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电子质量(2015第09期)
电子产品软件可靠性设计控制方法
电子产品软件可靠性设计控制方法
Control Methods of Software Reliability Design of Electronic Products
朱棣,周琳(中国洛阳电子装备试验中心,河南洛阳
471000)
Zhu Di, Zhou Lin(China Luoyang Electronic Equipment Test Center.
Henan Laoyang 471000)
摘要:该文论述了对电子产品软件可靠性设计的一些基本要求、准则和方法等控制措施。这些措施可以
保证设计的软件可靠。
关键词:软件;可靠性;设计;控制
中图分类号:TP311.5
文献标识码:A
文章编号:1003-0107(2015)09-0018-04
Abstract: This paper discusses some basic requirements, guidelines. methodologies and other control mea-
sures of reliability design for software of electronic products. These measures can ensure that the software is
reliable
Key words: Software: Reliability: Design; Control
CLC number: TP3115
Document code: A
Article D:1003-0107(2015)09-0018-04
0概述
1.2数据要求
软件可靠性指软件在规定的条件、时间内成功完
任何数据都必须规定合理的值域、变化率等,超出
成规定功能的概率。软件可靠性可从两个方面衡量:一范围就要进行出错处理。变量的定义域应预先规定,对
是正确性,指软件设计正确、能够正确完成预期功能;二参数、数组下标、循环变量进行范围检查。并要考虑到计
是健壮性,指在硬件或数据故障或不合理的情况下,软算误差及舍人误差,选定足够的数据有效位,保证运算
件仍然能够正常工作。
所要求的精度。
1控制措施
1.3软件正确性设计
1.3.1软件接口设计
1.1软件可靠度的要求四
设计软件接口时须确保:接口各模块参数的特性如
软件在可靠性增长后,其瞬间失效率估计值为A(デ个数、次序、单位及属性等,须与模块接收输入变元的参
1次/天,故当程序运行周期为4.3分钟时,软件的可靠
数特性一致或匹配;传送给被调用模块变元的上述特性
度为
和该模块的参数一致或匹配;内部函数在调用时各个变
R(0)=e Nur
元的上述特性正确;不修改只是作为输入值的变元;全
(1)式中:t=4.3分钟=0.002986天,
局变量的唯一定义适用于所有引用它的模块中。
代入得:R()=e-x00-0.997018
故要求软件的可靠度应不小于0.997。
1.3.2冗余设计
对软件系统的考核要求:若系统为8小时工作制,
1)软件冗余
一般连续工作4小时
依据软件安全关键等级确定软件的失效容限要求,
规定总开机时间7=24小时;每次开机时间た=4小进一步确定冗余要求。例如:A级软件失效容限为2,程
时;允许失效率X≤1次(在24小时内)。
序设计5版本;B级软件失效容限为1,进行程序设计3
作者简介:朱棣(1992-),女,助理工程师,学士,主要从事电子元件装配质量分析与装配可靠性研究工作。
18
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电子质量(2015第9期)
版本;C、D级软件不考虑失效容限,无需软件冗余。无法该操作,同时提醒操作员注意,指出错误的类型和纠正
实现N◇>2)版本程序设计的安全关键软件,采用恢复块措施。
技术。
2)信息冗余
1.4.2监控定时器的设计
安全关健功能应在接到超过一个相同信息后才执
监控定时器设计应考虑采用独立硬件实现;若采用
行;安全关键信息应储存在多个不同芯片中,并进行表可编程定时器,必须将计数时钟频率和定时参数进行统
决处理;可编程只读存储器(PROM)中的重要程序应有筹设计,使得外界干扰下定时参数的最小值大于系统重
备份,并使备份程序可通过遥控命令等手段执行;随机新初始化的时间,最大值小于系统允许的最长故障处理
存取存储器(RAM)中的重要程序和数据,应存储在至少时;检测硬件状态变化的程序设计时应考虑检测的时
三个不同的位置,并进行表决处理。
间或次数,无时间依据时可用循环等待次数作为依据,
3)恢复块
设置超时处理的门限次数,确保计算机或微处理器具有
软件需求规格说明书中应对恢复块作单独的定义处理程序超时或死循环故障的能力。
和注明。恢复块由一个基本块、若干个替换块和接受测
试程序组成。基本工作方式如图1所示。
1.4.3异常保护设计
开始
应仔细分析软件运行过程中可能出现的异常情况
并设计相应的异常处理措施,保持计算机运行并使系统
基本块
转入安全状态。
1.4.4余量没计
接受测试
Y
为确保系统规定的余量要求,在设计软件时应确
定相关软件模块的存储量、输人输出通道的吞吐能力
出结果
和处理时间要求,并分别根据这些要求进行合理的资
替换(替换
块1
块2
数出处理
源分配。
软件工作时的时序安排,其各种周期如采样周期、
控制周期、输出输入周期、数据计算处理周期、自诊断周
期等,应结合具体被控对象进行确定。为确保软件的工
作时序之间留有足够的余量,当时间轴上各种周期安排
结東
过满时,应采用多CPU并行处理或性能更高的CPU来
图1软件基本工作方式流程图
解决。
1.4软件健杜性设计
2软件可性测定实例
1.4.1配合件进行处理的若干设计考
软件故障数符合杜安模型唉例。软件开发之初,以
1)加电检测
五天为一周期的试验一、二级故障数列如表1所示。在
设计软件时应考虑到在系统加电时完成系统级检琙验环境下故障率的杜安图如图2所示。
测,以验证系统运行安全正常,并且软件应能对系统进
行周期性检测。
2)接口故障
对于接口可能出现的各种故障应进行充分估计并
采取相应控制措施。例如,软件应能够识别外部中断是
否合法,并自动切换到安全状态。软件应能预防将反馈22
回路传感器故障反馈的异常信息,当作正常信息处理造200
成的反馈系统失控。软件对输入、输出信息进行加工处
X xx
理前,应检验其是否合格(如极限量程检验)。
3)错误操作
T(天)
软件应能判断操作员的输人操作正确(或合理
1.26
20400
100I10
否,并在遇到不正确(或不合理)输人和操作时拒绝执行
图2在试验环境下故障率的杜安图