CN108494599B - 一种arinc664总线故障注入系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种ARINC664总线故障注入系统及方法，该系统包括：上位机和ARINC664总线故障注入设备，上位机通过ARINC664总线故障注入设备与目标网络中的被测设备和ARINC664总线相连；上位机向ARINC664总线故障注入设备发送故障注入类型；通过上位机发送的故障注入类型，控制ARINC664总线故障注入设备中开关组中的各个开关的通断，组成与故障注入类型对应的故障注入回路，对以太网信号进行对应故障注入类型的故障注入，实现了对ARINC664总线的物理层、电气层以及协议层的故障注入。

Description

一种ARINC664总线故障注入系统及方法

技术领域

本发明涉及故障注入技术领域，特别是涉及一种ARINC664总线故障注入系统及方法。

背景技术

随着现代综合电子系统的发展，总线故障注入设备是现代综合电子系统中的新应用，为了对系统或设备的可靠性进行充分的检测往往需要模拟各种异常的情况，如模拟通信线路的物理层、电气层、协议层等故障，以此来检测被测设备对于异常情况的处理能力。由于ARINC664总线故障注入可以应用于高稳定、高可靠性的ARINC664总线设备的调试、测试和验证过程，因此，通过模拟AIRNC664总线系统在运行过程中可能出现的异常来实现设备的容错性测试、故障模拟、故障定位和故障分析。

目前，市场中针对ARINC664总线故障注入普遍采用单一注入及不连贯注入的方式，但是随着ARINC664总线系统应用场景遇到的问题复杂化的增强，并且随着测试试验的严格及多元化的加强，对于ARINC664总线故障注入设备的功能要求也越来越复杂，因此，需要故障注入设备根据实际应用环境特征，按照用户定义，从多个层次以并行/串行的方式实现单一或者组合故障注入，从而实现物理层、电气层以及协议层的协同合作的故障注入。对故障注入的全面策略，能模拟实际工作环境中的几乎所有随机/突发故障现象，从而保证在最短时间内验证被测系统的可靠性以及正确性，大大缩短系统的研发、测试和产品化时间。

而现有传统故障注入设备往往对于故障注入项目多为单一性、不可变通性、不可级联性以及不连贯的注入方式的故障注入在模拟ARINC664总线故障场景时过于约束性，无法灵活且全面的进行故障模拟和故障覆盖。

发明内容

本发明的目的在于提出一种ARINC664总线故障注入系统及方法，以实现物理层、电气层以及协议层的故障注入，实现了灵活且全面的进行故障模拟和故障覆盖。

为达到上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种ARINC664总线故障注入系统，包括：上位机和ARINC664总线故障注入设备，所述上位机通过所述ARINC664总线故障注入设备与目标网络中的被测设备和ARINC664总线相连；

所述上位机向所述ARINC664总线故障注入设备发送故障注入类型；

所述ARINC664总线故障注入设备依据所述故障注入类型，控制所述 ARINC664总线故障注入设备中开关组中的各个开关的通断，组成与所述故障注入类型对应的故障注入回路，对以太网信号进行对应所述故障注入类型的故障注入，通过所述故障注入回路将产生的以太网故障信号注入到所述目标网络的被测设备中。

其中，所述ARINC664总线故障注入设备包括：FPGA模块、第一PHY 模块、第二PHY模块、第一变压器、第二变压器、第三变压器、第一电气层故障注入模块、第二电气层故障注入模块、第一物理层故障注入模块、第二物理层故障注入模块、开关组、第一RJ45接口和第二RJ45接口，其中：

所述FPGA模块分别与所述第一PHY模块和所述第二PHY模块相连，所述第一PHY模块与所述第一变压器相连，所述第二PHY模块与所述第二变压器相连；

所述FPGA模块程控所述开关组中的各个开关的通断，分别控制接入所述第一变压器、所述第二变压器、所述第三变压器、所述第一电气层故障注入模块、所述第二电气层故障注入模块、所述第一物理层故障注入模块和/或所述第二物理层故障注入模块组成故障注入回路；

通过所述故障注入回路，对所述以太网信号进行对应所述故障注入类型的故障注入，将所述ARINC664总线故障注入设备产生的以太网故障信号注入到所述目标网络的被测设备中。

其中，当接收到的所述故障注入类型为物理层故障时；

对所述第一RJ45接口进行物理层故障注入，则所述FPGA模块程控所述开关组中的各个开关，使所述第一物理层故障注入模块导通，所述第一变压器、所述第二变压器、所述第三变压器、第二物理层故障注入模块、所述第一电气层故障注入模块和所述第二电气层故障注入模块均断开，所述FPGA 模块控制所述第一物理层故障注入模块对所述以太网信号进行物理层故障注入；

对所述第二RJ45接口进行物理层故障注入，则所述FPGA模块程控所述开关组中的各个开关，使所述第二物理层故障注入模块导通，所述第一变压器、所述第二变压器、所述第三变压器、所述第一物理层故障注入模块、所述第一电气层故障注入模块和所述第二电气层故障注入模块均断开，所述 FPGA模块控制所述第二物理层故障注入模块对所述以太网信号进行物理层故障注入。

其中，当接收到的所述故障注入类型为电气层故障时；

对所述第一RJ45接口进行电气层故障注入，则所述FPGA模块程控所述开关组中的各个开关，使所述第一电气层故障注入模块、第一物理层故障注入模块和所述第三变压器导通，所述第一变压器、所述第二变压器、所述第二物理层故障注入模块和所述第二电气层故障注入模块均断开，所述FPGA 模块控制所述第一电气层故障注入模块对所述以太网信号进行电气层故障注入。

其中，当接收到的所述故障注入类型为电气层故障时；

对所述第二RJ45接口进行电气层故障注入，则所述FPGA模块程控所述开关组中的各个开关，使所述第二电气层故障注入模块、第二物理层故障注入模块和所述第三变压器导通，所述第一变压器、所述第二变压器、所述第一物理层故障注入模块和所述第一电气成故障注入模块均断开，所述FPGA 模块控制所述第二电气层故障注入模块对所述以太网信号进行电气层故障注入。

其中，当接收到的所述故障注入类型为协议层故障时；

对所述第一RJ45接口进行协议层故障注入，则所述FPGA模块程控所述开关组中的各个开关，使所述第一变压器、所述第二变压器和所述第一物理层故障注入模块导通，所述第三变压器、所述第二物理层故障注入模块、所述第一电气层故障注入模块和所述第二电气层故障注入模块均断开，所述 FPGA模块进行故障项的匹配，当匹配成功时，对所述以太网信号进行协议层故障注入。

其中，当接收到的所述故障注入类型为协议层故障时；

对所述第二RJ45接口进行协议层故障注入，则所述FPGA模块程控所述开关组中的各个开关，使所述第一变压器、所述第二变压器和所述第二物理层故障注入模块导通，所述第三变压器、所述第一物理层故障注入模块、所述第一电气层故障注入模块和所述第二电气层故障注入模块均断开，所述 FPGA模块进行故障项的匹配，当匹配成功时，对所述以太网信号进行协议层故障注入。

其中，当接收到所述故障注入类型为电气层故障和协议层故障时；

对所述第一RJ45接口进行协议层和电气层故障注入，则所述FPGA模块程控所述开关组中的各个开关，使所述第一变压器、所述第二变压器、所述第一电气层故障注入模块和第一物理层故障注入模块导通，所述第三变压器、所述第二电气层故障注入模块和所述第二物理层故障注入模块断开；所述 FPGA模块进行故障项的匹配，当匹配成功时，对所述以太网信号进行协议层故障的注入，控制所述第一电气层故障注入模块和所述第一物理层故障注入模块对已注入协议层故障的以太网信号进行电气层故障注入，以实现对所述以太网信号进行协议层和电气层故障注入。

其中，当接收到所述故障注入类型为电气层故障和协议层故障时；

对所述第二RJ45接口进行协议层和电气层故障注入，则所述FPGA模块程控所述开关组中的各个开关，使所述第一变压器、所述第二变压器、所述第二电气层故障注入模块和所述第二物理层故障注入模块导通，所述第三变压器、所述第一电气层故障注入模块和所述第一物理层故障注入模块均断开；所述FPGA模块进行故障项的匹配，当匹配成功时，对所述以太网信号进行协议层故障的注入，控制所述第二电气层故障注入模块和所述第二物理层故障注入模块对已注入协议层故障的以太网信号进行电气层故障注入，以实现所述以太网信号进行协议层和电气层故障注入。

一种ARINC664总线故障注入方法，应用于ARINC664总线故障注入设备，所述ARINC664总线故障注入设备与上位机相连，所述ARINC664总线故障注入设备与目标网络中的被测设备和ARINC664总线相连；所述 ARINC664总线故障注入方法包括：

接收所述上位机发送故障注入类型，所述故障注入类型包括：物理层故障注入、电气层故障注入和/或协议层故障注入；

依据所述故障注入类型，控制开关组中的各个开关的开关状态，组成与所述故障注入类型对应的故障注入回路，对以太网信号进行对应所述故障注入类型的故障注入；

通过所述故障注入回路将产生的以太网故障信号注入到所述目标网络的被测设备中。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种 ARINC664总线故障注入系统及方法，该系统包括：上位机和ARINC664总线故障注入设备，上位机通过ARINC664总线故障注入设备与目标网络中的被测设备和ARINC664总线相连；上位机向ARINC664总线故障注入设备发送故障注入类型；ARINC664总线故障注入设备依据故障注入类型，控制 ARINC664总线故障注入设备中开关组中的各个开关的通断，组成与故障注入类型对应的故障注入回路，对以太网信号进行对应故障注入类型的故障注入，通过故障注入回路将产生的以太网故障信号注入到目标网络的被测设备中。本发明可以通过上位机发送的故障注入类型，控制ARINC664总线故障注入设备中开关组中的各个开关的通断，组成与故障注入类型对应的故障注入回路，对以太网信号进行对应故障注入类型的故障注入，实现了对ARINC664 总线的物理层、电气层以及协议层的故障注入。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种ARINC664总线故障注入系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的ARINC664总线故障注入设备的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的ARINC664总线故障注入设备的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的ARINC664总线故障注入设备的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的协议层故障注入处理流程示意图；

图6为本发明实施例提供的一种ARINC664总线故障注入方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种ARINC664总线故障注入系统，该ARINC664总线故障注入系统包括：上位机11和ARINC664总线故障注入设备10，上位机11通过ARINC664总线故障注入设备10与目标网络中的被测设备12和ARINC664总线相连；上位机11向ARINC664总线故障注入设备10发送故障注入类型；ARINC664总线故障注入设备10依据故障注入类型，控制ARINC664总线故障注入设备10中开关组中的各个开关的通断，组成与故障注入类型对应的故障注入回路，对以太网信号进行对应故障注入类型的故障注入，通过故障注入回路将产生的以太网故障信号注入到目标网络的被测设备中。

参见图2，图2为本发明实施例提供的一种ARINC664总线故障注入设备结构示意图，该ARINC664总线故障注入设备包括：FPGA(Field－ Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)模块101、第一PHY(Physical Layer，物理层)模块102、第二PHY模块103、第一变压器104、第二变压器105、第三变压器106、第一电气层故障注入模块107、第二电气层故障注入模块109、第一物理层故障注入模块108、第二物理层故障注入模块110、开关组、第一RJ45接口111和第二RJ45接口112，其中：

如图2所示，FPGA模块101分别与第一PHY模块102和第二PHY模块 103相连，第一PHY模块102与第一变压器104相连，第二PHY模块103与第二变压器105相连；FPGA模块101程控开关组中的各个开关的通断，分别控制接入第一变压器104、第二变压器105、第三变压器106、第一电气层故障注入模块107、第二电气层故障注入模块109、第一物理层故障注入模块108 和/或第二物理层故障注入模块110组成故障注入回路；通过故障注入回路，对以太网信号进行对应故障注入类型的故障注入，将ARINC664总线故障注入设备产生的以太网故障信号注入到目标网络的被测设备中。

如图2所示，开关组由第一选择开关S1、第二选择开关S2、第三选择开关S3、第四选择开关S4、第五选择开关S5、第六选择开关S6、第七选择开关S7、第八选择开关S8、第九选择开关S9、第十选择开关S10、第十一选择开关S11以及第十二选择开关S12组成。

下面对ARINC664总线故障注入设备的原理进行说明：

ARINC664总线故障注入设备串联在ARINC664总线和被测设备12之间，以太网信号的传输方向可以是由第一RJ45接口111传输至第二RJ45接口 112，也可以是第二RJ45接口112传输至第一RJ45接口111。将ARINC664 总线故障注入设备通过第一RJ45接口111和第二RJ45接口112串联在 ARINC664总线和被测设备12之间后，为了能够接收到第一RJ45接口111 经过ARINC664总线发送至第二RJ45接口112的以太网信号，也能够接收到第二RJ45接口112发送至第一RJ45接口111的以太网信号，需要通过FPGA 模块101程控开关组中各个选择开关的开关方向的打向建立电性连接。

需要说明的是，依据图2所示，当ARINC664总线故障注入设备接收到故障注入类型为物理层故障时，对第一RJ45接口111进行物理层故障注入，则FPGA模块101程控开关组中的各个开关，使第一物理层故障注入模块108 导通，第一变压器104、第二变压器105、第三变压器106、第二物理层故障注入模块110、第一电气层故障注入模块107和第二电气层故障注入模块109 均断开，FPGA模块101控制第一物理层故障注入模块108对以太网信号进行物理层故障注入。

如图2所示，当ARINC664总线故障注入设备接收到故障注入类型为物理层故障时；对所述第二RJ45接口112进行物理层故障注入，则FPGA模块 101程控开关组中的各个开关，使第二物理层故障注入模块110导通，第一变压器104、第二变压器105、第三变压器106、第一物理层故障注入模块108、第一电气层故障注入模块107和第二电气层故障注入模块109均断开，FPGA 模块101控制第二物理层故障注入模块110对以太网信号进行物理层故障注入。

如图2所示，当ARINC664总线故障注入设备接收到的故障注入类型为电气层故障时；对第一RJ45接口111进行电气层故障注入，则FPGA模块101 程控开关组中的各个开关，使第一电气层故障注入模块107、第一物理层故障注入模块108和第三变压器106导通，第一变压器104、第二变压器105、第二物理层故障注入模块110和所述第二电气层故障注入模块109均断开， FPGA模块101控制第一电气层故障注入模块107对以太网信号进行电气层故障注入。

如图2所示，当ARINC664总线故障注入设备接收到的故障注入类型为电气层故障时；对第二RJ45接口112进行电气层故障注入，则FPGA模块101 程控开关组中的各个开关，使第二电气层故障注入模块109、第二物理层故障注入模块110和第三变压器106导通，第一变压器104、第二变压器105、第一物理层故障注入模块108和第一电气成故障注入模块107均断开，FPGA 模块101控制第二电气层故障注入模块109对以太网信号进行电气层故障注入。

如图2所示，当ARINC664总线故障注入设备接收到的故障注入类型为协议层故障时；对第一RJ45接口111进行协议层故障注入，则FPGA模块101 程控开关组中的各个开关，使第一变压器104、第二变压器105和第一物理层故障注入模块108导通，第三变压器106、第二物理层故障注入模块110、第一电气层故障注入模块107和第二电气层故障注入模块109均断开，FPGA模块101进行故障项的匹配，当匹配成功时，对以太网信号进行协议层故障注入。

如图2所示，当ARINC664总线故障注入设备接收到的故障注入类型为协议层故障时；对第二RJ45接口112进行协议层故障注入，则FPGA模块101 程控开关组中的各个开关，使第一变压器104、第二变压器105和第二物理层故障注入模块110导通，第三变压器106、第一物理层故障注入模块108、第一电气层故障注入模块107和第二电气层故障注入模块109均断开，FPGA模块101进行故障项的匹配，当匹配成功时，对以太网信号进行协议层故障注入。

如图2所示，当ARINC664总线故障注入设备接收到故障注入类型为电气层故障和协议层故障时；对第一RJ45接口111进行协议层和电气层故障注入，则FPGA模块101程控开关组中的各个开关，使第一变压器104、第二变压器105、所述第一电气层故障注入模块107和第一物理层故障注入模块108 导通，第三变压器106、第二电气层故障注入模块109和所述第二物理层故障注入模块110均断开；FPGA模块101进行故障项的匹配，当匹配成功时，对以太网信号进行协议层故障的注入，控制第一电气层故障注入模块107和第一物理层故障注入模块108对已注入协议层故障的以太网信号进行电气层故障注入，以实现对以太网信号进行协议层和电气层故障注入。

如图2所示，当ARINC664总线故障注入设备接收到故障注入类型为电气层故障和协议层故障时；对第二RJ45接口112进行协议层和电气层故障注入，则FPGA模块101程控开关组中的各个开关，使第一变压器104、第二变压器105、第二电气层故障注入模块109和第二物理层故障注入模块110导通，第三变压器106、第一电气层故障注入模块107和第一物理层故障注入模块108均断开；FPGA模块101进行故障项的匹配，当匹配成功时，对以太网信号进行协议层故障的注入，控制第二电气层故障注入模块109和第二物理层故障注入模块110对已注入协议层故障的以太网信号进行电气层故障注入，以实现以太网信号进行协议层和电气层故障注入。

具体的，如图3所示，当ARINC664总线故障注入设备接收到的故障注入类型为物理层故障时，对第一RJ45接口111进行物理层故障注入，则FPGA 模块101程控开关组中的第一选择开关S1打向右侧，第十二选择开关S12打向左侧，使第一物理层故障注入模块108导通，以太网信号流经第十二选择开关S12、第一选择开关S1和第一物理层故障注入模块108，FPGA模块101 控制第一物理层故障注入模块108对以太网信号进行物理层故障注入，通过第一RJ45接口111流向被测设备12。

当ARINC664总线故障注入设备接收到的故障注入类型为电气层故障时，对第一RJ45接口111进行电气层故障注入，则FPGA模块101程控开关组中的第一选择开关S1打向左侧、第二选择开关S2打向左侧、第三选择开关S3 打向左侧、第四选择开关S4打向右侧、第七选择开关S7打向右侧和第十二选择开关S12打向右侧，使第一电气层故障注入模块107、第一物理层故障注入模块108和第三变压器106导通，以太网信号流经第十二选择开关S12、第七选择开关S7、第三变压器106、第四选择开关S4、第三选择开关S3、第一电气层故障注入模块107，FPGA模块101控制第一电气层故障注入模块107 对以太网信号进行电气层故障注入，将注入电气层故障的以太网信号流经第二选择开关S2、第一选择开关S1和第一物理层故障注入模块108通过第一 RJ45接口111流向被测设备12。

当ARINC664总线故障注入设备接收到的故障注入类型为协议层故障时，对第一RJ45接口111进行协议层故障注入，则FPGA模块101程控开关组中的第一选择开关S1打向左侧，第二选择开关S2打向右侧，第三选择开关S3 打向右侧，第四选择开关S4打向左侧，第七选择开关S7打向左侧，第十二选择开关S12打向右侧，使第一变压器104、第二变压器105和第一物理层故障注入模块108导通，以太网信号流经第十二选择开关S12、第七选择开关S7、第二变压器105、第二PHY模块103到FPGA模块101，在FPGA模块 101进行故障项的匹配，当匹配成功时，对以太网信号进行协议层故障注入，将注入协议层故障的以太网信号流经第一PHY模块102、第一变压器104、第四选择开关S4、第三选择开关S3、第二选择开关S2、第一选择开关S1和第一物理层故障注入模块108通过第一RJ45接口流向被测设备12。

当ARINC664总线故障注入设备接收到故障注入类型为电气层故障和协议层故障时；对第一RJ45接口111进行协议层和电气层故障注入，则FPGA 模块101程控开关组中的第一选择开关S1打向左侧，第二选择开关S2打向左侧，第三选择开关S3打向左侧，第四选择开关S4打向左侧，第七选择开关打向左侧，第十二选择开关打向右侧，使第一变压器104、第二变压器105、所述第一电气层故障注入模块107和第一物理层故障注入模块108导通，以太网信号流经第十二选择开关S12、第七选择开关S7、第二变压器105、第二 PHY模块103到FPGA模块101，在FPGA模块101进行故障项的匹配，当匹配成功时，对以太网信号进行协议层故障注入，将注入协议层故障的以太网信号流经第一PHY模块102、第一变压器104、第四选择开关S4、第三选择开关S3到第一电气层故障注入模块107，FPGA模块控制第一电气层故障注入模块107对已注入协议层故障的以太网信号进行电气层故障注入，将注入协议层故障和电气层故障的以太网信号流经第二选择开关S2、第一选择开关S1和第一物理层故障注入模块108通过第一RJ45接口111流向被测设备 12。

具体的，如图4所示，当ARINC664总线故障注入设备接收到故障注入类型为物理层故障时，对第二RJ45接口112进行物理层故障注入，则FPGA 模块101程控开关组中的第十选择开关S10打向右侧，第十一选择开关S11 打向左侧，使第二物理层故障注入模块110导通，以太网信号流经第十选择开关S10、第十一选择开关S11和第二物理层故障注入模块110，FPGA模块101控制第二物理层故障注入模块110对以太网信号进行物理层故障注入，通过第二RJ45接口112流向被测设备12。

当ARINC664总线故障注入设备接收到的故障注入类型为电气层故障时，对第二RJ45接口112进行电气层故障注入，则FPGA模块101程控开关组中的第十选择开关S10打向左侧，第五选择开关S5打向右侧，第六选择开关 S6打向左侧，第八选择开关S8打向左侧，第九选择开关S9打向左侧，第十一选择开关S11打向右侧，使第二电气层故障注入模块109、第二物理层故障注入模块110和第三变压器106导通，以太网信号流经第十选择开关S10、第五选择开关S5、第三变压器106、第六选择开关S6、第八选择开关S8和第二电气层故障注入模块109，FPGA模块101控制第二电气层故障注入模块109 对以太网信号进行电气层故障注入，将注入电气层故障的以太网信号流经第九选择开关S9、第十一选择开关S11和第二物理层故障注入模块110通过第二RJ45接口112流向被测设备12。

当ARINC664总线故障注入设备接收到的故障注入类型为协议层故障时，对第二RJ45接口112进行协议层故障注入，则FPGA模块101程控开关组中的第十选择开关S10打向左侧，第五选择开关S5打向左侧，第六选择开关 S6打向右侧，第八选择开关S8打向右侧，第九选择开关S9打向右侧，第十一选择开关S11打向右侧，使第一变压器104、第二变压器105和第二物理层故障注入模块110导通，以太网信号流经第十选择开关S10、第五选择开关S5、第一变压器104 和第一PHY模块102到FPGA模块101，在FPGA模块 101进行故障项的匹配，当匹配成功时，对以太网信号进行协议层故障注入，将注入协议层故障的以太网信号流经第二PHY模块103、第二变压器105、第六选择开关S6、第八选择开关S8、第九选择开关S9、第十一选择开关S11 和第二物理层故障注入模块110通过第二RJ45接口112流向被测设备12。

当ARINC664总线故障注入设备接收到故障注入类型为电气层故障和协议层故障时，对第二RJ45接口112进行协议层和电气层故障注入，则FPGA 模块101程控开关组中的第十选择开关S10打向左侧，第五选择开关S5打向左侧，第六选择开关S6打向右侧，第八选择开关S8打向左侧，第九选择开关S9打向左侧，第十一选择开关S11打向右侧，使第一变压器104、第二变压器105、第二电气层故障注入模块109和第二物理层故障注入模块110导通，以太网信号流经第十选择开关S10、第五选择开关S5、第一变压器104、第一 PHY模块102到FPGA模块101，在FPGA模块101进行故障项的匹配，当匹配成功时，对以太网信号进行协议层故障注入，将注入协议层故障的以太网信号流经第二PHY模块103、第二变压器105、第六选择开关S6、第八选择开关S8到第二电气层故障注入模块109，FPGA模块101控制第二电气层故障注入模块109对已注入协议层故障的以太网信号进行电气层故障注入，将注入协议层故障和电气层故障的以太网信号流经第九选择开关S9、第十一选择开关S11和第二物理层故障注入模块110通过第二RJ45接口112流向被测设备12。

需要说明的是，本发明实施例中电气层故障注入模块主要实现了以太网信号叠加频率量信号为正弦波、方波。频率范围为10Khz～1Mhz，支持幅值为Vpp＝0.5V和Vpp＝1.0V可选，是否叠加频率量，可通过软件设置，叠加高斯噪声，对TX与RX差分信号提供叠加的共模电压，范围为0.5V～1.0V，步进 0.1V，实现信号缩放50％、90％、100％、110％、150％、200％故障。

协议层故障注入处理流程：为了在两条数据通路中同时注入故障，逻辑中包含两条相对独立的处理通路，如图5所示，其中，eth_igr0完成以太网信号的接收处理，eth_match0完成对以太网信号的匹配检测，eth_fault0完成对以太网信号的故障注入，eth_egr0完成对以太网信号的输出处理。具体的，协议层故障注入可以基于VL、源MAC地址、源IP、目的IP、源端口号、目的端口作为AFDX的故障注入设置条件，对于匹配成功的信号，则根据上位机的设置，注入相应的故障。实现AFDX注入帧开始错误、注入VL错误、注入源MAC地址错误测试、延时错误测试、替换IP层的checksum校验错误测试、替换UDP报文中的checksum校验错误测试、payload内容分段修改测试、 IP长度修改测试、Source-ip和Destination-ip修改测试、短帧修改测试、长帧修改测试、SN号错误注入测试、CRC校验重算配置故障。对于匹配不成功的报文，则将报文进行透传。

本发明实施例提供的一种ARINC664总线故障注入系统，该系统包括：上位机和ARINC664总线故障注入设备，上位机通过ARINC664总线故障注入设备与目标网络中的被测设备和ARINC664总线相连；上位机向ARINC664 总线故障注入设备发送故障注入类型；ARINC664总线故障注入设备依据故障注入类型，控制ARINC664总线故障注入设备中开关组中的各个开关的通断，组成与故障注入类型对应的故障注入回路，对以太网信号进行对应故障注入类型的故障注入，通过故障注入回路将产生的以太网故障信号注入到目标网络的被测设备中。本发明可以通过上位机发送的故障注入类型，控制 ARINC664总线故障注入设备中开关组中的各个开关的通断，组成与故障注入类型对应的故障注入回路，对以太网信号进行对应故障注入类型的故障注入，实现了对ARINC664总线的物理层、电气层以及协议层的故障注入。

本发明还公开了一种ARINC664总线故障注入方法。如图6所示，其应用于上述ARINC664总线故障注入系统中的ARINC664总线故障注入设备，该ARINC664总线故障注入设备与上位机相连，ARINC664总线故障注入设备与目标网络中的被测设备和ARINC664总线相连；该方法具体包括如下步骤：

S601、接收所述上位机发送故障注入类型，故障注入类型包括：物理层故障注入、电气层故障注入和/或协议层故障注入。

S602、依据故障注入类型，控制开关组中的各个开关的开关状态，组成与故障注入类型对应的故障注入回路，对以太网信号进行对应故障注入类型的故障注入。

S603、通过故障注入回路将产生的以太网故障信号注入到目标网络的被测设备中。

本发明公开了一种ARINC664总线故障注入方法，其应用于上述 ARINC664总线故障注入系统中的ARINC664总线故障注入设备，该 ARINC664总线故障注入设备与上位机相连，ARINC664总线故障注入设备与目标网络中的被测设备和ARINC664总线相连；该方法可以通过上位机发送的故障注入类型，控制ARINC664总线故障注入设备中开关组中的各个开关的通断，组成与故障注入类型对应的故障注入回路，对以太网信号进行对应故障注入类型的故障注入，实现了对ARINC664总线的物理层、电气层以及协议层的故障注入。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种ARINC664总线故障注入系统，其特征在于，包括：上位机和ARINC664总线故障注入设备，所述上位机通过所述ARINC664总线故障注入设备与目标网络中的被测设备和ARINC664总线相连；

所述上位机向所述ARINC664总线故障注入设备发送故障注入类型；

所述ARINC664总线故障注入设备依据所述故障注入类型，控制所述ARINC664总线故障注入设备中开关组中的各个开关的通断，组成与所述故障注入类型对应的故障注入回路，对以太网信号进行对应所述故障注入类型的故障注入，通过所述故障注入回路将产生的以太网故障信号注入到所述目标网络的被测设备中；

所述ARINC664总线故障注入设备包括：FPGA模块、第一PHY模块、第二PHY模块、第一变压器、第二变压器、第三变压器、第一电气层故障注入模块、第二电气层故障注入模块、第一物理层故障注入模块、第二物理层故障注入模块、开关组、第一RJ45接口和第二RJ45接口，其中：

所述FPGA模块分别与所述第一PHY模块和所述第二PHY模块相连，所述第一PHY模块与所述第一变压器相连，所述第二PHY模块与所述第二变压器相连；

所述FPGA模块程控所述开关组中的各个开关的通断，分别控制接入所述第一变压器、所述第二变压器、所述第三变压器、所述第一电气层故障注入模块、所述第二电气层故障注入模块、所述第一物理层故障注入模块和/或所述第二物理层故障注入模块组成故障注入回路；

通过所述故障注入回路，对所述以太网信号进行对应所述故障注入类型的故障注入，将所述ARINC664总线故障注入设备产生的以太网故障信号注入到所述目标网络的被测设备中。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当接收到的所述故障注入类型为物理层故障时；

对所述第一RJ45接口进行物理层故障注入，则所述FPGA模块程控所述开关组中的各个开关，使所述第一物理层故障注入模块导通，所述第一变压器、所述第二变压器、所述第三变压器、第二物理层故障注入模块、所述第一电气层故障注入模块和所述第二电气层故障注入模块均断开，所述FPGA模块控制所述第一物理层故障注入模块对所述以太网信号进行物理层故障注入；

对所述第二RJ45接口进行物理层故障注入，则所述FPGA模块程控所述开关组中的各个开关，使所述第二物理层故障注入模块导通，所述第一变压器、所述第二变压器、所述第三变压器、所述第一物理层故障注入模块、所述第一电气层故障注入模块和所述第二电气层故障注入模块均断开，所述FPGA模块控制所述第二物理层故障注入模块对所述以太网信号进行物理层故障注入。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当接收到的所述故障注入类型为电气层故障时；

对所述第一RJ45接口进行电气层故障注入，则所述FPGA模块程控所述开关组中的各个开关，使所述第一电气层故障注入模块、第一物理层故障注入模块和所述第三变压器导通，所述第一变压器、所述第二变压器、所述第二物理层故障注入模块和所述第二电气层故障注入模块均断开，所述FPGA模块控制所述第一电气层故障注入模块对所述以太网信号进行电气层故障注入。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当接收到的所述故障注入类型为电气层故障时；

对所述第二RJ45接口进行电气层故障注入，则所述FPGA模块程控所述开关组中的各个开关，使所述第二电气层故障注入模块、第二物理层故障注入模块和所述第三变压器导通，所述第一变压器、所述第二变压器、所述第一物理层故障注入模块和所述第一电气层故障注入模块均断开，所述FPGA模块控制所述第二电气层故障注入模块对所述以太网信号进行电气层故障注入。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当接收到的所述故障注入类型为协议层故障时；

对所述第一RJ45接口进行协议层故障注入，则所述FPGA模块程控所述开关组中的各个开关，使所述第一变压器、所述第二变压器和所述第一物理层故障注入模块导通，所述第三变压器、所述第二物理层故障注入模块、所述第一电气层故障注入模块和所述第二电气层故障注入模块均断开，所述FPGA模块进行故障项的匹配，当匹配成功时，对所述以太网信号进行协议层故障注入。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当接收到的所述故障注入类型为协议层故障时；

对所述第二RJ45接口进行协议层故障注入，则所述FPGA模块程控所述开关组中的各个开关，使所述第一变压器、所述第二变压器和所述第二物理层故障注入模块导通，所述第三变压器、所述第一物理层故障注入模块、所述第一电气层故障注入模块和所述第二电气层故障注入模块均断开，所述FPGA模块进行故障项的匹配，当匹配成功时，对所述以太网信号进行协议层故障注入。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当接收到所述故障注入类型为电气层故障和协议层故障时；

对所述第一RJ45接口进行协议层和电气层故障注入，则所述FPGA模块程控所述开关组中的各个开关，使所述第一变压器、所述第二变压器、所述第一电气层故障注入模块和第一物理层故障注入模块导通，所述第三变压器、所述第二电气层故障注入模块和所述第二物理层故障注入模块断开；所述FPGA模块进行故障项的匹配，当匹配成功时，对所述以太网信号进行协议层故障的注入，控制所述第一电气层故障注入模块和所述第一物理层故障注入模块对已注入协议层故障的以太网信号进行电气层故障注入，以实现对所述以太网信号进行协议层和电气层故障注入。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当接收到所述故障注入类型为电气层故障和协议层故障时；

对所述第二RJ45接口进行协议层和电气层故障注入，则所述FPGA模块程控所述开关组中的各个开关，使所述第一变压器、所述第二变压器、所述第二电气层故障注入模块和所述第二物理层故障注入模块导通，所述第三变压器、所述第一电气层故障注入模块和所述第一物理层故障注入模块均断开；所述FPGA模块进行故障项的匹配，当匹配成功时，对所述以太网信号进行协议层故障的注入，控制所述第二电气层故障注入模块和所述第二物理层故障注入模块对已注入协议层故障的以太网信号进行电气层故障注入，以实现所述以太网信号进行协议层和电气层故障注入。

9.一种ARINC664总线故障注入方法，其特征在于，应用于ARINC664总线故障注入设备，所述ARINC664总线故障注入设备与上位机相连，所述ARINC664总线故障注入设备与目标网络中的被测设备和ARINC664总线相连；所述ARINC664总线故障注入方法包括：

接收所述上位机发送故障注入类型，所述故障注入类型包括：物理层故障注入、电气层故障注入和/或协议层故障注入；

依据所述故障注入类型，控制开关组中的各个开关的开关状态，组成与所述故障注入类型对应的故障注入回路，对以太网信号进行对应所述故障注入类型的故障注入；

通过所述故障注入回路将产生的以太网故障信号注入到所述目标网络的被测设备中；

所述ARINC664总线故障注入设备包括：FPGA模块、第一PHY模块、第二PHY模块、第一变压器、第二变压器、第三变压器、第一电气层故障注入模块、第二电气层故障注入模块、第一物理层故障注入模块、第二物理层故障注入模块、开关组、第一RJ45接口和第二RJ45接口，其中：

所述FPGA模块分别与所述第一PHY模块和所述第二PHY模块相连，所述第一PHY模块与所述第一变压器相连，所述第二PHY模块与所述第二变压器相连；

所述FPGA模块程控所述开关组中的各个开关的通断，分别控制接入所述第一变压器、所述第二变压器、所述第三变压器、所述第一电气层故障注入模块、所述第二电气层故障注入模块、所述第一物理层故障注入模块和/或所述第二物理层故障注入模块组成故障注入回路；

通过所述故障注入回路，对所述以太网信号进行对应所述故障注入类型的故障注入，将所述ARINC664总线故障注入设备产生的以太网故障信号注入到所述目标网络的被测设备中。

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