[发明专利]基于SPARC处理器单粒子翻转故障注入的测试方法及系统

说明书

基于SPARC处理器单粒子翻转故障注入的测试系统，包含故障注入测试数据生成模块、故障注入自动化测试执行模块、故障注入自动化输出测试报告模块。本发明解决了SPARC处理器单粒子翻转故障类型繁多、缺乏故障注入的专项测试、缺乏故障注入的精确控制、硬平台测试环境手工操作效率低等缺陷和不足。通过软件仿真故障注入建立模型，对注入的单粒子翻转故障精确的监控和执行序列化操作，具有配置脚本激励灵活、全数字仿真系统建模高速运行、模拟SPARC处理器单粒子故障驱动、动态运行时分析验证等优点。对提升我国航天型号软件可靠性与安全性确认测试与验证具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及基于SPARC处理器单粒子翻转故障注入的测试方法，属于航天电子技术和嵌入式软件测试技术领域。

背景技术

在缺乏大气层保护的空间环境中，航天器直接暴露在充斥着各种高能粒子的空间辐射环境中，按照分布带和粒子来源，高能粒子可以划分为地球俘获带粒子、太阳宇宙射线和银河宇宙射线。空间辐射环境中的高能粒子对航天器中的半导体集成电路的影响主要是单粒子效应。尤其是单粒子翻转日益威胁着在轨航天器的正常运行。单粒子效应是由于高能粒子射入半导体器件中，并在其入射轨迹上形成一条电离通道，发生能量转移和沉淀，最终导致电路状态发生变化的效应。

SPARC(Scalable Processor ARChitecture可扩充处理器架构)处理器作为一款完全抗辐照设计的处理器，集成EDAC(Error Detection And Correction错误检测与纠正)单元模块，提供了对SRAM、EEPROM等存储器的单粒子翻转检测功能及纠错接口，目前被广泛应用于航天。随着航天电子技术的发展，我国新一代航天器中广泛采用软件密集系统，软件在保证航天器安全稳定运行、可靠完成任务方面起着至关重要的作用。软件不仅极大地提高了航天器系统原有的功能，而且使其获得了许多崭新的能力，许多关键任务的完成均依赖于软件。这种特点和趋势在空间站、深空探测等重大航天工程中尤为凸显。

通过对航天卫星在轨质量问题梳理分析，引起的软件在轨首次异常多达11次，占近四年全部软件首次在轨异常总数的61.1％。目前针对SPARC处理器单粒子翻转故障的测试方法存在如下缺陷和不足：

(1)、SPARC处理器类型、SRAM存储器、EEPROM存储器、不可写区的排列组合，以及单粒子翻转故障的单错、取数双错、取指双错，导致单粒子翻转故障类型繁多，暴露了地面测试验证不充分。

(2)、缺乏单粒子故障的专项测试，针对单错、双错的非四字节地址对齐错误、边界错误、常0常1错误、频繁发生的错误、主备份错误等测试项验证被测软件的健壮性不足。

(3)、缺乏对单粒子翻转故障的时间间隔、先后次序、触发时刻、故障序列精确的控制。

(4)、硬平台测试环境下，手工逐个编写故障驱动测试用例、串口打印输出实际测试结果、手工编写测试报告工作效率低。

国内外普遍采用的故障注入技术从实现机制来看，可以分为三类：基于硬件实现的故障注入方法、基于软件实现的故障注入方法、基于重离子辐射的方法。其中本发明是基于软件实现的故障注入方法。本发明解决SPARC处理器单粒子翻转故障类型繁多、缺乏故障注入的专项测试、缺乏故障注入的精确控制、硬平台测试环境手工操作效率低等缺陷和不足，根据SPARC处理器提供的单错、取数双错、取指双错的特点，针对空间单粒子故障提出一套完整的故障注入测试方法。

发明内容

本发明的目的在于，为克服上述问题，本发明提供了基于SPARC处理器单粒子翻转故障注入的测试方法。

本发明的技术解决方案是：基于SPARC处理器单粒子翻转故障注入的测试系统，包括故障注入测试数据生成模块、故障注入自动化测试执行模块、故障注入自动化输出测试报告模块，其中：

故障注入测试数据生成模块包括SPARC处理器地址配置子模块、故障注入参数配置子模块、执行序列配置子模块；