[发明专利]串行总线故障模拟系统及模拟方法

说明书

本发明提供串行总线故障模拟系统及模拟方法，属于计算机可靠性能评价技术领域。本发明所述串行总线故障模拟系统，包括控制机和故障注入器；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；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，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。本发明解决了现有总线故障注入用以验证计算机可靠性时，实时性低的问题。本发明可用于总线故障模拟。

技术领域

本发明涉及总线故障模拟系统及模拟方法，属于计算机可靠性能评价技术领域。

背景技术

目前，计算机在工业和军事领域之中已经得到了非常广泛的应用，但是应用在工业和军事领域的计算机经常因为恶劣的环境的影响而发生故障，造成巨大的经济损失甚至是人员伤亡。所以，在这些领域当中，高可靠性的系统就显得尤为重要。

RS422/RS485等总线因其高实时性和灵活性等特点在工业通信系统之中得到广泛采用。而在实际的应用之中由于总线的通信过程经常受到恶劣的外界环境的影响，系统内和系统之间发生故障的概率非常高，对计算机的可靠性产生了较大的影响，成为了提高计算机可靠性的瓶颈，总线的通信协议和通信稳定性的研究和测试成为了工业领域的新的研究热点，因此开发出串行RS422/RS485总线的故障模拟系统对于验证计算机的容错性和提高计算机的可靠性显得很有必要。

故障注入技术作为系统的容错性能和可靠性能的测试方法，一直被用于高可靠性系统设计时的辅助验证；总线作为连接各部件的公共传输介质，是故障注入的重要选择点之一。总线上的注入故障，可以覆盖众多层级的故障类型，并且方便控制，同时总线实时性要求保证了故障注入对目标系统的影响降到最低。

国内外常用的总线故障注入方法有软件实现和硬件实现两大方向。软件实现的故障注入常在目标系统总线上嵌入一个设备，在嵌入式设备上采用实时操作系统，如Vxworks、μC/OSII等，在实时操作系统中用软件对经过嵌入式设备的总线数据注入故障。硬件实现的故障注入常在总线接口上插入一个插座，或在总线上嵌入一个设备，在这个插座或设备上基于FPGA/CPLD对经过的总线信号注入故障。

由于总线实时性、分层协议等特性的约束，常用的软硬件实现方式都有其缺点。软件故障注入可以注入复杂的故障，不破坏总线数据帧的结构，能轻松把故障引入计算机系统内部中去。然而软件的一步操作往往需要很多步硬件操作来支持，实时性相对于硬件会大打折扣，即使采用实时操作系统也无法满足某些实时性要求高的总线。常用的硬件故障注入，直接把总线信号固定为0或固定为1，极有可能破坏数据帧结构，这种情况下总线接口会认为是错误信息直接屏蔽，故障也就无法进入计算机系统内部。

发明内容

本发明为解决现有总线故障注入用以验证计算机可靠性时，实时性低的问题，提供了串行总线故障模拟系统及模拟方法。

本发明所述串行总线故障模拟系统，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。

进一步的，所述控制机包括：参数生成模块、命令生成模块、通讯模块以及控制机结果回收模块；

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；