[发明专利]串行总线故障模拟系统及模拟方法

权利要求书

1.串行总线故障模拟系统，其特征在于，包括控制机和故障注入器；

所述控制机根据用户要求生成故障命令，将故障命令发送给故障注入器，接收故障注入器反馈的注入结果和目标系统状态，并将其反馈给用户；

所述故障注入器采用现场可编程逻辑器件FPGA，根据来自控制机的故障命令对故障注入所需的所有参数进行设置，在接收到来自于串行总线的数据后，根据设置好的参数向数据当中注入故障，并将修改后的数据发送给串行总线，将得到的注入结果和目标系统状态返回给控制机；

所述控制机包括：

参数生成模块，根据用户要求生成能被故障注入器识别的故障参数；参数生成模块应针对故障注入器内部所有寄存器都生成一个特定的值；在故障注入过程中，参数生成模块只需要生成与本次注入相关的寄存器的值即可；

命令生成模块，从参数生成模块处获取所有生成的故障参数值，将这些值进行打包，打包成的形式为故障命令，并将所有的故障命令都存放在发送数据缓存当中，等待通讯模块发送给故障注入器；

通讯模块，与故障注入器进行通讯，将命令生成模块所生成的故障命令的集合发送给故障注入器，将故障注入器返回的注入结果和目标系统状态传送到结果回收模块；

控制机结果回收模块，通过通讯模块获得故障注入结果和目标系统状态，并将其反馈给用户；

所述故障注入器包括：串口通讯模块、主控模块、故障注入模块、时间控制模块、总线通讯模块以及注入器结果回收模块；

所述串口通讯模块，用于与控制机进行通讯；串口通讯模块接收来自控制机的故障命令，将故障命令传给主控模块，并将注入器结果回收模块发送的注入结果和目标系统状态传递到控制机；

串口通讯模块分为三部分：接收数据子模块、数据处理子模块以及发送数据子模块；

接收数据子模块，负责接收从控制机发送的故障命令并解析成数据帧后提供给数据处理模块，同时接收注入器结果回收模块发送的注入结果和目标系统状态到发送数据子模块；

数据处理子模块接收由接收数据子模块发送的数据帧之后根据预设的通讯协议对应进行操作处理；

发送数据子模块将数据处理子模块处理的数据给主控模块进行读或者写寄存器，并且发送数据子模还将接收数据子模块传来的注入结果和目标系统状态发送到控制机；

所述主控模块，根据串口通讯模块传递的故障命令设置故障注入所需的所有参数，并根据设置的参数，对故障注入模块、时间控制模块以及总线通讯模块进行控制；

主控模块存储了各个类型串行总线故障注入时所需要的所有的参数，以寄存器的方式进行存储；具体包括：

故障部位寄存器，负责记录故障注入所在数据帧的位置；

间隔时间寄存器，负责记录间歇型故障注入两次之间的间隔时间；

持续时间寄存器，负责记录瞬时型故障注入和间歇型故障注入的持续时间；

注入次数寄存器，负责记录间歇型故障注入的注入次数；

时间类型寄存器，负责记录每一次注入的时间类型，有瞬时型、间歇型和永久型；

所述故障注入模块，接收时间控制模块发送的允许信号以及主控模块发送的参数信息，在正确的时间根据设置好的参数向总线通讯模块收发的数据当中注入故障；

故障注入模块根据故障部位寄存器中的值来判断注入何种故障，故障部位寄存器为16位寄存器，其中所存储的数据代表着向数据帧当中的每一位数据位注入何种类型的故障的寄存器；一共16位，从低到高每两位代表一位数据位注入的故障类型，即第0位和第1位代表的数据帧中的第0位所注入的故障类型，第2位和第3位代表数据帧中的第1位所注入的故障类型，以此类推；

所述时间控制模块，根据主控模块中设置的参数，向故障注入模块发送注入允许信号；

时间控制模块控制注入允许信号inj_enable，当用户发送注入命令后，主控模块向相关的时间控制寄存器，当中写入数值，时间控制模块根据时钟频率控制数值递减，直至为零，同时改变注入允许信号inj_enable的值，以便控制注入的时间；

时间控制模块不断的读取每一个时间类型寄存器、持续时间寄存器、间隔时间寄存器和注入次数寄存器；

所述总线通讯模块，用于故障注入器与串行总线之间的通讯，在注入故障时，总线通讯模块便将经故障注入模块修改后的数据发送到串行总线上；在不注入故障时，总线通讯模块便直接收发串行总线之上所传递的数据；

所述注入器结果回收模块，负责将得到的注入结果和目标系统状态返回给控制机。

2.采用权利要求1所述串行总线故障模拟系统的模拟方法，其特征在于，所述串行总线故障模拟方法具体包括以下步骤：

步骤一、控制机打开串口，发送寄存器复位命令；

步骤二、用户在控制机上设置故障注入相关信息；

步骤三、所述控制机根据用户要求生成故障命令，将故障命令发送给故障注入器；

步骤四、所述故障注入器，根据来自控制机的故障命令对故障注入所需的所有参数进行设置；

步骤五、故障注入器在接收到来自于串行总线的数据后，根据设置好的参数向数据当中注入故障，并将修改后的数据发送给串行总线；在注入故障的同时，进行注入结果和目标系统状态的数据采集；

步骤六、故障注入器将得到的注入结果和目标系统状态返回给控制机；控制机将其反馈给用户。