI的基本构建块。

三、ARINC 661标准特点与优势

•  标准化、通用化

1.  将系统划分为由座舱显示系统CDS端和用户应用UA端两部分组成；
2. 定义了常用Widget控件标准，包括标准HMI控件和航空专用Widget控件；
3. 给出了CDS与UA端之间的通信协议：机组人员可以通过CDS与远处的或者分布式的用户应用（UA：User Application）通信；

• 模块高度独立化、显示和逻辑彻底分离

1. 座舱显示系统端CDS功能与用户应用端UA功能分离；
2. 座舱显示系统CDS的画面显示生成功能与画面逻辑控制功能分离；
3. 市场由此细分为主机厂商，CDS供应商与UA供应商；

• 高可扩展性、可重用性

1. 座舱显示系统端CDS适当添加或者裁剪其Widget控件库即可处理新的用户应用(User Application)；
2. 用户应用端(User Application)作少量的、甚至不作更新即可应用于新机型；
3. 绝大部分模块通用于军机，民机的功能应用；
4. 可适应不同认证等级的项目；

• 增量认证、互不影响

1. 显示器端(Server)视感(Look &Feel)功能的修改不影响用户应用端(User Application)的认证；
2. 用户应用端(User Application)的功能改变不影响服务器端(Server)的认证；

• 高费效比的集成应用

1. CDS供应商与UA供应商可根据ARINC 661标准快速高效低成本地研发各自的航电产品；
2. 不同厂家产品都符合ARINC 661标准，所以可以协同工作；主机厂商可通过市场上的商用现货产品(COTS) 轻松集成定制自己的航电系统。

四、SCADE ARINC 661解决方案

ARINC 661 标准为了在规范化的同时保证座舱显示系统设计的开放性，标准中并未涉及具体的设计工具。随着ARINC 661标准在空客 A380 客机上的成功运用，空客A400M军用运输机和波音 787客机也相继展开了基于 ARINC 661 标准的座舱显示系统设计，并最终取得了理想的效果。符合 ARINC 661 标准的座舱显示系统开发工具也开始不断涌现，如 Vaps XT ARINC 661、GL Studio ARINC 661和SCADE Display ARINC 661 等。

针对ARINC 661兼容系统的SCADE解决方案是一个仿真工具集，使工程师能够原型化和设计ARINC 661兼容系统，嵌入式座舱显示系统(CDS)和用户应用程序(UA)。对于CDS开发人员，该工具集具有可定制的ARINC 661兼容部件库，作为SCADE Suite和SCADE Display模型交付；ARINC 661配置文件，用于定义小部件列表及其接口；以及自动生成ARINC 661服务器。对于UA开发人员，该工具集的特点是将UA页面设计为模型，自动生成标准二进制和XML定义文件(DF)，以及自动生成SCADE Suite UA模型与任何ARINC 661服务器之间的通信代码。一个ARINC 661方案拆解后的组织如图：

SCADE ARINC661解决方案

SCADE ARINC 661 CDS解决方案

（1）SCADE Widget Creator（Widget设计器）

• Widget Creator是SCADE Suite和SCADE Display的附加模块，它用于创建和定制ARINC 661 Widgets。
• A661 Widget模型设计（包括外观，视感和风格），仿真和代码生成。

（2）SCADE Widget Library（Widget库）

• Widget库有一套符合ARINC 661并且是可定制扩展的Widgets，还有一些自定义的Widget。这些Widget包含实现Widget的SCADE Suite和SCADE Display模型，相关的需求说明书，测试说明书和追踪数据。

（3）SCADE Server Creator（服务器生成器）

• CDS开发人员可以使用服务器生成大部分的A661 Server，它是从一系列的配置文件和widget库来生成，产生的是C代码。

SCADE ARINC661 UA解决方案

（1）SCADE UA Page Creator（UA页面设计器）

• UA页面设计器是SCADE Display附加模块，它有一个Widget面板，用户用这些Widget搭建ARINC 661 UA页面。并可以查看在PC版本的A661 Server中页面的外观。同时UA页面可以和SCADE创建的模型联合仿真。

（2）SCADE UA DF Generator（DF文件生成器）

• DF文件生成器用于生成UA页面对应的二进制和XML格式的DF页面。

（3）SCADE Suite Adaptor（SCADE Suite适配器）

• 该模块用于生成UA和A661 Server之间通讯的代码，该通讯协议符合A661标准。

借助SCADE的ARINC 661兼容系统解决方案，飞机制造商、CDS开发商和航空电子UA开发商或集成商可以确保符合ARINC 661补充标准-7。它们可以大幅提高生产率，同时达到最高质量水平，并符合DO-178B/C A级认证标准，这些是CDS和UA航空电子应用认证所要求的。模块化、基于模型、可认证和可配置的SCADE解决方案适用于ARINC 661兼容系统，显著降低了整体航空电子软件开发和修改成本。它们还减少了认证时间，是允许对符合ARINC 661标准的飞机部件进行更多模块化认证的重要一步。

SCADE ARINC 661解决方案使飞机制造商、驾驶舱显示系统供应商和用户应用供应商都能从ARINC 661兼容的DO-178B合格COTS工具套件和服务器技术中受益。飞机制造商能够快速原型ARINC 661部件的外观和感觉，以定制他们的驾驶舱，以满足飞行员的需求，CDS供应商能够开发功能强大且经过认证的CDS系统，用户应用程序开发人员可以达到前所未有的生产力水平。

基于SCADE ARINC 661的解决方案已经在许多大型飞机上应用，包括空客A380、A400M和A350；苏霍伊超级喷气飞机100；西科斯基S-76D直升机。这些案例成功运用，并最终取得了理想的效果。目前国内符合 ARINC 661标准的座舱显示系统开发需求也开始不断涌现，国产大飞机C919项目中已采用了基于模型的方法将ARINC 661标准应用到了座舱显示系统的开发中，这标志着ARINC 661标准已经逐步成为新一代座舱显示系统设计的必要条件。