故障注入设备

在仿真和测试环境的设计中实现故障模拟在系统仿真和测试环境的设计中，可以对数据、信息流和控制时序的变化进行故障注入，即设计算法时不仅要考虑系统正常的状态，还需要考虑各种异常状态，包括传感器和执行机构异常、通信接口异常、信号传递异常、控制时序异常等。有些通用仿真测试平台(如德国TechSAT公司的ADS-2，国内的FireBlade等系统)的软件具备故障注入功能，可以很方便地实现算法的故障设计。不管是通用的仿真测试平台还是专门设计的系统，一般都采用COTS(Commercial-Off-the-Shelf)功能模块，这样就只能模拟硬件无关类型的故障，更多体现在处理算法方面，而对于具体的物理层和电气层的故障模拟还需要采用其他手段采用专业的故障注入设备目前专业性的故障注入设备还比较少，德国TechSAT公司提供的ADS2-FIBO可模拟航电系统连接电缆上可能发生的连接故障(包括短路、断路、阻抗等)。北京旋极信息技术股份有限公司吸取国外相关系统的设计经验，结合国内的需求，设计了IceBlade故障注入系统。针对各种航电接口，该系统可在物理层、电气层、协议层和应用层实现故障注入功能，而它特有的探针故障注入功能可以在PCB层面实现故障注入。IceBlade故障注入系统介绍IceBlade故障注入系统用于高稳定、高可靠性电子设备的调试、测试和验证过程。通过模拟电子系统在运行过程中可能出现的异常来实现设备的容错性测试、故障模拟、故障定位和故障分析。系统可以模拟通信总线和接口信号在物理层、电气层、协议层的性能变化，在不对被测系统进行任何改动的条件下实现故障注入功能。系统提供电源故障注入和探针故障注入功能，用以模拟电源质量变化情况和线路板上芯片级故障。IceBlade故障注入系统在实现故障模拟的同时，还具有对目标信号进行观察、记录和分析的能力，提供最详细的信号，便于调试、测试人员发现任何潜在的威胁。系统采用积木式结构，可根据需要灵活裁减。1系统的设备结构IceBlade故障注入系统硬件由故障控制计算机、各通信接口控制单元、各信号接口控制单元、电源故障注入单元和探针故障注入单元组成。其功能有：故障控制计算机控制故障注入过程。通信接口控制单元包括：IceBlade-1553故障注入单元。实现对STD-1553B总线的故障注入和电气特性分析；IceBlade-A429故障注入单元。实现对ARINC-429总线的故障注入和电气特性分析；IceBlade-RSxxx(IceBlade-RS232、IceBlade-RS422、IceBlade-RS485)故障注入单元。实现对RSXXX异步串行通信总线的故障注入和电气特性分析。信号接口控制单元包括：-IceBlade-ADDA(V/I)故障注入单元。实现对模拟信号量(电压/电流)的故障注入和电气特性分析；•IceBlade-TTL故障注入单元。实现对标准3V/5V的I/O信号的故障注入和电气特性分析；-IceBlade-DISCRETE故障注入单元。实现对离散I/O信号的故障注入和电气特性分析。电源故障注入单元(IceBlade-PWRDC)。实现直流电源信号的故障注入和电气性能分析。探针故障注入单元(IceBlade-PROBE)。实现探针方式对线路板硬件的故障注入和电气性能分析。2系统的软件结构故障注入单元的软件包括IceBladeAPI、各故障注入单元的控制面板和故障注入主控软件。其中IceBladeAPI提供进行二次开发的接口，支持在Windows环境下对各故障注入单元的控制；故障注入面板提供设置和控制系统硬件的界面接口。系统支持自动运行和可编程的故障注入方案，可根据需要进行设置后实现无人值守运行，并对感兴趣的节点进行录取。故障注入主控界面显示所有故障注入单元的运行状态信息，并可以综合不同类型故障注入单元的设计，实现集成化的故障测试控制。功能特点IceBlade故障注入系统可对航电系统的不同层面实施故障注入，包括：提供对各个总线类型和接口信号以及总线和接口的电气层信号的观察和录取功能。IceBlade-Probe探针故障注入单元可以对PCB板上的逻辑电路实现故障注入，模拟存储器和接口电路逻辑故障。可以模拟直流电源系统的故障，包括电压幅度、负载能力、纹波变化等异常现象对于各种接口信号，提供物理层的故障注入能力，可模拟信号电缆可能发生的断路、阻抗变化和信号噪声等传输问题针对MIL-STD-1553B、AINC429、RS232、RS422等通信总线，实现电气层、协议层和应用层的故障注入。可对模拟量信号、数字TTL/LVTTL信号、隔离I/O信号实现电气层和应用层的故障注入IceBlade提供多种控制模式，以实现故障注入操作的灵活性。控制模式包括：支持仪表工作方式，可以使用设备上的键盘和显示屏进行操作。支持手动和自动2种故障注入模式，提供外部触发功能。提供系统级故障控制软件，用于实现不同接口类型故障的统一调度和控制。提供FireBlade仿真测试平台的软硬件接口，可以实现与被测系统及其调试环境的互动。提供API接口(应用程序编程接口)，支持二次开发。各故障注入单元可以协同工作，也可以独立运行。

Xception是实施了创新的软件故障注入技术，使先进和有效的验证，评价和测试的使命感和关键业务系统。Xception依靠先进的调试和性能监控功能，可在常见的处理器，注入故障和监控激活的错误和在目标系统上的影响。Exptfr/montDtrf沁bpgExptfr/montDtrf沁bpgFi&stihCoiiMriofi arc占M加faultXception架构类似于客户机/服务器模型。它包括一个前端应用程序（XceptionEME），它运行在一台主机，并负责实验的管理和控制，以及一个轻量级注射的核心，它运行在被评估的系统（目标系统），是负责插入故障。主机和目标之间的连接是通过一个高层次的协议，该协议栈的TCP-IP（或任何其他可靠的消息传递联系）上。实验和故障配置数据流从主机到目标，而故障注入原始数据结果在相反的方向流动。在目标端，Xception注射运行控制器（IRC）是一块巧妙的软件，包括算法，使Xception来模拟硬件故障，仅通过软件操作。轻量级的旧C的核心是安装在目标系统中的异常处理低级别，执行故障注入的大部分非侵入性的可能途径。XceptionWinIA32P6插件在目前先进的发展阶段。预发行版本已正式在DSN2001年，瑞典Gotenborg的事件（2001年7月）。此版本是针对PentiumPro和上述处理器（英特尔P6系列）和微软Windows™2000操作系统，当前支持的故障模式，包括通用寄存器。其他故障模式的实施正在进行中。WinIA32P6插件Xception™产品系列的外观和感觉完全兼容。

的LinuxIA32的P6插件将很快面市。这股Xception运IA32的小六的许多共同的特征，也是在演示格式。Linux的PPC7450带来Xception技术的PowerPCG4架构的首次部署。它与现有的山猫PPC750产品了其功能的重要组成部分。2001年第三季度被释放。Xception已经在其他环境中实施，除了上述的。在某些情况下，实施了相关的学术研究：它已经奔腾在SMX实时操作系统的体系结构，运行的情况。在其他情况下，研究已经进行推断实施的可行性，如SPARC架构。定制插件可以开发一些特定目标的系统。以往的经验证明在基于现代处理器的最系统的评价Xception技术的准确性和潜力。此外，Xception架构已开发，以保证最大的灵活性和在不同的目标系统的可移植性。XTRACTXCEPTION分析工具Xception分析工具（Xtract）是一个附加的工具Xception-EME，允许最终用户进行故障注入实验结果的简单分析。默认的方式以获得详细的实验结果，从Xception-EME的依赖上直接查询数据库，使用标准的SQL工具的Xception。尽管最灵活的路径进入Xception数据，这种方法是复杂的非SQL知道用户的设置。Xtract提供预先定义的查询，执行其结果呈现给用户一个易于理解的布局。它还提供了可能性，表现出各种不同的统计图形，根据查询结果。随着Xtract，允许用户浏览Xception数据库中的四个主体:运动；实验；注射运行；故障。

除了在每一个具体的实体提供的所有信息，注射运行和故障实体相关的结果：工作量的退出代码，分类，触发和目标地址。Xtract工具也可以用来进行故障/错误的影响分析显示，即使用EFD的，显示源代码的抽象级别的故障影响。要做到这一点，用户只需要配置的模块列表，被检查的Xtract的工具。通过这种方式，允许用户查看故障引起的变化在在实验中，或在操作系统本身甚至使用的工作量。产品的扩展Xception套件扩展Xception纳入非SWIFI故障注入技术的适用性。对于非处理器为中心的设计，如电信，网络和汽车嵌入式解决方案，直接故障安置在ASIC（特定用途集成电路），芯片组的设备，甚至在PCB（印刷电路板）的节点发现可能会要求。即使考虑到内部处理器的位置，标准的编程访问没有达到所有功能单元-高速缓存是一个很好的例子。扩展方法依赖于一个模块化的架构，使用相同的实验定义和控制前端（XceptionEME）可与两个新的硬件模块一样数据库。这些硬件模块提供引脚电平迫使注射和扫描链实现的故障注入（科幻）。每一种技术-引脚电平注射液，科幻或SWIFI-是完全独立于其他的，它可用于单独或同时，根据评价目标和目标系统的功能考虑。

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Exp^rimmtE魅期口丽mFAULTMJECTONPIN-LEVELro»CWGFAULTINJEC1IOIUEJWEFrajryJnjxt/ancorehBndlerslAn&lysis主机和注射模块之间的通信是基于TCP/IP连接。根据这项计划，目标系统中的位置是独立的主机（甚至可能是放置在不同的物理位置，例如另一栋楼）。目标应该有一个硬件复位接口，以再次启动之间的系统注入运行。如果这样的功能是不可用的，异常操作仍然是可能的，但完全无人值守的活动可能会受到损害。主机可以执行不同的目标，同时实验。SCIFI扫描链实现故障注入扫描链实现的故障注入是基于边界扫描（BSCAN）在九十年代初由IEEE通过硬件规格板测试设备的功能。BSCAN是最复杂的集成电路（处理器，ASIC，DSP）的，其标准的扫描单元和TAP（测试访问端口）控制器宏也很容易定制和添加到IC设计支持。Xception延长实施，BSCAN模块从BSCAN链（通过集成电路板的标准串行通道）主机，并通过控制/监控目标接收的故障参数。故障定义模块设置断点条件和定义的故障模型（类型，位置和持续时间）。工作量开始其执行和运行，停止时，才到达断点。故障注入阅读所有扫描链，反相配置数据，并表示，写回故障扫描链注入到目标位的内容。工作量是恢复和实验如下的一般程序。引脚电平强制故障注入引脚电平模块，使用故障的执行器（强