一种通用串行总线的故障注入系统设计

岳晓东

【关键词】串行总线 故障注入 测试 分析

1 引言

目前，串行总线在工业控制及导弹武器系统中应用极为广泛，针对系统级总线的挂接设备多，总线长度长，使用环境复杂、恶劣，故障检测、定位复杂的特点，本文提出了一种通过故障注入的方法测试、分析总线上各种问题的系统设计思路。

故障注入是一种可靠性验证技术，通过受控实验向系统中刻意引入故障，并观察系统中存在故障时的行为。故障类型分为三个层次：物理层故障、电气层故障以及协议层故障。

物理层故障模式包括通断控制、短路控制、串行阻抗控制、并行阻抗控制，用以模拟总线上会出现的各种线路问题；电气层故障模式包括输出幅度调节、占空比调节、上升下降沿调节、信号延迟等项来模拟测试设备输出异常信号的情况；协议层故障模式根据不同的总线主要有校验错、数据长度错等。

2 系统规划

本文提出的测试系统采用模塊化设计思想，主要由软件协议生成单元、输出控制单元及总线接口匹配单元三个部分组成。

软件协议生产单元完成所测试总线协议生产及故障注入需求，由软件实现，系统使用更加灵活。主机通过软件下发测试命令并下传到输出控制单元，控制单元解析命令，执行故障注入或数据采集。

输出控制单元用于故障注入数据的输出控制及数据的回采工作，输出控制单元采用FPGA实现，确保实时完成数据输出控制和采集，同时因采用FPGA设计使输出控制也具备一定的灵活性。……