故障注入設(shè)備

在仿真和測試環(huán)境的設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)故障模擬在系統(tǒng)仿真和測試環(huán)境的設(shè)計(jì)中，可以對(duì)數(shù)據(jù)、信息流和控制時(shí)序的變化進(jìn)行故障注入，即設(shè)計(jì)算法時(shí)不僅要考慮系統(tǒng)正常的狀態(tài)，還需要考慮各種異常狀態(tài)，包括傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)異常、通信接口異常、信號(hào)傳遞異常、控制時(shí)序異常等。有些通用仿真測試平臺(tái)(如德國TechSAT公司的ADS-2，國內(nèi)的FireBlade等系統(tǒng))的軟件具備故障注入功能，可以很方便地實(shí)現(xiàn)算法的故障設(shè)計(jì)。不管是通用的仿真測試平臺(tái)還是專門設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，一般都采用COTS(Commercial-Off-the-Shelf)功能模塊，這樣就只能模擬硬件無關(guān)類型的故障，更多體現(xiàn)在處理算法方面，而對(duì)于具體的物理層和電氣層的故障模擬還需要采用其他手段采用專業(yè)的故障注入設(shè)備目前專業(yè)性的故障注入設(shè)備還比較少，德國TechSAT公司提供的ADS2-FIBO可模擬航電系統(tǒng)連接電纜上可能發(fā)生的連接故障(包括短路、斷路、阻抗等)。北京旋極信息技術(shù)股份有限公司吸取國外相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國內(nèi)的需求，設(shè)計(jì)了IceBlade故障注入系統(tǒng)。針對(duì)各種航電接口，該系統(tǒng)可在物理層、電氣層、協(xié)議層和應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)故障注入功能，而它特有的探針故障注入功能可以在PCB層面實(shí)現(xiàn)故障注入。IceBlade故障注入系統(tǒng)介紹IceBlade故障注入系統(tǒng)用于高穩(wěn)定、高可靠性電子設(shè)備的調(diào)試、測試和驗(yàn)證過程。通過模擬電子系統(tǒng)在運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的異常來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的容錯(cuò)性測試、故障模擬、故障定位和故障分析。系統(tǒng)可以模擬通信總線和接口信號(hào)在物理層、電氣層、協(xié)議層的性能變化，在不對(duì)被測系統(tǒng)進(jìn)行任何改動(dòng)的條件下實(shí)現(xiàn)故障注入功能。系統(tǒng)提供電源故障注入和探針故障注入功能，用以模擬電源質(zhì)量變化情況和線路板上芯片級(jí)故障。IceBlade故障注入系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)故障模擬的同時(shí)，還具有對(duì)目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行觀察、記錄和分析的能力，提供最詳細(xì)的信號(hào)，便于調(diào)試、測試人員發(fā)現(xiàn)任何潛在的威脅。系統(tǒng)采用積木式結(jié)構(gòu)，可根據(jù)需要靈活裁減。1系統(tǒng)的設(shè)備結(jié)構(gòu)IceBlade故障注入系統(tǒng)硬件由故障控制計(jì)算機(jī)、各通信接口控制單元、各信號(hào)接口控制單元、電源故障注入單元和探針故障注入單元組成。其功能有：故障控制計(jì)算機(jī)控制故障注入過程。通信接口控制單元包括：IceBlade-1553故障注入單元。實(shí)現(xiàn)對(duì)STD-1553B總線的故障注入和電氣特性分析；IceBlade-A429故障注入單元。實(shí)現(xiàn)對(duì)ARINC-429總線的故障注入和電氣特性分析；IceBlade-RSxxx(IceBlade-RS232、IceBlade-RS422、IceBlade-RS485)故障注入單元。實(shí)現(xiàn)對(duì)RSXXX異步串行通信總線的故障注入和電氣特性分析。信號(hào)接口控制單元包括：-IceBlade-ADDA(V/I)故障注入單元。實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)量(電壓/電流)的故障注入和電氣特性分析；?IceBlade-TTL故障注入單元。實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)3V/5V的I/O信號(hào)的故障注入和電氣特性分析；-IceBlade-DISCRETE故障注入單元。實(shí)現(xiàn)對(duì)離散I/O信號(hào)的故障注入和電氣特性分析。電源故障注入單元(IceBlade-PWRDC)。實(shí)現(xiàn)直流電源信號(hào)的故障注入和電氣性能分析。探針故障注入單元(IceBlade-PROBE)。實(shí)現(xiàn)探針方式對(duì)線路板硬件的故障注入和電氣性能分析。2系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)故障注入單元的軟件包括IceBladeAPI、各故障注入單元的控制面板和故障注入主控軟件。其中IceBladeAPI提供進(jìn)行二次開發(fā)的接口，支持在Windows環(huán)境下對(duì)各故障注入單元的控制；故障注入面板提供設(shè)置和控制系統(tǒng)硬件的界面接口。系統(tǒng)支持自動(dòng)運(yùn)行和可編程的故障注入方案，可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置后實(shí)現(xiàn)無人值守運(yùn)行，并對(duì)感興趣的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行錄取。故障注入主控界面顯示所有故障注入單元的運(yùn)行狀態(tài)信息，并可以綜合不同類型故障注入單元的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)集成化的故障測試控制。功能特點(diǎn)IceBlade故障注入系統(tǒng)可對(duì)航電系統(tǒng)的不同層面實(shí)施故障注入，包括：提供對(duì)各個(gè)總線類型和接口信號(hào)以及總線和接口的電氣層信號(hào)的觀察和錄取功能。IceBlade-Probe探針故障注入單元可以對(duì)PCB板上的邏輯電路實(shí)現(xiàn)故障注入，模擬存儲(chǔ)器和接口電路邏輯故障?？梢阅M直流電源系統(tǒng)的故障，包括電壓幅度、負(fù)載能力、紋波變化等異?，F(xiàn)象對(duì)于各種接口信號(hào)，提供物理層的故障注入能力，可模擬信號(hào)電纜可能發(fā)生的斷路、阻抗變化和信號(hào)噪聲等傳輸問題針對(duì)MIL-STD-1553B、AINC429、RS232、RS422等通信總線，實(shí)現(xiàn)電氣層、協(xié)議層和應(yīng)用層的故障注入?？蓪?duì)模擬量信號(hào)、數(shù)字TTL/LVTTL信號(hào)、隔離I/O信號(hào)實(shí)現(xiàn)電氣層和應(yīng)用層的故障注入IceBlade提供多種控制模式，以實(shí)現(xiàn)故障注入操作的靈活性?？刂颇Ｊ桨ǎ褐С謨x表工作方式，可以使用設(shè)備上的鍵盤和顯示屏進(jìn)行操作。支持手動(dòng)和自動(dòng)2種故障注入模式，提供外部觸發(fā)功能。提供系統(tǒng)級(jí)故障控制軟件，用于實(shí)現(xiàn)不同接口類型故障的統(tǒng)一調(diào)度和控制。提供FireBlade仿真測試平臺(tái)的軟硬件接口，可以實(shí)現(xiàn)與被測系統(tǒng)及其調(diào)試環(huán)境的互動(dòng)。提供API接口(應(yīng)用程序編程接口)，支持二次開發(fā)。各故障注入單元可以協(xié)同工作，也可以獨(dú)立運(yùn)行。

Xception是實(shí)施了創(chuàng)新的軟件故障注入技術(shù)，使先進(jìn)和有效的驗(yàn)證，評(píng)價(jià)和測試的使命感和關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)。Xception依靠先進(jìn)的調(diào)試和性能監(jiān)控功能，可在常見的處理器，注入故障和監(jiān)控激活的錯(cuò)誤和在目標(biāo)系統(tǒng)上的影響。Exptfr/montDtrf沁bpgExptfr/montDtrf沁bpgFi&stihCoiiMriofi arc占M加faultXception架構(gòu)類似于客戶機(jī)/服務(wù)器模型。它包括一個(gè)前端應(yīng)用程序（XceptionEME），它運(yùn)行在一臺(tái)主機(jī)，并負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)的管理和控制，以及一個(gè)輕量級(jí)注射的核心，它運(yùn)行在被評(píng)估的系統(tǒng)（目標(biāo)系統(tǒng)），是負(fù)責(zé)插入故障。主機(jī)和目標(biāo)之間的連接是通過一個(gè)高層次的協(xié)議，該協(xié)議棧的TCP-IP（或任何其他可靠的消息傳遞聯(lián)系）上。實(shí)驗(yàn)和故障配置數(shù)據(jù)流從主機(jī)到目標(biāo)，而故障注入原始數(shù)據(jù)結(jié)果在相反的方向流動(dòng)。在目標(biāo)端，Xception注射運(yùn)行控制器（IRC）是一塊巧妙的軟件，包括算法，使Xception來模擬硬件故障，僅通過軟件操作。輕量級(jí)的舊C的核心是安裝在目標(biāo)系統(tǒng)中的異常處理低級(jí)別，執(zhí)行故障注入的大部分非侵入性的可能途徑。XceptionWinIA32P6插件在目前先進(jìn)的發(fā)展階段。預(yù)發(fā)行版本已正式在DSN2001年，瑞典Gotenborg的事件（2001年7月）。此版本是針對(duì)PentiumPro和上述處理器（英特爾P6系列）和微軟Windows?2000操作系統(tǒng)，當(dāng)前支持的故障模式，包括通用寄存器。其他故障模式的實(shí)施正在進(jìn)行中。WinIA32P6插件Xception?產(chǎn)品系列的外觀和感覺完全兼容。

的LinuxIA32的P6插件將很快面市。這股Xception運(yùn)IA32的小六的許多共同的特征，也是在演示格式。Linux的PPC7450帶來Xception技術(shù)的PowerPCG4架構(gòu)的首次部署。它與現(xiàn)有的山貓PPC750產(chǎn)品了其功能的重要組成部分。2001年第三季度被釋放。Xception已經(jīng)在其他環(huán)境中實(shí)施，除了上述的。在某些情況下，實(shí)施了相關(guān)的學(xué)術(shù)研究：它已經(jīng)奔騰在SMX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，運(yùn)行的情況。在其他情況下，研究已經(jīng)進(jìn)行推斷實(shí)施的可行性，如SPARC架構(gòu)。定制插件可以開發(fā)一些特定目標(biāo)的系統(tǒng)。以往的經(jīng)驗(yàn)證明在基于現(xiàn)代處理器的最系統(tǒng)的評(píng)價(jià)Xception技術(shù)的準(zhǔn)確性和潛力。此外，Xception架構(gòu)已開發(fā)，以保證最大的靈活性和在不同的目標(biāo)系統(tǒng)的可移植性。XTRACTXCEPTION分析工具Xception分析工具（Xtract）是一個(gè)附加的工具Xception-EME，允許最終用戶進(jìn)行故障注入實(shí)驗(yàn)結(jié)果的簡單分析。默認(rèn)的方式以獲得詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從Xception-EME的依賴上直接查詢數(shù)據(jù)庫，使用標(biāo)準(zhǔn)的SQL工具的Xception。盡管最靈活的路徑進(jìn)入Xception數(shù)據(jù)，這種方法是復(fù)雜的非SQL知道用戶的設(shè)置。Xtract提供預(yù)先定義的查詢，執(zhí)行其結(jié)果呈現(xiàn)給用戶一個(gè)易于理解的布局。它還提供了可能性，表現(xiàn)出各種不同的統(tǒng)計(jì)圖形，根據(jù)查詢結(jié)果。隨著Xtract，允許用戶瀏覽Xception數(shù)據(jù)庫中的四個(gè)主體:運(yùn)動(dòng)；實(shí)驗(yàn)；注射運(yùn)行；故障。

除了在每一個(gè)具體的實(shí)體提供的所有信息，注射運(yùn)行和故障實(shí)體相關(guān)的結(jié)果：工作量的退出代碼，分類，觸發(fā)和目標(biāo)地址。Xtract工具也可以用來進(jìn)行故障/錯(cuò)誤的影響分析顯示，即使用EFD的，顯示源代碼的抽象級(jí)別的故障影響。要做到這一點(diǎn)，用戶只需要配置的模塊列表，被檢查的Xtract的工具。通過這種方式，允許用戶查看故障引起的變化在在實(shí)驗(yàn)中，或在操作系統(tǒng)本身甚至使用的工作量。產(chǎn)品的擴(kuò)展Xception套件擴(kuò)展Xception納入非SWIFI故障注入技術(shù)的適用性。對(duì)于非處理器為中心的設(shè)計(jì)，如電信，網(wǎng)絡(luò)和汽車嵌入式解決方案，直接故障安置在ASIC（特定用途集成電路），芯片組的設(shè)備，甚至在PCB（印刷電路板）的節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)可能會(huì)要求。即使考慮到內(nèi)部處理器的位置，標(biāo)準(zhǔn)的編程訪問沒有達(dá)到所有功能單元-高速緩存是一個(gè)很好的例子。擴(kuò)展方法依賴于一個(gè)模塊化的架構(gòu)，使用相同的實(shí)驗(yàn)定義和控制前端（XceptionEME）可與兩個(gè)新的硬件模塊一樣數(shù)據(jù)庫。這些硬件模塊提供引腳電平迫使注射和掃描鏈實(shí)現(xiàn)的故障注入（科幻）。每一種技術(shù)-引腳電平注射液，科幻或SWIFI-是完全獨(dú)立于其他的，它可用于單獨(dú)或同時(shí)，根據(jù)評(píng)價(jià)目標(biāo)和目標(biāo)系統(tǒng)的功能考慮。

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Exp^rimmtE魅期口麗mFAULTMJECTONPIN-LEVELro?CWGFAULTINJEC1IOIUEJWEFrajryJnjxt/ancorehBndlerslAn&lysis主機(jī)和注射模塊之間的通信是基于TCP/IP連接。根據(jù)這項(xiàng)計(jì)劃，目標(biāo)系統(tǒng)中的位置是獨(dú)立的主機(jī)（甚至可能是放置在不同的物理位置，例如另一棟樓）。目標(biāo)應(yīng)該有一個(gè)硬件復(fù)位接口，以再次啟動(dòng)之間的系統(tǒng)注入運(yùn)行。如果這樣的功能是不可用的，異常操作仍然是可能的，但完全無人值守的活動(dòng)可能會(huì)受到損害。主機(jī)可以執(zhí)行不同的目標(biāo)，同時(shí)實(shí)驗(yàn)。SCIFI掃描鏈實(shí)現(xiàn)故障注入掃描鏈實(shí)現(xiàn)的故障注入是基于邊界掃描（BSCAN）在九十年代初由IEEE通過硬件規(guī)格板測試設(shè)備的功能。BSCAN是最復(fù)雜的集成電路（處理器，ASIC，DSP）的，其標(biāo)準(zhǔn)的掃描單元和TAP（測試訪問端口）控制器宏也很容易定制和添加到IC設(shè)計(jì)支持。Xception延長實(shí)施，BSCAN模塊從BSCAN鏈（通過集成電路板的標(biāo)準(zhǔn)串行通道）主機(jī)，并通過控制/監(jiān)控目標(biāo)接收的故障參數(shù)。故障定義模塊設(shè)置斷點(diǎn)條件和定義的故障模型（類型，位置和持續(xù)時(shí)間）。工作量開始其執(zhí)行和運(yùn)行，停止時(shí)，才到達(dá)斷點(diǎn)。故障注入閱讀所有掃描鏈，反相配置數(shù)據(jù)，并表示，寫回故障掃描鏈注入到目標(biāo)位的內(nèi)容。工作量是恢復(fù)和實(shí)驗(yàn)如下的一般程序。引腳電平強(qiáng)制故障注入引腳電平模塊，使用故障的執(zhí)行器（強(qiáng)