(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210620132.9 (22)申请日 2022.06.02 (71)申请人 中国辐射防护研究院 地址 030006 山西省太原市小店区学府街 102号 (72)发明人 董佳杰　赵原　曹勤剑　夏三强　 李岩　王晓龙　赵恒椿　 (74)专利代理 机构 北京天悦专利代理事务所 (普通合伙) 11311 专利代理师 田明　任晓航 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/25(2020.01) (54)发明名称 一种仿真MCU受辐射故障射注入方法、 存储 介质及系统 (57)摘要 本发明涉及一种仿真MCU受辐射故障射注入 方法， 包括步骤： 构建堆栈备份区域， 实时记录当 前运行数据； 检测是否产生中断信号， 并在产生 中断信号时， 判断中断信号的类型； 根据中断信 号的类型在构建的堆栈备份区域进行修改， 并写 入原位置， 以产生模拟故障注入。 本发明还提供 一种存储介质及一种仿真MCU受辐射故障射注入 系统， 采用本发明所述的仿真MCU受辐射故障射 注入方法、 存储介质及系统实现了脱离实际测试 环境， 使用软件仿真受辐照器件 上动态存储区产 生的单粒子翻转现象。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 115221678 A 2022.10.21 CN 115221678 A 1.一种仿真M CU受辐射故障射注入方法， 其特 征在于， 包括： 构建堆栈备份区域， 实时记录当前运行 数据； 检测是否产生中断信号， 并在产生中断信号时， 判断中断信号的类型； 根据中断信号的类型在构建的堆栈备份区域进行修改， 并写入原位置， 以产生模拟故 障注入。 2.如权利要求1所述的一种仿真M CU受辐射故障射注入方法， 其特 征在于： 所述终端信号的类型包括单字节单bit故障注入、 单字节双bit 故障注入及随机字节单 bit故障注入， 其中， 随机字节单bit故 障注入以单字节单bit故 障注入为基础， 外层嵌套一 层循环。 3.如权利要求2所述的一种仿真M CU受辐射故障射注入方法， 其特 征在于： 三种类型的所述中断信号的故障注入算法使用GPIO的三个外 部中断实现。 4.如权利要求2所述的一种仿真M CU受辐射故障射注入方法， 其特 征在于： 所述随机 字节单bit故障注入 对应修改堆栈备份区域后产生2 ‑10个bit位 错误。 5.如权利要求1所述的一种仿真MCU受辐射故障射注入方法， 其特征在于， 所述根据中 断信号的类型在构建的堆栈备份区域进行修改， 并写入原位置， 以产生模拟故障注入后还 包括步骤： 通过实验板卡的实时功率及各功能模块的状态， 判断是否发生SEU现象。 6.如权利要求5所述的一种仿真MCU受辐射故障射注入方法， 其特征在于， 所述通过实 验板卡的实时功率及各功能模块的状态， 判断是否发生SEU现象后还 包括步骤： 记录实验现象； 。 7.如权利要求6所述的一种仿真MCU受辐射故障射注入方法， 其特征在于， 所述记录实 验数据后还 包括步骤： 将记录的实验现象与现有实验现象进行比对， 以判断模拟故障注入的可靠性。 8.如权利要求1所述的一种仿真M CU受辐射故障射注入方法， 其特 征在于： 所述堆栈备份区域用于记录关键寄存器当前值和堆区地址的当前值， 并进行实时更 新。 9.一种存 储介质， 其特 征在于： 所述存储介质中存储有计算机程序， 其中， 所述计算机程序被设置为运行时执行所述 权利要求1 ‑8中任一项中所述的仿真M CU受辐射故障射注入方法。 10.一种仿真M CU受辐射故障射注入系统， 其特 征在于， 包括： 存储器和处理器， 存储器 中存储有所述处理器的可执行指令； 其中， 所述处理器配置为 经由执行所述可执行指令来执行权利要求1 ‑8中任一项所述的仿真MCU受辐射故障射注入 方法。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115221678 A 2一种仿真MCU受辐射故障射注入方 法、 存储介质及系统 技术领域 [0001]本发明属于电离辐射测量技术领域， 具体涉及一种仿真MCU受辐射故障射注入方 法、 存储介质及系统。 背景技术 [0002]核电厂与宇宙空间环境中使用的集成电路周围充斥着 大量的高能粒子， 这些高能 粒子入射到器件后， 会在器件内部敏感区形成电子 ‑空穴对从而造成器件的功能异常从而 对其正常运行产生巨大的影响， 这些故障统称为单粒子现象(SEP)。 器件受不同剂量照射产 生的SEP不同， 可以按效应分为： (1)单粒子翻转(SEU)， 即电子元器件(尤其是数字电路中 MCU， FPGA等芯片)工作状态的瞬时改变， 这种改变是可逆的； (2)单粒子拴锁(SEL)， 即电子 元器件工作状态改变并且需要断电后才 能恢复以前的状态； (3)单粒子烧毁(SEB)， 即器件 发生不可逆的故障而失效。 电子元器件的辐射防护研究也就是量化辐射环境对集成电路的 影响并以此为依据制定相应的辐射防护措施。 [0003]现有实验方式将运行正常的板卡固定在绿板上， 将其中具备主要逻辑功能的电子 元器件做开封处理(使硅片裸露)， 准焦后利用中子源使用不同的注量率对器件进行照射， 再使用程控点源、 网络交换器等设备观察并记录器件的辐照效应。 [0004]该实验方式工序繁琐， 成本高昂， 且具有一定程度的不可重复性。 发明内容 [0005]针对现有技术中存在的缺陷， 本发明的目的是提供一种仿真MCU受辐射故障射注 入方法、 存储介质及系统以实现利用仿真算法模拟单粒子翻转故障注入， 从而达到降低 实 验成本的效果。 [0006]为达到以上目的， 本发明采用的技术方案是： 一种仿真MCU受辐射故障射注入方 法， 包括步骤： 构建堆栈 备份区域， 实时记录 当前运行数据； 检测是否产生中 断信号， 并在产 生中断信号时， 判断中断信号的类型； 根据中断信号的类型在构建的堆栈备份区域进行修 改， 并写入原位置， 以产生模拟故障注入。 [0007]进一步， 所述终端信号 的类型包括单字节单bit故障注入、 单字节双bit故障注入 及随机字节单bit故障注入， 其中， 随机字节单bit故障注入以单字节单bit故障注入为基 础， 外层嵌套一层循环。 [0008]进一步， 三种类型的所述中断信号的故障注入算法使用GPIO的三个外部中断实 现。 [0009]进一步， 所述随机字节 单bit故障注入对应修改堆栈备份区域后产生2 ‑10个bit位 错误。 [0010]进一步， 所述根据中断信号的类型在构建的堆栈备份区域进行修改， 并写入原位 置， 以产生模拟故障注入后还包括步骤： 通过实验板卡的实时功 率及各功能模块的状态， 判 断是否发生SEU现象。说　明　书 1/4 页 3 CN 115221678 A 3