1. 引言
1.1 机载电子硬件在航空系统中的作用
机载电子硬件（Airborne Electronic Hardware, AEH）广泛应用于飞行控制、导航、通信和信息管理等航空系统中。由于这些系统对航空器的安全性和稳定性至关重要，确保机载电子硬件的可靠性和符合性成为适航认证中的关键步骤。
1.2 适航标准概述
DO-254标准由RTCA发布，覆盖机载电子硬件开发的完整生命周期，提出了适航认证的符合性要求。此外，FAA发布的Order 8110.105A文件和CAST-30补充了DO-254的适用性，特别在简单和复杂硬件的符合性方法上提供了具体指导。EASA发布的文件，如CM-SWCEH-001，则进一步规范了复杂电子硬件的开发与认证过程。
2. 机载电子硬件的符合性验证方法
符合性验证方法基于硬件的复杂性和设计保证等级（DAL）进行分类，本文将符合性验证方法分为简单电子硬件和复杂电子硬件两大类，详细介绍每类硬件在各DAL级别下的验证方法。
3. 简单电子硬件的符合性方法
简单电子硬件（Simple Electronic Hardware, SEH）是指逻辑结构简单、可以通过穷尽性测试验证的硬件。SEH的验证方法相对直接，主要集中在功能验证、时序分析和环境测试。以下为不同DAL级别下的SEH验证方法。
3.1 DAL A/B级别的符合性方法
A/B级简单电子硬件对安全性要求最高，因此验证方法需覆盖所有可能的输入组合和状态，确保硬件在不同条件下均符合要求：
功能性验证：确保硬件的功能实现符合需求，在测试过程中验证关键逻辑的正确性。需要验证所有输入状态的组合。
时序分析：分析硬件在运行中的时间响应和数据处理延迟，确保满足时序要求。
覆盖性测试：进行穷尽测试，以覆盖所有可能输入和状态组合。包括功能性、边界条件和负载测试。
环境适应性测试：包括温度、湿度、电磁干扰（EMI）等测试，确保硬件在极端环境下能正常运行。
3.2 DAL C级别的符合性方法
C级简单电子硬件要求中等水平的安全性，因此符合性方法相对简化：
基本功能验证：验证硬件在所有预期操作条件下的核心功能，实现和设计的一致性。
简化的时序分析：只需进行基本的时序验证，确保关键时间响应符合系统需求。
环境测试：针对硬件的环境适应性进行简化测试，重点验证关键功能的可靠性。
3.3 DAL D级别的符合性方法
D级简单电子硬件的验证可以更简化，通常适用于安全性影响较低的硬件：
核心功能测试：验证硬件的基本功能，确保其在最小的功能要求下运行正确。
环境容忍度测试：基本的环境测试，以确保在常规环境下的稳定性和适应性。
4. 复杂电子硬件的符合性方法
复杂电子硬件（Complex Electronic Hardware, CEH）是指无法通过穷尽性测试验证所有操作状态的硬件。CEH通常包括可编程逻辑、动态配置、复杂时序和多状态逻辑。其验证方法需要结合高级验证手段和严格的设计保证过程。
4.1 设计保证过程
需求定义和确认：确保硬件需求完整、准确且具有可追溯性。需求分配到具体功能模块，以便在验证时进行追溯。
设计实现验证：在设计阶段对每个功能模块进行验证，确保符合需求和设计保证等级的要求。
配置管理：确保所有设计工件的版本一致性和配置可追溯性。对于FPGA等可重编程硬件，需管理比特流文件的版本。
4.2 DAL A/B级别的符合性方法
A/B级复杂电子硬件的安全性要求最高，验证方法最为严格：
形式验证（Formal Verification）：通过数学建模验证硬件逻辑的功能正确性，尤其适用于动态逻辑和复杂时序设计。
仿真验证（Simulation Verification）：仿真测试硬件在各种操作条件下的表现，确保不同时钟域间的时序一致性。
故障模式影响分析（FMEA）：识别硬件的潜在故障模式，评估对系统安全的影响。
故障树分析（FTA）：通过构建故障树模型，系统性地分析硬件的失效路径和逻辑关系。
环境适应性测试：包括电磁兼容性（EMC）、温度变化和振动等测试，确保硬件在极端环境下的可靠性。
4.3 DAL C级别的符合性方法
对于C级复杂电子硬件，验证需求相对减少，但仍需确保功能性和基本的安全性要求：
功能仿真：进行简化的仿真验证，确保主要功能在预期操作条件下的正确性。
基本故障分析：识别可能的失效模式，确保其在关键故障下的基本容错能力。
核心时序分析：重点分析时序逻辑的可靠性，确保在关键条件下的响应速度符合要求。
4.4 DAL D级别的符合性方法
D级复杂电子硬件的符合性验证相对简单，主要集中在核心功能性和环境适应性：
核心功能测试：验证主要功能的准确性和实现的一致性。
简化的故障模式分析：识别关键故障模式，确保硬件在较低风险下的可靠性。
环境测试：确保硬件在常规工作环境中的适应性。
