CN105823909A - 一种适用于电子产品的后驱动式故障注入接口适配器 - Google Patents
一种适用于电子产品的后驱动式故障注入接口适配器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种适用于电子产品的后驱动式故障注入接口适配器，属于测试性技术领域。其目的是解决目前后驱动式故障注入可控性低、风险不可控、操作复杂，方式较为单一的问题。技术方案包括：接口组件，与故障注入平台的接口连接，将故障注入平台中的可控电源与后驱动注入专用功能模块中所需的可控电源输入端相连；后驱动注入专用功能模块，选择故障注入平台中的可控电源对被测对象的故障注入点的电压进行强制升高或者拉低到故障预设值，并测量故障注入点的电压。借助此装置实施后驱动式故障注入，可以大大增强后驱动式故障注入过程的可控性，操作更加便捷、高效。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于电子产品的后驱动式故障注入接口适配器，属于测试性技术领域。
背景技术
测试性是装备便于测试和诊断的重要设计特性，它已成为和可靠性、维修性同等重要的独立学科，开展测试性设计技术研究具有重要的学术价值和工程指导意义。为了在不损坏装备的前提下更加准确地衡量、评价装备的测试性设计水平，20世纪70年代初期，故障注入技术应运而生，并在数十年中迅速发展，已成为进行产品测试和系统验证的一种重要技术手段。故障注入技术通过人为地向受试样件注入故障，实现对受试样件的故障模拟，从而在短时间内获得足够多的故障数据，加速测试过程。目前，故障注入技术的发展趋势主要分为两个方向：其一，故障注入的精确化、自动化、安全化程度有待进一步提高；其二，注入的故障模式种类有待进一步扩充。鉴于此，本发明主要针对故障注入中应用最为广泛的后驱动类的故障注入，设计了一款专门适用于后驱动式故障注入的接口适配器，从实现精准、便捷、安全注入的角度，扩展了后驱动式故障注入技术的应用范围，以期能为装备测试性设计的验证与评价提供一种切实可行的新途径。
发明内容
本发明的目的：提出一种适用于电子产品的后驱动式故障注入接口适配器，其目的是解决目前后驱动式故障注入可控性低、风险不可控、操作复杂，方式较为单一的问题。
本发明的技术方案：一种适用于电子产品的后驱动式故障注入接口适配器，包括：
接口组件，与故障注入平台的接口连接，将故障注入平台中的可控电源与后驱动注入专用功能模块中所需的可控电源输入端相连；
后驱动注入专用功能模块，选择故障注入平台中的可控电源对被测对象的故障注入点的电压进行强制升高或者拉低到故障预设值，并测量故障注入点的电压。
进一步的，还包括：
通用测试资源模块，与接口组件相连，将故障注入平台中的硬件资源从VPA接口转换为DB9标准网口接口或者三轴同芯电缆接口或者功能插孔。
通过接口组件将故障注入平台中的程控开关、板卡式数字万用表、板卡式示波器、板卡式数字信号测量卡与后驱动注入专用功能模块连接，控制故障注入的通断频率，测量故障注入点的电压。
具体的，后驱动注入专用功能模块包括：第一三态开关K1、第二三态开关K2、单刀单掷开关K3、第四三态开关K4、第五三态开关K5、第六三态开关K6、第七三态开关K7、第八三态开关K8、第九三态开关K9、第十三态开关K10、第一双刀双掷开关K11、第二双刀双掷开关K12、第三双刀双掷开关K13、正故障注入点A1、负故障注入点B1；
第一三态开关K1的固定端通过接口组件与故障注入平台的可控电源负端连接，第一三态开关K1的右连接端与正故障注入点A1连接，第一三态开关K1的左连接端与被测产品地引入点连接，第四三态开关K4的固定端通过接口组件与故障注入平台的可控电源正端连接，第四三态开关K4的左连接端通过接口组件与故障注入平台的程控开关的一端连接，第四三态开关K4的右连接端与单刀单掷开关K3的固定端连接，单刀单掷开关K3的连接端与第二三态开关K2的固定端连接，第二三态开关K2的固定端还通过接口组件与故障注入平台的程控开关的另一端连接，第二三态开关K2的左连接端与正故障注入点A1连接，第二三态开关K2的右连接端与负故障注入点B1连接；
第一双刀双掷开关K11的第一固定端通过接口组件与故障注入平台的板卡式数字万用表正端连接，第一双刀双掷开关K11的第二固定端通过接口组件与故障注入平台的板卡式数字万用表负端连接，第一双刀双掷开关K11的第一连接端与第五三态开关K5的固定端连接，第一双刀双掷开关K11的第二连接端与第六三态开关K6的固定端连接；第五三态开关K5的上连接端与正故障注入点A1连接，第五三态开关K5的下连接端与负故障注入点B1连接，第六三态开关K6的上连接端与负故障注入点B1连接，第六三态开关K6的下连接端与被测产品地引入点连接；
第二双刀双掷开关K12的第一固定端通过接口组件与故障注入平台的板卡式示波器正端连接，第二双刀双掷开关K12的第二固定端通过接口组件与故障注入平台的板卡式示波器负端连接，第二双刀双掷开关K12的第一连接端与第七三态开关K7的固定端连接，第二双刀双掷开关K12的第二连接端与第八三态开关K8的固定端连接；第七三态开关K7的上连接端与正故障注入点A1连接，第七三态开关K7的下连接端与负故障注入点B1连接，第八三态开关K8的上连接端与负故障注入点B1连接，第八三态开关K8的下连接端与被测产品地引入点连接；
第三双刀双掷开关K13的第一固定端通过接口组件与故障注入平台的板卡式数字信号测量卡正端连接，第三双刀双掷开关K13的第二固定端通过接口组件与故障注入平台的板卡式数字信号测量卡负端连接，第三双刀双掷开关K13的第一连接端与第九三态开关K9的固定端连接，第三双刀双掷开关K13的第二连接端与第十三态开关K10的固定端连接；第九三态开关K9的上连接端与正故障注入点A1连接，第九三态开关K9的下连接端与负故障注入点B1连接，第十三态开关K10的上连接端与负故障注入点B1连接，第十三态开关K10的下连接端与被测产品地引入点连接；
正故障注入点A1与被测设备的正故障注入点连接，负故障注入点B1与被测设备的负故障注入点连接。
作为优选，后驱动注入专用功能模块还包括：正故障备用测试点A2，与正故障注入点A1连接；负故障备用测试点B2，与负故障注入点B1连接。
本发明的优点：本发明针电子产品测试性试验中的后驱动式故障注入，提出了一种后驱动式专用故障注入接口适配装置。操作者使用该装置能够在短时间内完成后驱动式故障注入环境的搭建，并可以用“自动”、“手动”两种模式完成后驱动式故障注入，还可以在故障注入过程中实现对故障注入关键参数的实时监控与记录。借助此装置实施后驱动式故障注入，可以大大增强后驱动式故障注入过程的可控性，操作更加便捷、高效。
附图说明：
图1为为本发明所述一种适用于电子产品的后驱动式故障注入接口适配器的结构组成示意图；
图2为本发明所述一种适用于电子产品的后驱动式故障注入接口适配器的实际工作连线示意图；
图3为本发明所述一种适用于电子产品的后驱动式故障注入接口适配器的后驱动注入模块工作原理图；
图4为使用本发明所述一种适用于电子产品的后驱动式故障注入接口适配器进行后驱动式故障注入流程图。
图中符号说明如下：
A1：正故障注入点
A2：正故障备用测试点
B1：负故障注入点
B2：负故障备用测试点
K1、K2、K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10：三态开关
K3：单刀单掷开关
K11、K12、K13：双刀双掷开关
NI4071：板卡式数字万用表
AgilentM9012：板卡式示波器
NI6552：板卡式数字信号测量卡
NI4130：可控电源
Pickering40-584-001：程控开关
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
一种适用于电子产品的后驱动式故障注入接口适配器，包括：
接口组件，与故障注入平台的接口连接，将故障注入平台中的可控电源与后驱动注入专用功能模块中所需的可控电源输入端相连；
后驱动注入专用功能模块，选择故障注入平台中的可控电源对被测对象的故障注入点的电压进行强制升高或者拉低到故障预设值，并测量故障注入点的电压。
进一步的，还包括：
通用测试资源模块，与接口组件相连，将故障注入平台中的硬件资源从VPA接口转换为DB9标准网口接口或者三轴同芯电缆接口或者功能插孔。
通过接口组件将故障注入平台中的程控开关、板卡式数字万用表、板卡式示波器、板卡式数字信号测量卡与后驱动注入专用功能模块连接，控制故障注入的通断频率，测量故障注入点的电压。
具体的，后驱动注入专用功能模块包括：第一三态开关K1、第二三态开关K2、单刀单掷开关K3、第四三态开关K4、第五三态开关K5、第六三态开关K6、第七三态开关K7、第八三态开关K8、第九三态开关K9、第十三态开关K10、第一双刀双掷开关K11、第二双刀双掷开关K12、第三双刀双掷开关K13、正故障注入点A1、负故障注入点B1；
第一三态开关K1的固定端通过接口组件与故障注入平台的可控电源负端连接，第一三态开关K1的右连接端与正故障注入点A1连接，第一三态开关K1的左连接端与被测产品地引入点连接，第四三态开关K4的固定端通过接口组件与故障注入平台的可控电源正端连接，第四三态开关K4的左连接端通过接口组件与故障注入平台的程控开关的一端连接，第四三态开关K4的右连接端与单刀单掷开关K3的固定端连接，单刀单掷开关K3的连接端与第二三态开关K2的固定端连接，第二三态开关K2的固定端还通过接口组件与故障注入平台的程控开关的另一端连接，第二三态开关K2的左连接端与正故障注入点A1连接，第二三态开关K2的右连接端与负故障注入点B1连接；
第一双刀双掷开关K11的第一固定端通过接口组件与故障注入平台的板卡式数字万用表正端连接，第一双刀双掷开关K11的第二固定端通过接口组件与故障注入平台的板卡式数字万用表负端连接，第一双刀双掷开关K11的第一连接端与第五三态开关K5的固定端连接，第一双刀双掷开关K11的第二连接端与第六三态开关K6的固定端连接；第五三态开关K5的上连接端与正故障注入点A1连接，第五三态开关K5的下连接端与负故障注入点B1连接，第六三态开关K6的上连接端与负故障注入点B1连接，第六三态开关K6的下连接端与被测产品地引入点连接；
第二双刀双掷开关K12的第一固定端通过接口组件与故障注入平台的板卡式示波器正端连接，第二双刀双掷开关K12的第二固定端通过接口组件与故障注入平台的板卡式示波器负端连接，第二双刀双掷开关K12的第一连接端与第七三态开关K7的固定端连接，第二双刀双掷开关K12的第二连接端与第八三态开关K8的固定端连接；第七三态开关K75的上连接端与正故障注入点A1连接，第七三态开关K7的下连接端与负故障注入点B1连接，第八三态开关K8的上连接端与负故障注入点B1连接，第八三态开关K8的下连接端与被测产品地引入点连接；
第三双刀双掷开关K13的第一固定端通过接口组件与故障注入平台的板卡式数字信号测量卡正端连接，第三双刀双掷开关K13的第二固定端通过接口组件与故障注入平台的板卡式数字信号测量卡负端连接，第三双刀双掷开关K13的第一连接端与第九三态开关K9的固定端连接，第三双刀双掷开关K13的第二连接端与第十三态开关K10的固定端连接；第九三态开关K9的上连接端与正故障注入点A1连接，第九三态开关K9的下连接端与负故障注入点B1连接，第十三态开关K10的上连接端与负故障注入点B1连接，第十三态开关K10的下连接端与被测产品地引入点连接；
正故障注入点A1与被测设备的正故障注入点连接，负故障注入点B1与被测设备的负故障注入点连接。
作为优选，后驱动注入专用功能模块还包括：正故障备用测试点A2，与正故障注入点A1连接；负故障备用测试点B2，与负故障注入点B1连接。
实施例
接口适配器是测试系统的重要组成部分，它的主要功能是完成被测对象与测试平台的通用接收适配器端公共测试资源的信号汇总与分配，其连接关系如图2所示。其中，测试平台的通用接收适配器端公共测试资源包括开关、电源、程控电阻等。接口适配器一般无法实现各类型故障注入的通用化使用，需要根据不同的故障注入方式设计专用的接口适配器装置。同时，接口适配器的设计与使用都需要依托于某个已成型的测试平台，借助此平台的测试资源，完成故障注入和其他指定功能。
如图1所示，本发明所述的一种适用于电子产品的后驱动式故障注入接口适配器包括接口组件(1)和适配器箱体(2)两部分。
1)接口组件
接口组件(1)用于连接故障注入平台和适配器箱体，实现故障注入平台硬件资源的汇总与拓展，同时保证经接口组件转接后信号的电气、物理特性不发生变化。由于本发明是针对一款已成熟的基于PXI总线的故障注入平台进行设计，因此，接口组件的机械范围、接口型号、信号定义、外形尺寸都与该故障注入平台相匹配。接口组件的设计具备以下特点：
i.接口组件中各个连接模块的型号、布局、分布与基于PXI总线的故障注入平台相匹配；
ii.接口组件与基于PXI总线的故障注入平台之间的连接设有加固装置，以保证整体接口适配器的接口结构强度；
iii.经接口组件转接后输出的各类信号电气与物理特性不会发明显的变化。
2)适配器箱体
适配器箱体(2)经接口组件连接至基于PXI总线的故障注入平台，并将接口组件汇总与拓展的硬件资源提供给操作人员。通过适配器箱体，并结合上位机软件，操作人员可以实现对故障注入平台硬件资源以及后驱动式故障注入的物理操作。适配器箱体按照功能区域划分，包括后驱动注入专用功能区(3)、通用测试资源区(4)、拓展功能区(5)三部分。
i.后驱动注入专用功能区
后驱动注入专用功能区是本故障注入接口适配器的主功能区，共设有两条相互独立的通道，分别是通道A与通道B。这两条通道共用一块PXI4130板卡，可以分别实现对故障注入点的灌入电流和拉出电流，从而改变注入点的电气属性，实现后驱动式故障注入。另外，通道A与通道B也可以配合使用，完成两个故障注入点间的后驱动式故障注入。后驱动注入专用功能区内嵌了PXI4071板、PXI6552板卡和AgilentDSO6054分立式示波器接口，可以实现后驱动式故障注入过程中后驱动信号的监控。
以后驱动注入专用功能区的通道A为例，说明本功能区的工作原理，原理图如图3所示。将故障注入点A1连接至被测对象的故障注入点，并将被测对象的地连接至本发明上的被测产品地引入点。随后，将三态开关K1、K2、K4分别拨至左侧，即可实现以上位机控制电子开关通断，同时配合PXI4130板卡输出电压的方式完成后驱动式故障注入。另外，在故障注入前合理设置三态开关K5、K6、K7、K8、K9、K10的动作，可以完成对故障注入参数的实时检测与监控。其中，三态开关K5、K6、K7、K8、K9、K10的动作及其对应的测试功能如表格1、表格2、表格3所示。
表格1三态开关K5、K6的动作组合与测试功能对应表
| 三态开关K5 | 三态开关K6 | 测试功能 |
| 上拨 | 上拨 | 测量故障注入点A1与B1之间的电压差 |
| 上拨 | 下拨 | 测量故障注入点A1的电压 |
| 下拨 | 下拨 | 测量故障注入点B1的电压 |
| 下拨 | 上拨 | 无 |
表格2三态开关K7、K8的动作组合与测试功能对应表
| 三态开关K7 | 三态开关K8 | 测试功能 |
| 上拨 | 上拨 | 测量故障注入点A1与B1之间的电压差 |
| 上拨 | 下拨 | 测量故障注入点A1的电压 |
| 下拨 | 下拨 | 测量故障注入点B1的电压 |
| 下拨 | 上拨 | 无 |
表格3三态开关K9、K10的动作组合与测试功能对应表
| 三态开关K9 | 三态开关K10 | 测试功能 |
| 上拨 | 上拨 | 测量故障注入点A1与B1之间的电压差 |
| 上拨 | 下拨 | 测量故障注入点A1的电压 |
| 下拨 | 下拨 | 测量故障注入点B1的电压 |
| 下拨 | 上拨 | 无 |
ii.通用测试资源区
通用测试资源区是通过接口组件将基于PXI总线的故障注入平台的硬件测试资源引出转接至适配器箱体面板形成的。在通用测试资源区中，共引出12类硬件测试资源，包括：422总线、429总线、1153总线、CAN总线、422总线、AFDX总线、I/O接口、AgilentDSO6054板卡、AgilentM9210A板卡。
iii.拓展功能区
拓展功能区的功能与面包板相似，操作人员可以利用拓展功能区完成测试中小型支持电路的搭建、测试线路的梳理等功能。
3)基于一种适用于电子产品的后驱动式故障注入接口适配器的故障注入方法
基于本发明所述的一种适用于电子产品的后驱动式故障注入接口适配器的故障注入方法如图4所示，该方法的具体步骤如下：
步骤1：开启故障注入平台，将后驱动式故障注入适配器连接至故障注入平台。
步骤2：在适配器箱体上进行后驱动式故障注入方式设置和测试资源的设置。其中，故障注入方式包括单通道注入与双通道注入，以及自动注入与者手动注入。包括如下两个子步骤：
步骤21：根据所要进行的后驱动式故障注入实际情况与需求，在适配器箱体上进行相应的设置，设置的内容为设置开关K1、K2、K4的状态。
步骤22：根据所要进行测试性的实际情况与需求，在适配器箱体上进行相应的设置，设置的内容为设置开关K5、K6、K7、K8、K9、K10的状态以及双刀双掷开关K11、K12、K13的状态。
步骤3：在故障注入平台软件操作界面上设置后驱动式故障注入的应力和应力注入方式，应力注入方式包括连续注入与间歇注入。
步骤4：根据后驱动式故障注入方式，将受试对象与故障注入点连接；
步骤5：执行故障注入，运行上位机软件，按照步骤2和3的设置，对受试样件的进行故障注入操作。若为自动注入模式，无需人工参与，全部过程由程序控制进行操作；若为手动注入模式，需要人工手动拨动开关K3，随后再完成故障注入操作。
步骤6：判断故障注入是否成功，包括如下两个子步骤：
步骤61：若故障注入成功，则结束本次试验用例操作。
步骤62：若故障注入不成功，则返回步骤3，更改设置和参数，在新的设置条件下再次进行故障注入操作。
Claims (5)
1.一种适用于电子产品的后驱动式故障注入接口适配器，其特征在于，包括：
接口组件，与故障注入平台的接口连接，将故障注入平台中的可控电源与后驱动注入专用功能模块中所需的可控电源输入端相连；
后驱动注入专用功能模块，选择故障注入平台中的可控电源对被测对象的故障注入点的电压进行强制升高或者拉低到故障预设值，并测量故障注入点的电压。
2.如权利要求1所述的一种适用于电子产品的后驱动式故障注入接口适配器，其特征在于，还包括：
通用测试资源模块，与接口组件相连，将故障注入平台中的硬件资源从VPA接口转换为DB9标准网口接口或者三轴同芯电缆接口或者功能插孔。
3.如权利要求1所述的一种适用于电子产品的后驱动式故障注入接口适配器，其特征在于，通过接口组件将故障注入平台中的程控开关、板卡式数字万用表、板卡式示波器、板卡式数字信号测量卡与后驱动注入专用功能模块连接，控制故障注入的通断频率，测量故障注入点的电压。
4.如权利要求3所述的一种适用于电子产品的后驱动式故障注入接口适配器，其特征在于，
后驱动注入专用功能模块包括：第一三态开关K1、第二三态开关K2、单刀单掷开关K3、第四三态开关K4、第五三态开关K5、第六三态开关K6、第七三态开关K7、第八三态开关K8、第九三态开关K9、第十三态开关K10、第一双刀双掷开关K11、第二双刀双掷开关K12、第三双刀双掷开关K13、正故障注入点A1、负故障注入点B1；
第一三态开关K1的固定端通过接口组件与故障注入平台的可控电源负端连接，第一三态开关K1的右连接端与正故障注入点A1连接，第一三态开关K1的左连接端与被测产品地引入点连接，第四三态开关K4的固定端通过接口组件与故障注入平台的可控电源正端连接，第四三态开关K4的左连接端通过接口组件与故障注入平台的程控开关的一端连接，第四三态开关K4的右连接端与单刀单掷开关K3的固定端连接，单刀单掷开关K3的连接端与第二三态开关K2的固定端连接，第二三态开关K2的固定端还通过接口组件与故障注入平台的程控开关的另一端连接，第二三态开关K2的左连接端与正故障注入点A1连接，第二三态开关K2的右连接端与负故障注入点B1连接；
第一双刀双掷开关K11的第一固定端通过接口组件与故障注入平台的板卡式数字万用表正端连接，第一双刀双掷开关K11的第二固定端通过接口组件与故障注入平台的板卡式数字万用表负端连接，第一双刀双掷开关K11的第一连接端与第五三态开关K5的固定端连接，第一双刀双掷开关K11的第二连接端与第六三态开关K6的固定端连接；第五三态开关K5的上连接端与正故障注入点A1连接，第五三态开关K5的下连接端与负故障注入点B1连接，第六三态开关K6的上连接端与负故障注入点B1连接，第六三态开关K6的下连接端与被测产品地引入点连接；
第二双刀双掷开关K12的第一固定端通过接口组件与故障注入平台的板卡式示波器正端连接，第二双刀双掷开关K12的第二固定端通过接口组件与故障注入平台的板卡式示波器负端连接，第二双刀双掷开关K12的第一连接端与第七三态开关K7的固定端连接，第二双刀双掷开关K12的第二连接端与第八三态开关K8的固定端连接；第七三态开关K75的上连接端与正故障注入点A1连接，第七三态开关K7的下连接端与负故障注入点B1连接，第八三态开关K8的上连接端与负故障注入点B1连接，第八三态开关K8的下连接端与被测产品地引入点连接；
第三双刀双掷开关K13的第一固定端通过接口组件与故障注入平台的板卡式数字信号测量卡正端连接，第三双刀双掷开关K13的第二固定端通过接口组件与故障注入平台的板卡式数字信号测量卡负端连接，第三双刀双掷开关K13的第一连接端与第九三态开关K9的固定端连接，第三双刀双掷开关K13的第二连接端与第十三态开关K10的固定端连接；第九三态开关K9的上连接端与正故障注入点A1连接，第九三态开关K9的下连接端与负故障注入点B1连接，第十三态开关K10的上连接端与负故障注入点B1连接，第十三态开关K10的下连接端与被测产品地引入点连接；
正故障注入点A1与被测设备的正故障注入点连接，负故障注入点B1与被测设备的负故障注入点连接。
5.如权利要求4所述的一种适用于电子产品的后驱动式故障注入接口适配器，其特征在于，还包括：正故障备用测试点A2，与正故障注入点A1连接；负故障备用测试点B2，与负故障注入点B1连接。
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