本發(fā)明涉及故障注入技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，尤其涉及一種ARINC429總線故障注入系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

故障注入是指按照事先設(shè)計(jì)的故障模型，人為地在待檢系統(tǒng)中引入故障的方法，促使系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤和失效，通過觀察比較系統(tǒng)在出現(xiàn)故障之后的狀態(tài)反應(yīng)對系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行評價(jià)。

目前，ARINC429總線故障注入的實(shí)現(xiàn)方式是，在完成一種故障項(xiàng)注入后，需要用戶手動(dòng)關(guān)閉這種故障項(xiàng)注入，并手動(dòng)啟動(dòng)另一種故障項(xiàng)注入。即每進(jìn)行一種故障項(xiàng)注入，需要用戶進(jìn)行兩次手動(dòng)操作，這樣在進(jìn)行多種故障項(xiàng)注入時(shí)，效率較低，且自動(dòng)化程度較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提出一種ARINC429總線故障注入系統(tǒng)，欲解決現(xiàn)有故障注入方法效率低下，且自動(dòng)化程度較低的技術(shù)問題。

為了解決上述技術(shù)問題，現(xiàn)提出的方案如下：

一種ARINC429總線故障注入系統(tǒng)，包括：ADC、FPGA模塊、DAC和以太網(wǎng)接口，其中，

所述ADC，用于對接收的ARINC429信號進(jìn)行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，并發(fā)送至所述FPGA模塊；

所述FPGA模塊，用于通過所述以太網(wǎng)接口與上位機(jī)連接，接收從所述上位機(jī)下發(fā)的故障注入序列信息，所述故障注入序列信息包括多個(gè)故障策略，以及每個(gè)所述故障策略的執(zhí)行時(shí)間段；并用于在接收到所述故障注入序列信息時(shí)開始計(jì)時(shí)，在每個(gè)所述故障策略的執(zhí)行時(shí)間段，根據(jù)相應(yīng)的故障策略對接收到的ARINC429信號進(jìn)行故障項(xiàng)注入，將完成故障項(xiàng)注入的ARINC429信號發(fā)送至所述DAC；

所述DAC，用于對接收到的所述完成故障注入的ARINC429信號進(jìn)行數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換，并發(fā)送至待測ARINC429總線。

優(yōu)選的，所述FPGA模塊包括：故障注入序列控制單元、數(shù)據(jù)接收單元、故障匹配單元、故障注入單元和數(shù)據(jù)發(fā)送單元，其中，

所述故障注入序列控制單元，用于接收所述故障注入序列信息；在接收到所述故障注入序列信息后開始計(jì)時(shí)，在每個(gè)所述故障策略的執(zhí)行開始時(shí)刻，將相應(yīng)的故障策略發(fā)送至所述故障匹配單元，且將使能信號分別發(fā)送至所述故障匹配單元和所述故障注入單元；在每個(gè)所述故障策略的結(jié)束時(shí)刻，將禁能信號分別發(fā)送至所述故障匹配單元和所述故障注入單元；

所述數(shù)據(jù)接收單元，用于接收所述ADC發(fā)送的ARINC429信號，并按照ARINC429協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到ARINC429報(bào)文；

所述故障匹配單元，用于根據(jù)相應(yīng)的故障策略對所述ARINC429報(bào)文進(jìn)行匹配，得到要注入的故障項(xiàng)；

所述故障注入單元，用于對所述ARINC429報(bào)文進(jìn)行所述故障項(xiàng)的注入；

所述數(shù)據(jù)發(fā)送單元，用于將完成故障項(xiàng)注入的ARINC429報(bào)文按照ARINC429協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到ARINC429信號并發(fā)送至所述DAC。

優(yōu)選的，所述故障注入單元包括：物理層故障注入子單元、電氣層故障注入子單元和協(xié)議層故障注入子單元，其中，

所述物理層故障注入子單元，用于物理層故障項(xiàng)的注入，所述物理層故障項(xiàng)包括短路故障、斷路故障、串行阻抗故障和/或并行阻抗故障；

所述電氣層故障注入子單元，用于電氣層故障項(xiàng)的注入，所述電氣層故障項(xiàng)包括幅值故障、斜率故障、占空比故障、速率故障和/或噪聲故障；

所述協(xié)議層故障注入子單元，用于協(xié)議層故障項(xiàng)的注入，所述協(xié)議層故障項(xiàng)包括LABEL域替換故障，SDI域替換故障、數(shù)據(jù)域替換故障、SSM域替換故障、奇偶校驗(yàn)位故障、指定位故障和/或幀長度故障。

優(yōu)選的，所述電氣層故障注入子單元采用流水線處理方式。

優(yōu)選的，每個(gè)所述故障策略包括多個(gè)匹配條件、以及與每個(gè)所述匹配條件對應(yīng)的故障項(xiàng)，每個(gè)所述匹配條件包含其對應(yīng)的優(yōu)先級，所述故障匹配單元具體用于：

根據(jù)所述匹配條件的優(yōu)先級，依次與所述ARINC429報(bào)文進(jìn)行匹配，直到匹配成功為止，將匹配成功的匹配條件對應(yīng)的故障項(xiàng)作為要注入的故障項(xiàng)。

優(yōu)選的，所述故障注入序列信息還包括基于外部觸發(fā)信號啟動(dòng)序列的命令或不基于外部觸發(fā)信號啟動(dòng)序列的命令；

所述系統(tǒng)還包括：外部信號觸發(fā)接口，用于接收外部觸發(fā)信號；

所述FPGA模塊，還用于接收所述故障注入序列信息是否基于所述外部觸發(fā)信號啟動(dòng)的命令，且，若所述故障注入序列信息是基于外部觸發(fā)信號啟動(dòng)，則在接收到所述外部觸發(fā)信號后開始計(jì)時(shí)，并在每個(gè)所述故障策略的執(zhí)行時(shí)間段，根據(jù)相應(yīng)的故障策略對接收到的ARINC429信號進(jìn)行故障項(xiàng)注入，將完成故障項(xiàng)注入的ARINC429信號發(fā)送至所述DAC。

優(yōu)選的，所述系統(tǒng)還包括：

串聯(lián)在所述待測ARINC429總線中的第一數(shù)字電位器，以及并聯(lián)在所述待測ARINC429總線中的第二數(shù)字電位器，

所述物理層故障注入子單元，用于通過控制所述第一數(shù)字電位器的阻抗值實(shí)現(xiàn)串行阻抗故障注入，且通過控制所述第二數(shù)字電位器的阻抗值實(shí)現(xiàn)短路故障注入或并行阻抗故障注入。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

上述技術(shù)方案提供的一種ARINC429總線故障注入系統(tǒng)，包括：ADC、FPGA模塊、DAC和以太網(wǎng)接口，其中，F(xiàn)PGA模塊，用于接收從上位機(jī)下發(fā)的故障注入序列信息，故障注入序列信息包括多個(gè)故障策略，以及每個(gè)所述故障策略的執(zhí)行時(shí)間段；FPGA模塊，還用于在接收到所述故障注入序列信息時(shí)開始計(jì)時(shí)，在每個(gè)所述故障策略的執(zhí)行時(shí)間段，根據(jù)相應(yīng)的故障策略對接收到的ARINC429信號進(jìn)行故障注入，將完成故障注入的ARINC429信號通過DAC發(fā)送至待測ARINC429總線。用戶配置好故障注入序列信息并通過上位機(jī)下發(fā)到本發(fā)明的ARINC429總線故障注入系統(tǒng)后，系統(tǒng)根據(jù)每個(gè)故障策略的執(zhí)行時(shí)間段，按照順序自動(dòng)去執(zhí)行，不需要用戶過多的去執(zhí)行操作，提高了多種故障項(xiàng)注入的自動(dòng)化程度，且效率較高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種ARINC429總線故障注入系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的圖1中FPGA模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種故障匹配的方法的示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種ARINC429總線故障注入系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種物理層故障注入的原理圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種ARINC429總線(美國航空電子工程委員會(huì)Airlines Engineering Committee提出的航空總線)故障注入系統(tǒng)，請參閱圖1，示出了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)包括：ADC(Analog to Digital Converter，模數(shù)轉(zhuǎn)換器)11、FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)模塊12、DAC(Digital to analog converter，數(shù)模轉(zhuǎn)換器)13和以太網(wǎng)接口14，其中，

所述ADC11，用于對接收的ARINC429信號進(jìn)行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，并發(fā)送至所述FPGA模塊13；

所述FPGA模塊13，用于通過所述以太網(wǎng)接口14與上位機(jī)連接，接收從所述上位機(jī)下發(fā)的故障注入序列信息，所述故障注入序列信息包括多個(gè)故障策略，以及每個(gè)所述故障策略的執(zhí)行時(shí)間段；并用于在接收到所述故障注入序列信息時(shí)開始計(jì)時(shí)，在每個(gè)所述故障策略的執(zhí)行時(shí)間段，根據(jù)相應(yīng)的故障策略對接收到的ARINC429信號進(jìn)行故障項(xiàng)注入，將完成故障項(xiàng)注入的ARINC429信號發(fā)送至所述DAC13；

所述DAC13，用于對接收到的所述完成故障注入的ARINC429信號進(jìn)行數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換并發(fā)送至待測ARINC429總線。

用戶通過上位機(jī)設(shè)置故障注入序列信息，例如，用戶設(shè)置第一故障策略為無條件執(zhí)行串行阻抗故障，第一故障策略的執(zhí)行時(shí)間段為1min～20min；第二故障策略為對于滿足SDI＝2的報(bào)文注入將LABEL改為0x11的故障，第二故障策略的執(zhí)行時(shí)間段為30min～40min；第三故障策略為無條件執(zhí)行短路故障，第三故障策略的執(zhí)行時(shí)間段為40min～60min。FPGA模塊13在接到上位機(jī)下發(fā)的故障注入序列信息后，開始計(jì)時(shí)，在1min～20min無條件執(zhí)行串行阻抗故障，在30min～40min內(nèi)對于滿足SDI＝2的報(bào)文注入將LABEL改為0x11故障，在40min～60min無條件執(zhí)行短路故障，在60min結(jié)束。

本發(fā)明實(shí)施例提供的ARINC429總線故障注入系統(tǒng)，根據(jù)每個(gè)故障策略的執(zhí)行時(shí)間段，按照順序自動(dòng)去執(zhí)行，不需要用戶過多的去執(zhí)行操作，提高了多種故障項(xiàng)注入的自動(dòng)化程度，且效率較高。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種FPGA模塊，請參閱圖2，示出了圖1中FPGA模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，該FPGA模塊包括：故障注入序列控制單元121、數(shù)據(jù)接收單元122、故障匹配單元123、故障注入單元124和數(shù)據(jù)發(fā)送單元125，其中，

所述故障注入序列控制單元121，用于接收所述故障注入序列信息；在接收到所述故障注入序列信息后開始計(jì)時(shí)，在每個(gè)所述故障策略的執(zhí)行開始時(shí)刻，將相應(yīng)的故障策略發(fā)送至所述故障匹配單元123，且將使能信號分別發(fā)送至所述故障匹配單元123和所述故障注入單元124；在每個(gè)所述故障策略的結(jié)束時(shí)刻，將禁能信號分別發(fā)送至所述故障匹配單元123和所述故障注入單元124；

所述數(shù)據(jù)接收單元122，用于接收所述ADC發(fā)送的ARINC429信號，并按照ARINC429協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到ARINC429報(bào)文；

所述故障匹配單元123，用于根據(jù)相應(yīng)的故障策略對所述ARINC429報(bào)文進(jìn)行匹配，得到要注入的故障項(xiàng)；

所述故障注入單元124，用于對所述ARINC429報(bào)文進(jìn)行所述故障項(xiàng)的注入；所述故障注入單元124包括：物理層故障注入子單元1241、電氣層故障注入子單元1242和協(xié)議層故障注入子單元1243，其中，所述物理層故障注入子單元1241，用于物理層故障項(xiàng)的注入，所述物理層故障項(xiàng)包括短路故障、斷路故障、串行阻抗故障和/或并行阻抗故障；所述電氣層故障注入子單元1242，用于電氣層故障項(xiàng)的注入，所述電氣層故障項(xiàng)包括幅值故障、斜率故障、占空比故障、速率故障和/或噪聲故障；所述協(xié)議層故障注入子單元1243，用于協(xié)議層故障項(xiàng)的注入，所述協(xié)議層故障項(xiàng)包括LABEL域替換故障，SDI域替換故障、數(shù)據(jù)域替換故障、SSM域替換故障、奇偶校驗(yàn)位故障、指定位故障和/或幀長度故障。

所述數(shù)據(jù)發(fā)送單元125，用于將完成故障項(xiàng)注入的ARINC429報(bào)文按照ARINC429協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到ARINC429信號并發(fā)送至所述DAC。

例如：故障注入序列控制單元121在接收到故障注入序列信息后開始計(jì)時(shí)，在第一故障策略的執(zhí)行開始時(shí)刻即1min時(shí)，將第一故障策略發(fā)送至故障匹配單元123，且將使能信號分別發(fā)送至故障匹配單元123和故障注入單元124，故障匹配單元123接收到使能信號和第一故障策略后，根據(jù)第一故障策略得到匹配條件為無條件，故障項(xiàng)為串行阻抗故障，因此，無論ARINC429報(bào)文包含什么內(nèi)容，獲得的要注入的故障項(xiàng)均為串行阻抗故障，故障注入單元124接收到使能信號和要注入的故障項(xiàng)后，對ARINC429報(bào)文進(jìn)行串行阻抗故障注入；在第一故障策略的執(zhí)行結(jié)束時(shí)刻即20min時(shí)，故障注入序列控制單元121將禁能信號分別發(fā)送至故障匹配單元123和故障注入單元124，本系統(tǒng)停止故障匹配和故障注入。其他故障策略的執(zhí)行過程與第一故障策略的執(zhí)行過程類似，不再贅述。通過匹配條件對指定ARINC429報(bào)文進(jìn)行相應(yīng)故障項(xiàng)的注入可以增強(qiáng)實(shí)際使用的有效性，加快對待測ARINC429總線的故障定位。

所述電氣層故障注入子單元采用流水線處理方式。在電氣層的處理中，處理的實(shí)際上是一個(gè)一個(gè)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，采用流水線處理方式后，可以在第一級流水中先實(shí)現(xiàn)一種故障項(xiàng)注入，然后將處理后的數(shù)據(jù)給下一級流水，在下一級中繼續(xù)進(jìn)行另一種故障項(xiàng)注入，這樣幾級的級聯(lián)后再最后輸出，可以同時(shí)執(zhí)行多種故障項(xiàng)注入，因此，電氣層故障注入子單元采用流水線處理方式，進(jìn)行一次電氣層的故障項(xiàng)注入時(shí)可以是多種故障項(xiàng)的任意組合。

圖3示出一種故障匹配的方法，用戶設(shè)置的故障策略可以包括多個(gè)匹配條件，以及與每個(gè)匹配條件對應(yīng)的故障項(xiàng)，每個(gè)匹配條件包含其對應(yīng)的優(yōu)先級，需要說明的是，每個(gè)匹配條件對應(yīng)的故障項(xiàng)可以包括多種，例如：匹配條件1對應(yīng)的故障項(xiàng)是幅值故障、斜率故障和DATA替換故障。匹配條件和匹配條件對應(yīng)的故障項(xiàng)均由用戶根據(jù)自己的關(guān)注點(diǎn)而自由配置。

故障匹配單元123接收到使能信號和故障策略后，根據(jù)所述匹配條件的優(yōu)先級，依次與所述ARINC429報(bào)文進(jìn)行匹配，直到匹配成功為止，將匹配成功的匹配條件對應(yīng)的故障項(xiàng)作為要注入的故障項(xiàng)。

例如用戶設(shè)置匹配條件1優(yōu)先級最高，匹配條件2優(yōu)先級次之，匹配條件N優(yōu)先級最低，故障匹配單元123收到的ARINC429報(bào)文如果滿足匹配條件1則直接按照匹配條件1對應(yīng)的故障項(xiàng)1進(jìn)行故障項(xiàng)注入，不對剩余的匹配條件進(jìn)行判斷。用戶可以根據(jù)自己的關(guān)注點(diǎn)進(jìn)行自定義規(guī)劃，提高了靈活性，且測試覆蓋面更廣。

本發(fā)明實(shí)施例提供了另一種ARINC429總線故障注入系統(tǒng)，請參閱圖4，示出了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)包括：ADC11、FPGA模塊12、DAC13、以太網(wǎng)接口14和外部信號觸發(fā)接口15，其中，

所述FPGA模塊13，用于通過所述以太網(wǎng)接口14與上位機(jī)連接，接收從所述上位機(jī)下發(fā)的故障注入序列信息，以及接收所述故障注入序列信息是否基于外部觸發(fā)信號啟動(dòng)的命令；所述故障注入序列信息包括多個(gè)故障策略，以及每個(gè)所述故障策略的執(zhí)行時(shí)間段；并用于若所述故障注入序列信息不是基于外部觸發(fā)信號啟動(dòng)，則在接收到所述故障注入序列信息時(shí)開始計(jì)時(shí)，在每個(gè)所述故障策略的執(zhí)行時(shí)間段，根據(jù)相應(yīng)的故障策略對接收到的ARINC429信號進(jìn)行故障項(xiàng)注入，將完成故障項(xiàng)注入的ARINC429信號發(fā)送至所述DAC13；還用于若所述故障注入序列信息是基于外部觸發(fā)信號啟動(dòng)，則在接收到所述外部觸發(fā)信號后開始計(jì)時(shí)，并在每個(gè)所述故障策略的執(zhí)行時(shí)間段，根據(jù)相應(yīng)的故障策略對接收到的ARINC429信號進(jìn)行故障項(xiàng)注入，將完成故障項(xiàng)注入的ARINC429信號發(fā)送至所述DAC。

外部信號觸發(fā)接口15，用于接收外部觸發(fā)信號。

本發(fā)明實(shí)施例公開的ARINC429總線故障注入系統(tǒng)，對還提供了外部觸發(fā)信號接口15，因此可以通過此接口可以和待測設(shè)備/系統(tǒng)聯(lián)合，待測設(shè)備/系統(tǒng)會(huì)給出外部觸發(fā)信號，本系統(tǒng)接收到外部觸發(fā)信號后，開始計(jì)時(shí)，在每個(gè)故障策略的執(zhí)行時(shí)間段，根據(jù)相應(yīng)的故障策略對接收到的ARINC429信號進(jìn)行故障項(xiàng)注入，因此增強(qiáng)與待測設(shè)備/系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)，完成聯(lián)合測試。

圖5示出了本發(fā)明提供的ARINC429總線故障注入系統(tǒng)，進(jìn)行串行阻抗故障、短路故障注入和并行阻抗故障注入的原理圖。第一數(shù)字電位器串聯(lián)在待測ARINC429總線中，第二數(shù)字電位器并聯(lián)在所述待測ARINC429總線之間。

物理層故障注入子單元，通過控制第一數(shù)字電位器的阻抗值實(shí)現(xiàn)串行阻抗故障注入，且通過控制第二數(shù)字電位器的阻抗值實(shí)現(xiàn)短路故障注入或并行阻抗故障注入。通過使用數(shù)字電位器替代傳統(tǒng)的利用繼電器與電阻共同實(shí)現(xiàn)并行阻抗故障和串行阻抗故障相比，不但增強(qiáng)了阻值控制靈活性，還減少了大量繼電器，進(jìn)而節(jié)省了硬件空間、增加了ARINC429總線故障注入系統(tǒng)同時(shí)測試ARINC429總線的數(shù)量，提高了系統(tǒng)密集度。

在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。

對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。