本技術(shù)的實施例涉及電路故障壓縮，特別涉及一種基于等效分組的故障數(shù)量縮減方法。

背景技術(shù)：

1、隨著汽車電子化和智能化的發(fā)展，汽車電子電氣系統(tǒng)變得日益復(fù)雜，失效模式也從傳統(tǒng)的機械損壞轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮与姎馐АH上，基于iso26262標(biāo)準(zhǔn)的汽車功能安全認證被廣泛應(yīng)用，該標(biāo)準(zhǔn)覆蓋了汽車產(chǎn)品開發(fā)的全過程，為電子電氣系統(tǒng)的功能安全提供了保證措施。iso26262標(biāo)準(zhǔn)認證在汽車芯片行業(yè)內(nèi)具有極高的認可度，車規(guī)級芯片(指技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)達到車規(guī)級，可應(yīng)用于汽車控制的芯片)公司需要向客戶提供通過iso26262標(biāo)準(zhǔn)認證的產(chǎn)品，這也成為車規(guī)級芯片供應(yīng)商的準(zhǔn)入門檻。功能安全仿真是提升車規(guī)級芯片可靠性和安全性的最關(guān)鍵步驟，故障仿真作為其中最重要的測試手段之一，可以通過注入故障來檢驗系統(tǒng)的功能失效風(fēng)險。

2、然而，由于車規(guī)級芯片包含大量電路，通常單個大規(guī)模的車規(guī)級芯片就含有上萬門電路，仿真數(shù)量龐大，導(dǎo)致仿真時間長。相比于一般消費類芯片，車規(guī)級芯片驗證工作量預(yù)計將因此增加2到3倍。此外，在故障仿真過程中，故障之間存在等價性，即具有不同故障的電路的輸出值是相同的，這些故障稱為等價故障。電路中所有故障的集合可以劃分為等價集，集合中的故障彼此等效，只需從等價集合中任選一個故障進行故障仿真即可。因此，判斷出故障之間的等價性，即可縮減仿真數(shù)量、加快車規(guī)芯片功能安全仿真，進而縮短車規(guī)芯片的認證周期。

3、但是，隨著電路規(guī)模的不斷擴大，門電路節(jié)點增加，需要進行驗證的故障數(shù)量也隨之增加，目前已提出的如分層的故障壓縮方法、利用電路設(shè)計中的層次結(jié)構(gòu)來優(yōu)化故障折疊的方法、以及基于布爾可滿足性的方法等都面臨計算資源消耗大、效率低下、過度依賴電路結(jié)構(gòu)、等價故障覆蓋率不夠等問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于此，本技術(shù)的實施例提出了一種基于等效分組的故障數(shù)量縮減方法，從電路輸出響應(yīng)角度出發(fā)來劃分故障，避免因根據(jù)電路層次劃分故障而帶來的過度依賴電路結(jié)構(gòu)的缺點，采用分組迭代和并行計算方法，有效提升了等價故障判斷效率，采用基于并查集結(jié)構(gòu)的故障集合并算法，避免了冗余的驗證，同時提高了等價故障的覆蓋率。

2、第一方面，本技術(shù)的實施例提出了一種基于等效分組的故障數(shù)量縮減方法，所述方法包括以下步驟：獲取故障列表和目標(biāo)電路的門級網(wǎng)表；基于所述目標(biāo)電路的門級網(wǎng)表進行電路拓撲結(jié)構(gòu)分析，根據(jù)電路拓撲分析結(jié)構(gòu)結(jié)果生成測試向量組，將所述故障列表中的各故障注入所述目標(biāo)電路，得到各故障電路，基于所述測試向量組中的若干個測試向量分別對各故障電路進行仿真，并根據(jù)仿真結(jié)果對各故障電路進行初始分組；其中，同一初始分組中的各故障電路的仿真結(jié)果相同；基于所述測試向量組中的其他測試向量，按照規(guī)模分割原則和信息增益分割原則，對各初始分組進行并行迭代分割，得到最終分組；根據(jù)故障對稱性和故障傳遞性，對各最終分組中的故障電路進行等價驗證，并對各等價故障電路進行基于并查集的故障合并，得到各等價故障集合；基于各等價故障集合生成等價故障列表并輸出。

3、通過上述方式，先進行基于電路仿真的劃分，也就是從電路輸出響應(yīng)的角度出發(fā)來進行故障的初始劃分，從而避免因基于電路層次進行故障劃分而帶來的過度依賴電路結(jié)構(gòu)的缺點。對于初始分組，采用并行迭代分割的方式進行進一步的劃分，使得分組中包含的故障電路的數(shù)量越來越少，直至不能再劃分后，得到最終分組，這樣的小規(guī)模分組便于減少后續(xù)等價驗證的次數(shù)，進而減少壓縮時間，同時，各個需要進行進一步劃分的分組采用并行多線程的方法進行，大大提高了整體迭代速度，解決了故障壓縮時間成本和計算成本較高的問題?？紤]到故障的對稱性與傳遞性，對于最終分組進行基于并查集(查找合并)的故障合并，以優(yōu)化多個故障電路之間的等價性驗證過程，避免對顯而易見等效的故障進行冗余的驗證，并且能夠充分地將已劃分的故障充分聯(lián)系起來，提高等價故障覆蓋率。

4、可選地，所基于所述目標(biāo)電路的門級網(wǎng)表進行電路拓撲結(jié)構(gòu)分析，根據(jù)電路拓撲結(jié)構(gòu)分析結(jié)果生成測試向量組，包括：定義c++語言中的結(jié)構(gòu)體來表示邏輯門，所述結(jié)構(gòu)體的信息包含邏輯門的門類型、輸入和輸出，定義一個類來表示所述目標(biāo)電路的電路圖，所述類包含兩個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用于存儲邏輯門，鍵表示邏輯門的門名稱，值表示邏輯門的結(jié)構(gòu)體，另一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用于存儲連接圖，鍵表示節(jié)點的名稱，值表示連接到節(jié)點的邏輯門的名稱列表；其中，所述節(jié)點為邏輯門的輸入和輸出；遍歷所述目標(biāo)電路的門級網(wǎng)表的每一行，將每一行分解為門名稱、門類型、輸入和輸出，創(chuàng)建一個表示邏輯門的對象，并設(shè)置其門類型、輸入和輸出，創(chuàng)建一個表示連接圖的對象，以將表示邏輯門的對象添加到所述目標(biāo)電路的電路圖中；創(chuàng)建一個訪問集合，用于記錄已訪問的節(jié)點，再創(chuàng)建一個棧，用于存儲拓撲排序的結(jié)果，最后定義一個遞歸函數(shù)；遍歷各節(jié)點，將當(dāng)前節(jié)點標(biāo)記為已訪問，再遍歷當(dāng)前節(jié)點的所有鄰接節(jié)點，對于每個未訪問的鄰接節(jié)點，遞歸調(diào)用所述遞歸函數(shù)，最后將當(dāng)前節(jié)點推入所述棧中；當(dāng)所有節(jié)點都被標(biāo)記為已訪問后，將所述棧中存儲的節(jié)點順序輸出為拓撲排序結(jié)果，得到電路拓撲結(jié)構(gòu)分析結(jié)果；將所述目標(biāo)電路中所有邏輯門的輸入和輸出作為測試節(jié)點，基于所述電路拓撲結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，生成測試向量，并記錄生成的測試向量覆蓋的測試節(jié)點，再基于未覆蓋的測試節(jié)點針對性地生成新的測試向量，最后基于生成的所有測試向量組成測試向量組。

5、可選地，所述將所述故障列表中的各故障注入所述目標(biāo)電路，得到各故障電路，基于所述測試向量組中的若干個測試向量分別對各故障電路進行仿真，并根據(jù)仿真結(jié)果對各故障電路進行初始分組，包括：使用腳本語言，提取所述故障列表中各故障的信息，生成各故障的注入文件，注入文件的內(nèi)容包括注入時間、注入節(jié)點和注入仿真器命令；將各故障的注入文件依次插入到測試平臺文件中，得到各故障電路；基于所述測試向量組中的若干個測試向量分別對各故障電路進行仿真，得到各故障電路的輸出波形；比較各故障電路的輸出波形，將輸出波形相同的故障電路劃入至同一個初始分組，將輸出波形不同的故障電路劃入至不同的初始分組。

6、可選地，所述基于所述測試向量組中的其他測試向量，按照規(guī)模分割原則和信息增益分割原則，對各初始分組進行并行迭代分割，得到最終分組，包括：在第一次迭代中，遍歷各初始分組，判斷當(dāng)前初始分組中的故障電路的數(shù)量是否小于第一預(yù)設(shè)閾值；若所述當(dāng)前初始分組中的故障電路的數(shù)量小于所述第一預(yù)設(shè)閾值，則直接將當(dāng)前初始分組作為一個最終分組；若所述當(dāng)前初始分組中的故障電路的數(shù)量大于或等于所述第一預(yù)設(shè)閾值，則基于所述測試向量組中的其他測試向量分別對所述當(dāng)前初始分組中的各故障電路進行再次仿真，并根據(jù)仿真結(jié)果對所述當(dāng)前初始分組中的各故障電路進行中間分組；其中，每一個需要進行再次仿真的初始分組均對應(yīng)一個獨立的任務(wù)，各任務(wù)利用多線程技術(shù)同時進行；在第一次迭代結(jié)束后，進入后續(xù)迭代階段，在每次迭代中，遍歷各中間分組，判斷當(dāng)前中間分組中的故障電路的數(shù)量是否小于所述第一預(yù)設(shè)閾值；若所述當(dāng)前中間分組中的故障電路的數(shù)量小于所述第一預(yù)設(shè)閾值，則直接將當(dāng)前中間分組作為一個最終分組；若所述中間分組中的故障電路的數(shù)量大于或等于所述第一預(yù)設(shè)閾值，則判斷相鄰兩次迭代之間的信息增益是否小于第二預(yù)設(shè)閾值；若相鄰兩次迭代之間的信息增益小于所述第二預(yù)設(shè)閾值，則直接將當(dāng)前中間分組作為一個最終分組；若相鄰兩次迭代之間的信息增益大于或等于所述第二預(yù)設(shè)閾值，則基于所述測試向量組中的其他測試向量分別對所述當(dāng)前中間分組中的各故障電路進行再次仿真，直至劃分出的中間分組中的故障電路的數(shù)量小于所述第一預(yù)設(shè)閾值，或相鄰兩次迭代之間的信息增益小于所述第二與閾值，結(jié)束迭代，得到最終分組。

7、可選地，對于中間分組s和從所述中間分組s中劃分出的中間分組(s1,s2,…,sk,…,sn)而言，所述相鄰兩次迭代之間的信息增益，通過以下公式計算得到：

8、ig(s)＝h(s)-h(s1,s2,…,sn)

9、

10、n1+n2+…+nk+…+nn＝n

11、k＝1,2,…,n

12、其中，n表示中間分組s中的故障電路的數(shù)量，pi表示中間分組s中的第i個故障電路對應(yīng)的概率，h(s)表示中間分組s的信息熵，nk表示中間分組sk中的故障電路的數(shù)量，h(sk)表示中間分組sk的信息熵，h(s1,s2,…,sn)表示中間分組s被分組后的信息熵，ig(s)表示中間分組s相鄰兩次迭代之間的信息增益，若相鄰兩次迭代中的前一次迭代為總的第一次迭代，則s表示一個初始分組。

13、可選地，所述根據(jù)故障對稱性和故障傳遞性，對各最終分組中的故障電路進行等價驗證，并對各等價故障電路進行基于并查集的故障合并，得到各等價故障集合，包括：遍歷各最終分組，將當(dāng)前最終分組中的各故障電路都作為一個獨立的集合，設(shè)置各故障電路的父節(jié)點都為自身，設(shè)置各集合的秩都為0；根據(jù)故障對稱性和故障傳遞性，對當(dāng)前最終分組中的各故障電路進行等價驗證，確定當(dāng)前最終分組中的各等價故障電路；基于各集合的秩對各等價故障電路對應(yīng)的集合進行合并，再對合并后的集合進行路徑壓縮，最終得到各等價故障集合。

14、可選地，所述基于各集合的秩對各等價故障電路對應(yīng)的集合進行合并，再對合并后的集合進行路徑壓縮，得到各等價故障集合，包括：當(dāng)需要合并兩個集合時，比較需要合并的兩個集合的秩，若需要合并的兩個集合的秩不相等，則將秩較小的集合的根節(jié)點指向秩較大的集合的根節(jié)點，若需要合并的兩個集合的秩相等，則任意選擇其中一個集合的根節(jié)點指向另一個集合的根節(jié)點；將被指向的集合的秩增加1，得到合并后的集合；對于合并后的集合，從需要查找的節(jié)點開始，沿著所述需要查找的節(jié)點的父節(jié)點向上遍歷，直到找到根節(jié)點，在返回根節(jié)點的同時，將遍歷路徑上的每個節(jié)點的父節(jié)點都直接設(shè)置為找到的根節(jié)點。

15、第二方面，本技術(shù)的實施例提出了一種基于等效分組的故障數(shù)量縮減系統(tǒng)，包括：獲取模塊、仿真分組模塊、并行迭代分割模塊、等價合并模塊和輸出模塊；獲取模塊，用于獲取故障列表和目標(biāo)電路的門級網(wǎng)表；仿真分組模塊，用于基于所述目標(biāo)電路的門級網(wǎng)表進行電路拓撲結(jié)構(gòu)分析，根據(jù)電路拓撲分析結(jié)構(gòu)結(jié)果生成測試向量組，將所述故障列表中的各故障注入所述目標(biāo)電路，得到各故障電路，基于所述測試向量組中的若干個測試向量分別對各故障電路進行仿真，并根據(jù)仿真結(jié)果對各故障電路進行初始分組，其中，同一初始分組中的各故障電路的仿真結(jié)果相同；并行迭代分割模塊，用于基于所述測試向量組中的其他測試向量，按照規(guī)模分割原則和信息增益分割原則，對各初始分組進行并行迭代分割，得到最終分組；等價合并模塊，用于根據(jù)故障對稱性和故障傳遞性，對各最終分組中的故障電路進行等價驗證，并對各等價故障電路進行基于并查集的故障合并，得到各等價故障集合；輸出模塊，用于基于各等價故障集合生成等價故障列表并輸出。

16、第三方面，本技術(shù)的實施例提出了一種電子設(shè)備，包括：至少一個處理器；以及，與所述至少一個處理器通信連接的存儲器；其中，所述存儲器存儲有可被所述至少一個處理器執(zhí)行的指令，所述指令被所述至少一個處理器執(zhí)行，以使所述至少一個處理器能夠執(zhí)行如上述第一方面中所述的一種基于等效分組的故障數(shù)量縮減方法。

17、第四方面，本技術(shù)的實施例提出了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)如上述第一方面中所述的一種基于等效分組的故障數(shù)量縮減方法。

18、可以理解的是，上述第二方面至第四方面的有益效果可以參見上述第一方面中的相關(guān)描述，在此不再贅述。