Gerenciamento de Software Embarcado em Aeronaves
A gestão de software, no contexto geral, refere-se ao processo de planejar, organizar, controlar e otimizar o ciclo de vida completo de um software. Isso inclui desde a sua concepção e desenvolvimento até a sua implantação, manutenção, atualização e eventual desativação.
1. Base de Dados de Software Carregados em Campo: O Coração da Operação Aérea
O software embarcado em aeronaves não é estático; ele exige atualizações e gerenciamento contínuos para garantir a conformidade regulatória e a otimização do desempenho. A base de dados de software carregados em campo refere-se aos programas e dados que podem ser instalados ou atualizados diretamente nas aeronaves, sem a necessidade de remoção de componentes.
Essa capacidade é vital para a manutenção da frota e para a incorporação de novas funcionalidades ou correções de segurança.
Um exemplo proeminente dessa prática é a atualização periódica do software do Sistema de Gerenciamento de Voo (FMS – Flight Management System), que é carregado no Computador de Gerenciamento de Voo (FMC – Flight Management Computer).
Essas atualizações, frequentemente realizadas a cada 28 dias, são vitais para manter a precisão dos dados de navegação, rotas e desempenho da aeronave. A regularidade dessas atualizações é um requisito regulatório, garantindo que as aeronaves operem com as informações mais recentes e seguras disponíveis.
O processo de carregamento de software em campo geralmente envolve as seguintes etapas:
1.Download dos Arquivos: Os arquivos de software são obtidos de fontes autorizadas, como os sites dos fabricantes (por exemplo, Universal Avionics), que disponibilizam as últimas versões e atualizações.
2.Preparação da Mídia: Os arquivos baixados são então carregados em uma mídia de armazenamento portátil, como um pen drive ou um cartão SD.
3.Carregamento na Aeronave: A mídia é inserida em uma unidade específica na aeronave, como uma SSDTU (Solid State Data Transfer Unit), que facilita a transferência segura e controlada do software para os sistemas de destino.
Este procedimento garante que as aeronaves estejam sempre equipadas com o software mais atualizado, essencial para a segurança e eficiência das operações de voo. A conformidade com as regulamentações, como a AC 20-115D da FAA, que aborda a garantia de desenvolvimento de software aerotransportado, é fundamental para todo o ciclo de vida do software embarcado [1].
Referências
[1] FAA. AC 20-115D – Airborne Software Development Assurance Using EUROCAE ED-12( ) and RTCA DO-178( ). Disponível em: https://www.faa.gov/documentLibrary/media/Advisory_Circular/AC_20-115D.pdf
2. Métodos de Distribuição de Software: Garantindo o Acesso e a Instalação
A distribuição de software para aeronaves é um processo crítico que exige métodos seguros e confiáveis para garantir que as atualizações cheguem aos sistemas corretos sem comprometimento.
Existem três métodos principais de distribuição, cada um com suas características e aplicações específicas:
a. Distribuição por Mídia Física
Este método envolve a entrega do software pré-carregado em uma mídia física diretamente para a equipe de manutenção. Embora possa parecer antiquado em uma era digital, a distribuição por mídia ainda é amplamente utilizada devido à sua robustez e menor suscetibilidade a certas vulnerabilidades de segurança, como vírus ou corrupção de dados durante a transmissão online. Exemplos comuns de mídias incluem:
•Cartões PCMC (PC Memory Card International Association): Cartões de memória robustos, historicamente usados para armazenar e transferir dados em ambientes industriais e aeronáuticos.
•CD-ROMs: Embora menos comuns hoje, ainda podem ser usados para software legado ou para distribuições iniciais.
•Cartões SD (Secure Digital): Amplamente utilizados devido à sua portabilidade e capacidade de armazenamento.
•Pen Drives (USB Flash Drives): Uma opção popular pela sua conveniência e facilidade de uso.
•Disquetes: Surpreendentemente, ainda são empregados em alguns sistemas mais antigos devido à sua simplicidade e à dificuldade de serem corrompidos por vírus, garantindo a integridade dos dados em ambientes específicos.
Nesse modelo, o software já vem instalado na mídia, e a equipe de manutenção apenas precisa inseri-la na unidade apropriada da aeronave para iniciar o processo de carregamento.
b. Transferência Eletrônica Direta
A transferência eletrônica direta envolve a conexão física de um computador externo (geralmente um laptop) à aeronave para a transferência de dados. Este método é utilizado quando é necessária uma comunicação direta e controlada entre o dispositivo de origem e o sistema da aeronave.
As conexões típicas incluem:
•Links Seriais: Conectores como os DB9, que utilizam protocolos como o RS232, são empregados para estabelecer uma comunicação serial entre o laptop e os computadores da aeronave. Essa abordagem garante uma transferência de dados ponto a ponto, minimizando riscos de interferência externa.
Este método é particularmente útil para diagnósticos, carregamento de software específico ou para situações em que a conectividade de rede não está disponível ou é indesejável por razões de segurança.
c. Distribuição Eletrônica Online
A distribuição eletrônica online é o método mais moderno e flexível, permitindo que o software seja baixado de servidores ou sites na internet. Este método oferece a conveniência de acesso a atualizações a qualquer momento e em qualquer lugar, desde que haja conectividade. O processo geralmente segue estas etapas:
•Acesso ao Site do Fabricante: A equipe de manutenção acessa um portal online seguro fornecido pelo fabricante do software (como o site da Universal Avionics para atualizações de FMS).
•Autenticação e Download: Após a autenticação (login), os usuários podem acessar a base de dados de software, identificar as últimas atualizações e baixar os arquivos necessários.
•Instalação: Os arquivos baixados são então preparados (geralmente em uma mídia portátil, como pen drives ou cartões SD) e instalados na aeronave, seguindo os procedimentos específicos do fabricante.
O fabricante do software é quem determina o método de distribuição apropriado para cada tipo de software, levando em consideração fatores como segurança, tamanho do arquivo, frequência de atualização e compatibilidade com os sistemas da aeronave.
A escolha do método visa garantir a integridade e a segurança do software durante todo o processo de distribuição e instalação.
3. Verificação dos Dados: Garantindo a Integridade do Software
Após o carregamento do software em uma aeronave, é imperativo verificar sua integridade para garantir que não houve corrupção de dados durante a transferência e que o software está funcionando conforme o esperado.
Essa etapa é vital para a segurança operacional e é realizada por rotinas internas do próprio software, sem a necessidade de intervenção manual direta dos mecânicos para a validação. Os dois métodos mais comuns de verificação são o Checksum e o CRC (Cyclic Redundancy Check):
a. Checksum
O Checksum é um método de verificação de integridade de dados que consiste em somar os valores dos bits ou palavras consecutivas presentes em um arquivo. O resultado dessa soma é então anexado ao próprio arquivo. Quando o software é carregado ou acessado, ele realiza novamente essa soma e compara o resultado com o valor de Checksum armazenado.
Se os dois valores forem idênticos, o software considera que os dados estão íntegros e a instalação foi bem-sucedida. Caso contrário, uma falha é detectada, indicando que o arquivo pode estar corrompido ou incompleto (por exemplo, se algum arquivo foi esquecido durante o download ou transferência).
Este método é uma forma eficaz de detectar erros acidentais que podem ocorrer durante o armazenamento ou a transmissão de dados, garantindo que o software embarcado esteja em sua condição original e funcional.
b. CRC (Cyclic Redundancy Check)
O CRC é um método de verificação de redundância mais robusto, amplamente utilizado para detectar erros em dados digitais. Ele envolve a divisão de blocos consecutivos de dados binários do arquivo por um número específico (um polinômio gerador). O resto dessa divisão é então anexado ao arquivo como uma sequência de verificação.
Durante a verificação, o software realiza novamente a divisão dos dados. Se o resto da nova divisão for zero, presume-se que o arquivo esteja livre de erros. Se o resto não for zero, uma falha é indicada, sinalizando que os dados foram comprometidos. A beleza do CRC reside na sua capacidade de detectar uma ampla gama de erros de transmissão e armazenamento com alta probabilidade.
Ambos os métodos, Checksum e CRC, são implementados pelo fabricante do software e são rotinas automáticas que garantem a confiabilidade do software embarcado. Para os profissionais de manutenção, o importante é entender que esses mecanismos existem e que o sistema informará se a verificação foi bem-sucedida ou se houve alguma falha, permitindo que as ações corretivas apropriadas sejam tomadas.
Conclusão
O gerenciamento de software embarcado em aeronaves é uma disciplina complexa e vital que sustenta a segurança e a eficiência da aviação moderna.
Desde a base de dados de software carregados em campo, que garante que as aeronaves operem com as informações mais atualizadas, até os diversos métodos de distribuição que asseguram a entrega segura e eficiente das atualizações, e as rigorosas técnicas de verificação de dados como Checksum e CRC, cada etapa é projetada para manter a integridade e a confiabilidade dos sistemas aéreos.
A compreensão desses processos não é apenas crucial para os profissionais da aviação, mas também para qualquer pessoa interessada na tecnologia que impulsiona a segurança dos voos. A constante evolução do software embarcado e das regulamentações que o governam exige um compromisso contínuo com a educação e a conformidade, garantindo que o céu permaneça um lugar seguro para todos.
Glossário
Termos e Definições
Software Embarcado: Programas e dados que controlam os sistemas eletrônicos e mecânicos de uma aeronave, essenciais para sua operação segura e eficiente.
Base de Dados de Software Carregados em Campo: Refere-se aos programas e dados que podem ser instalados ou atualizados diretamente nas aeronaves, sem a necessidade de remoção de componentes, garantindo a conformidade regulatória e a otimização do desempenho.
FMS (Flight Management System): Sistema de Gerenciamento de Voo. Um sistema de computador especializado que automatiza uma ampla variedade de tarefas em voo, reduzindo a carga de trabalho da tripulação e otimizando as rotas de voo.
FMC (Flight Management Computer): Computador de Gerenciamento de Voo. O componente central do FMS, responsável por processar dados de voo, calcular rotas e gerenciar o desempenho da aeronave.
SSDTU (Solid State Data Transfer Unit): Unidade de Transferência de Dados de Estado Sólido. Um dispositivo utilizado em aeronaves para facilitar a transferência segura e controlada de software e dados para os sistemas de bordo, geralmente a partir de mídias portáteis como cartões SD ou pen drives.
AC 20-115D (Advisory Circular 20-115D): Uma circular consultiva da FAA (Federal Aviation Administration) que descreve os meios aceitáveis para demonstrar conformidade com as regulamentações de aeronavegabilidade para os aspectos de software de sistemas e equipamentos aerotransportados. É um documento orientador para o desenvolvimento e garantia de software em aviação.
Distribuição por Mídia Física: Método de distribuição de software onde o programa já vem pré-carregado em uma mídia física, como cartões de memória, CDs, pen drives ou disquetes, e é inserido diretamente na aeronave para instalação.
Cartão PCMC (PC Memory Card International Association): Um tipo de cartão de memória robusto, historicamente utilizado para armazenar e transferir dados em ambientes industriais e aeronáuticos.
CD-ROM: Um tipo de disco óptico utilizado para armazenar dados digitais, incluindo software, que pode ser usado para distribuição de programas em aeronaves.
Cartão SD (Secure Digital): Um formato de cartão de memória flash amplamente utilizado para armazenamento de dados em dispositivos portáteis, incluindo a transferência de software para aeronaves devido à sua portabilidade e capacidade.
Pen Drive (USB Flash Drive): Um dispositivo de armazenamento de dados portátil que utiliza memória flash, popular pela sua conveniência e facilidade de uso na transferência de software.
Disquete: Um meio de armazenamento de dados magnético mais antigo, ainda empregado em alguns sistemas de aeronaves legados devido à sua simplicidade e resistência a certos tipos de corrupção de dados ou vírus.
Transferência Eletrônica Direta: Método de distribuição de software que envolve a conexão física de um computador externo (laptop) diretamente à aeronave para a transferência de dados, utilizando conexões como links seriais.
Links Seriais: Conexões de comunicação que transmitem dados bit a bit sequencialmente, usadas para estabelecer uma comunicação direta e controlada entre dispositivos, como um laptop e os computadores de uma aeronave.
DB9: Um tipo de conector elétrico com 9 pinos, comumente usado para interfaces seriais em sistemas de computador e equipamentos eletrônicos, incluindo a conexão de dispositivos a aeronaves para transferência de dados.
RS232: Um padrão para comunicação serial de dados, frequentemente utilizado com conectores DB9, para estabelecer a comunicação entre um computador e os sistemas de uma aeronave para transferência de software.
Distribuição Eletrônica Online: Método moderno de distribuição de software que permite o download de programas e atualizações diretamente de servidores ou sites na internet, oferecendo conveniência e acesso a versões mais recentes.
Checksum: Um método de verificação de integridade de dados que calcula uma soma de controle dos bits ou palavras de um arquivo. Essa soma é usada para detectar erros acidentais que podem ocorrer durante o armazenamento ou a transmissão, comparando o valor calculado com um valor armazenado.
CRC (Cyclic Redundancy Check): Verificação de Redundância Cíclica. Um método de detecção de erros mais robusto que envolve a divisão de blocos de dados binários por um polinômio gerador. O resto da divisão é usado como uma sequência de verificação para garantir a integridade dos dados, sendo capaz de detectar uma ampla gama de erros.
GLOSSÁRIO
AC 20-115D
Circular consultiva que orienta como demonstrar conformidade no desenvolvimento e garantia do software aerotransportado. Serve como referência para processos, testes e documentação exigidos ao longo do ciclo de vida do software de bordo.
Atualização de Ciclo de Navegação (28 dias)
Rotina periódica de atualização dos dados usados pelo sistema de gerenciamento de voo. Mantém rotas, procedimentos e informações de navegação atualizados, garantindo operação segura e conforme requisitos regulatórios.
Base de Dados de Software Carregados em Campo
Conjunto de programas e dados que podem ser instalados diretamente na aeronave, sem remover componentes. Permite incorporar correções, novas funções e cumprir exigências regulatórias com agilidade.
Cartão PCMC
Cartão de memória robusto historicamente empregado para armazenar e transferir dados em contextos industriais e aeronáuticos. Ainda pode ser encontrado em equipamentos legados.
Cartão SD
Mídia portátil de memória flash usada para levar arquivos de software até a aeronave com praticidade e boa capacidade de armazenamento.
CD-ROM
Mídia óptica usada para distribuir software, sobretudo em sistemas mais antigos ou em implantações iniciais que exigem suporte físico.
Checksum
Técnica de verificação de integridade que soma valores do arquivo para gerar um “valor de controle”. Na instalação, o sistema recalcula e compara esse valor para detectar erros acidentais de armazenamento ou transmissão.
Ciclo de Vida do Software
Conjunto de fases do software, da concepção à retirada de serviço: planejamento, desenvolvimento, testes, implantação, manutenção, atualização e desativação. A gestão adequada garante segurança e conformidade.
CRC (Cyclic Redundancy Check)
Método robusto de verificação de integridade que usa matemática de polinômios para detectar uma ampla gama de erros em dados digitais, desde a transferência até o armazenamento.
DB9
Conector de 9 pinos comum em interfaces seriais. Muito usado para ligar um laptop a sistemas da aeronave em processos de diagnóstico ou carregamento direto.
Disquete
Mídia magnética antiga, ainda presente em alguns sistemas legados. Apesar de limitada, pode ser usada por sua simplicidade e baixa suscetibilidade a certos tipos de corrupção.
Distribuição Eletrônica Online
Modelo em que o software é obtido de um portal seguro do fabricante. Após autenticação, a equipe baixa as versões corretas e prepara a instalação conforme os procedimentos.
Distribuição por Mídia Física
Entrega do software já pré-carregado em mídias como cartões, pen drives ou discos. É valorizada pela robustez e pelo menor risco de problemas durante a transmissão.
FMC (Flight Management Computer)
Computador central do sistema de gerenciamento de voo. Processa dados, calcula rotas e ajuda a otimizar o desempenho da aeronave.
FMS (Flight Management System)
Sistema que automatiza tarefas de navegação e desempenho, reduz a carga de trabalho da tripulação e integra dados de múltiplas fontes para conduzir o voo com eficiência.
Integridade de Dados
Condição em que o arquivo permanece completo e sem corrupção. É verificada automaticamente por rotinas como Checksum e CRC após a carga do software.
Links Seriais
Conexões de comunicação ponto a ponto (bit a bit) entre dispositivos. São usadas para transferências diretas e controladas entre laptop e sistemas da aeronave.
Pen Drive (USB Flash Drive)
Mídia portátil e prática para transportar e instalar pacotes de software na aeronave, seguindo os procedimentos do fabricante.
RS232
Padrão de comunicação serial frequentemente combinado com conectores DB9. Fornece um canal simples e confiável para transferência direta de dados.
SSDTU (Solid State Data Transfer Unit)
Unidade instalada na aeronave para receber a mídia e transferir os arquivos de maneira segura e controlada aos sistemas de bordo.
Transferência Eletrônica Direta
Método em que um computador externo é conectado fisicamente à aeronave (por exemplo, via RS232/DB9) para carregar software ou realizar diagnósticos quando a rede não é indicada ou disponível.
Verificação de Dados (Pós-Carregamento)
Etapa automática que confirma a integridade dos arquivos instalados. Se houver falha, o sistema alerta a equipe para repetir procedimentos ou substituir a mídia.
FAQ
P: O que é software embarcado e por que ele precisa de gestão contínua?
R: É o software que controla sistemas da aeronave. Precisa de gestão para manter segurança, desempenho e conformidade, passando por atualização, verificação e registro de versões ao longo do tempo.
P: Qual a diferença entre FMS e FMC?
R: O FMS é o sistema de gerenciamento de voo como um todo; o FMC é o computador central que executa cálculos e integra dados dentro desse sistema.
P: O que significa “carregamento em campo”?
R: É instalar ou atualizar o software diretamente na aeronave, no próprio hangar ou linha, sem remover componentes. Isso aumenta a agilidade e reduz paradas.
P: Por que as atualizações do FMS seguem um ciclo de 28 dias?
R: Porque os dados de navegação são revisados periodicamente. Atualizar nesse ciclo mantém rotas e procedimentos atuais e atende requisitos regulatórios.
P: Quando escolher mídia física, transferência direta ou distribuição online?
R: Mídia física é útil pela robustez e simplicidade; transferência direta é indicada para diagnósticos ou quando a rede não é recomendada; online agiliza o acesso às versões mais recentes em portais seguros do fabricante.
P: O que a SSDTU faz na prática?
R: É a “ponte” segura entre a mídia e os sistemas de bordo, garantindo que os arquivos cheguem intactos e no destino correto.
P: Checksum e CRC fazem a mesma coisa?
R: Ambos verificam integridade, mas o CRC detecta um conjunto maior de erros. Em muitos sistemas, as rotinas são automáticas e informam sucesso ou falha.
P: O que fazer se a verificação de integridade falhar?
R: Repetir o procedimento seguindo o manual, conferir a mídia e o pacote correto e, se necessário, baixar novamente ou substituir a mídia conforme o fabricante.
P: Por que alguns sistemas ainda usam disquete?
R: Por serem legados. A mudança exige qualificação, testes e, às vezes, substituições de hardware, então a mídia antiga permanece enquanto o sistema estiver certificado.
P: Como reduzir riscos ao usar pen drives e cartões?
R: Usar mídias dedicadas e verificadas, evitar uso em computadores não autorizados, manter antivírus atualizado e seguir as listas de verificação do fabricante.
P: Quem define o método de distribuição?
R: O fabricante do software, considerando segurança, tamanho de arquivos, frequência de atualização e compatibilidade com os sistemas da aeronave.
P: Que documentos norteiam o desenvolvimento do software aerotransportado?
R: Diretrizes como a AC 20-115D, que estabelecem meios aceitáveis para demonstrar conformidade em desenvolvimento e garantia do software.
P: A transferência direta via RS232/DB9 ainda é relevante?
R: Sim. É simples, controlada e útil quando se quer uma conexão ponto a ponto confiável, sem depender de redes.
P: Como registrar e rastrear versões na frota?
R: Mantendo uma base de dados com versões instaladas por aeronave, datas, responsáveis, métodos usados e logs de verificação, facilitando auditorias e manutenção.
