嵌入式运用体系是一个有计算机内核，软、硬件整合的智能化电子体系。与传统的鼓励呼应型电子体系的实质差异，是它的智力嵌入，然后构成嵌入式运用体系全新的牢靠性规划观念、办法与技能。这些全新的牢靠性规划观念是：从二值牢靠性到多值牢靠性、树立体系的牢靠性规划模型、确认体系的牢靠性规划等级、运用体系的实质牢靠性规划与牢靠性操控规划。支撑牢靠性规划观念的根底是LSIC支撑下硬件结构的超凡牢靠性、会犯错的软件体系、智力内核的牢靠性操控。
1 创立牢靠性规划新观念
1.1 嵌入式运用体系牢靠性规划布景
嵌入式运用体系牢靠性规划布景是集成电路的超长寿数、计算机软件介入与计算机内核的牢靠性操控能力。
① 集成电路的超长寿数。阅历半个世纪的开展，集成电路从电路集成、功用集成、技能集成到常识集成。依托尖端电子学专家的牢靠性规划，大规模集成电路的牢靠性敏捷增长。与电子产品的更新周期比较，集成电路具有超长寿数与超凡牢靠性，器材失效周期远大于产品的更新周期。
② 计算机软件介入。与传统电子体系比较，嵌入式运用体系有软件介入，体系在软件介入下运转。因而体系的牢靠性根底是软件的牢靠性。软件的牢靠性决议了嵌入式运用体系的牢靠性特征。
③ 计算机内核的智能化办理能力。嵌入式运用体系的计算机内核，决议了嵌入式运用体系是一个智能化体系。这个智能化的计算机内核能够完成牢靠性的自动操控，如噪声失敏、动态冗余、犯错操控、容错办理和体系测验等。
1.2 嵌入式运用体系牢靠性规划的新观念
嵌入式运用体系牢靠性规划的新观念是多值牢靠性、牢靠性等级、牢靠性模型与牢靠性操控。
(1) 多值牢靠性
传统电子体系是二值牢靠性体系，是一个非好即坏的电子体系。嵌入式运用体系则常常表现为欠好不坏，是一个多值牢靠性的电子体系，这是由软件不断犯错引发出体系的不牢靠性。当软件运转犯错时体系无法正常作业，软件运转康复正常时体系康复正常运转，这是介于“好”、“坏”之间的多值牢靠性。这种多值牢靠性能够用犯错概率的计算办法来界定体系的牢靠性质量。
硬件体系的超长寿数、超凡牢靠性的器材确保，使软件“犯错”成为体系牢靠性的首要要素。
(2) 牢靠性等级
在嵌入式运用体系中客观存在一个牢靠性等级要求。类似的功用要求、类似的软硬件，在不同的运转环境下，会有不同的牢靠性规划要求。例如，运载火箭中星箭别离的爆破螺栓操控体系，由所以空间运用环境、无人监管、激烈的机械振动条件、犯错结果严峻，牢靠性等级要求极高;比照实验室运用环境中的万用表，牢靠性等级要求很低。
树立运用体系规划的牢靠性等级概念，有助于在体系规划的证明阶段，对体系牢靠性规划的技能投入做到心中有底，在确保体系牢靠的条件下有最佳的技能投入。
(3) 牢靠性模型
传统电子体系是一个鼓励呼应型电子体系，嵌入式运用体系则是一个软件根底上的鼓励处理呼应型智能化电子体系。然后树立起嵌入式体系鼓励输入、信息处理、呼应输出三元素的牢靠性模型，在牢靠性模型根底上能够树立体系牢靠性规划的一些准则与办法。
(4) 牢靠性操控
嵌入式运用体系是一个有计算机内核的智能化电子体系。计算机内核的存在决议了体系具有牢靠性操控能力。因而，嵌入式运用体系中，根据体系智能化特征的牢靠性操控规划、功耗办理的最小功耗体系规划应与功用性规划并列为嵌入式运用体系的三大惯例规划内容。
2 *定体系的牢靠性等级
2.1 *定牢靠性等级的重要性
在测验技能领域的数据收集体系中，首要有一个数据收集精度要求。假如没有数据收集精度目标，数据收集体系的研制作业便无法发动。任何一个嵌入式运用体系都作业在一个特定环境中，假如不了解特定环境对体系运转影响的或许结果，运用体系的研制作业便堕入盲目性。
一个合格的嵌入式运用体系，应该在实践运用环境中牢靠地作业。研制环境与实践运转环境的巨大差异，是牢靠性规划的起点;牢靠性等级*定应该是运用体系研制前期，乃至项目立项时必不行少的一项使命。假如前期缺少应有的注重，导致牢靠性规划投入短缺，会使后续嵌入式运用体系的研制作业堕入无止境的软、硬件修补作业之中。许多案例证明，在项目收尾作业中堕入牢靠性问题者居大多数。
2.2 牢靠性等级*定办法
研制环境与实践运转环境的巨大差异也是牢靠性等级*定的起点，实践运转环境的因子化是牢靠性等级*定的根本办法。与精确的精度概念比较，牢靠性等级是一个含糊量。
确认体系牢靠性等级的办法是：确认牢靠性*定因子、牢靠性因子的次序量化、计算出体系的牢靠性等级。
充沛考虑到实践运转环境下，悉数影响体系牢靠性的要素，将这些要素确认为牢靠性*定因子。为了确保不同的运用体系之间有可比性，应树立相对一致的规范，并将它作为本单位的牢靠性等级*定规范。
(1) 牢靠性*定因子
最常用的牢靠性*定因子有环境因子、人机耦合因子、体系集成因子、常识渠道因子和安全性因子。
“环境因子”是指体系运转环境对牢靠性的影响要素，如电气环境、机械环境、气氛环境。电气环境中的电磁兼容性、机械环境中的抗震性、气氛环境中的抗盐雾、抗粉尘、防潮等。
“人机耦合因子”是指体系运转时有无操作者介入，或操作者的可介入深度。操作者的可介入度大，有利于发现体系前期的犯错预兆，并施行牢靠性介入。
“体系集成因子”是指运用体系的最大芯片集成度。考虑到当时集成电路的超长牢靠性，体系集成度越大，牢靠性越高。
“根底渠道因子”是指运用体系研制时，根底渠道占有的份额。根底渠道包含半导体厂家供给的厂家渠道、企业内部的产品渠道、运用渠道，这些渠道都阅历过实践检测。明显，根底渠道占有的份额越大，牢靠性越高。
“安全性因子”是指体系犯错时发生要挟安全的要素。通用计算机死机后不会呈现严峻安全问题;自动生产线上机器人呈现失控后会发生损坏要素;宇宙火箭星箭别离操控组织呈现毛病后会构成极端严峻的结果。
咱们还能够列出一些牢靠性因子。
(2) 牢靠性因子的次序量化
将悉数牢靠性因子，依照对体系牢靠性规划要求的程度凹凸，一致量化成“上、中上、中、中下、下”5级，或“上、中、下”3级的规范等级。把这些量化规范的内容详细化，构成量化等级表，作为企业的规范，以界定不同运用体系牢靠性规划要求的相对难易程度。
(3) 用量化积分确认牢靠性等级
拟定好牢靠性因子的次序量化规范后，确认一个详细运用体系的牢靠性等级时，只需将运用体系详细运转环境、运转条件，在牢靠性因子的量化等级表中对号入座，将量化值相加后得出体系的牢靠性等级。例如，5个牢靠性因子，按5个等级划分时，牢靠性等级(要求)最高者为25级，最低者为5级。
3 树立体系牢靠性规划模型
3.1 软件介入下的鼓励呼应体系
传统的电子体系是实时的鼓励呼应体系，嵌入式运用体系则是一个软件广泛介入下的鼓励呼应体系。因为软件的介入，在鼓励呼应进程中增加了软件运转时刻，构成了嵌入式运用体系的两个新问题，即实时性与软件牢靠性问题。
因为软件介入，一方面呈现软件牢靠性问题，另一方面为体系增加了牢靠性的操控技能，即运用软件技能来进步体系的牢靠性。
3.2 嵌入式运用体系的牢靠性模型
与传统的电子的鼓励呼应体系比较，嵌入式运用体系在软件介入下，增加了一个在鼓励呼应中的时空进程。鼓励端、进程空间、呼应端，构成了嵌入式运用体系的牢靠性模型。如图1所示。
图1 嵌入式运用体系的牢靠性模型
在嵌入式运用体系的牢靠性模型中，体系牢靠性取决于从鼓励端到呼应端的仅有性管道准则。即确保在鼓励端有仅有的正常鼓励输入，在运转空间有正常鼓励下仅有的运转途径，在呼应端有仅有的正常呼应输出。悉数损坏仅有性管道准则的要素，都会构成体系的不牢靠运转。体系牢靠性规划便是要确保在悉数不牢靠要素损害下，都能确保仅有性管道的晓畅性与稳定性。
3.3 运用体系的牢靠性规划准则
在实践运用环境中，运用体系会被很多的不牢靠要素损害。在很多的不牢靠要素损害下，应该遵从哪些准则来确保体系的牢靠性?图2所示为牢靠性规划的一些根本准则。
图2 嵌入式运用体系的牢靠性规划准则
依照仅有性管道准则，确保正常鼓励输入下有仅有的正常呼应输出，在悉数途径上都应有相应的牢靠性确保办法。
在鼓励端，除了正常鼓励外，还会有许多非正常鼓励。在确保仅有的正常鼓励输入时，有必要对非正常鼓励采纳屏蔽办法，或容错技能。
在软件的运转空间上，要在确保软件的仅有运转途径的一起，尽量削减软件缝隙，避免程序飞跑。当程序飞跑吋，能敏捷发现并使之进入安全管道。在与程序运转相关的物理空间上，不断进行自检与修补。
在呼应端，能及时判别反常状态下的非正常呼应，并即时除掉。关于无法避免的非正常呼应输出，应采纳安全性容纳办法，避免构成不行拯救的丢失。
在悉数数据流的途径上，都会有许多通道搅扰，应施行管道化的屏蔽办法。依照电磁兼容性准则，不只要屏蔽侵略的电磁搅扰，也要避免本机电磁辐射外泄。在某些情况下，防电磁辐射外泄是出于信息安全的考虑。
树立牢靠性模型，有利于拟定牢靠性规划的技能规范。在牢靠性模型根底上，总结、概括出体系牢靠性规划的准则、办法、办法，构成企业的牢靠性规划规范。使企业的牢靠性规划科学化与规范化。
4 嵌入式运用体系的牢靠性规划
牢靠性规划是运用体系规划的惯例内容，应遵循到项目开发的一直，并突出在项目的前期办理中。嵌入式运用体系的牢靠性规划包含实质牢靠性规划与牢靠性操控规划。
实质牢靠性规划是确保体系牢靠性质量的先天性规划;牢靠性操控规划是软件介入下提高体系牢靠性的后天性规划。
在进行牢靠性规划时，有必要对体系的牢靠性等级、牢靠性因子有充沛了解，避免堕入盲目性。
4.1 运用体系的实质牢靠性规划
实质牢靠性规划是体系牢靠性质量的先天性规划内容，是体系牢靠性规划的根底。实质牢靠性规划首要体现在项目的前期证明与总体规划中。例如，运用体系的体系结构、操作体系挑选，厂家渠道、运用渠道、产品渠道的技能支撑，以及牢靠性规划规范等。
回绝“从零开始”，是实质牢靠性规划的根本信条，“成熟度”与“继承性”是*定运用体系实质牢靠性规划的两个重要目标。
“成熟度”是指在项目开发中，所运用的技能是否都通过实践检测，证明其安全牢靠。“继承性”是指本项目是否有原型体系或参照体系，通常用原型体系或参照体系在本项目所占份额来确认“继承性”的凹凸。
“继承性”越高，体系的实质牢靠性越好。
在项目总体规划中，无妨将“成熟度”与“继承性”进一步量化，规定为总体规划中牢靠性规划的一项重要目标。
4.2 运用体系的牢靠性操控规划
牢靠性操控规划是一种软件介入的牢靠性规划技能。例如，挑选最少犯错的运转途径;最小的操作时空占空比，可使犯错概率最小;信息流的管道操控，避免鸿沟走漏与侵略;数据的鸿沟办理，鸿沟的设定与犯错断定;重要数据的维护，校验、纠错、备份与重建等。
还能够举出许多在实践运用中卓有成效的牢靠性规划技能，如，噪声失敏操控、时空鸿沟办理、体系容错、冗余规划、体系自检与自修正、犯错后的安全性容纳等。
结语
① 因为计算机软件及智能化操控的介入，嵌入式运用体系与传统电子体系有实质区别。因而嵌入式运用体系的牢靠性规划应有全新的观念、办法和技能。
② 跟着器材牢靠性的确保、体系的SoC化，产品运用周期缩短，嵌入式运用体系的牢靠性将突出表现在体系的犯错概率上。
③ 应树立牢靠性等级概念。不同的嵌入式运用体系对牢靠性的要求不同。树立牢靠性等级就会削减牢靠性规划的盲目性。呼吁树立牢靠性等级的国家规范。
④ 应树立牢靠性模型，牢靠性模型可给出嵌入式运用体系牢靠性规划的一般规则和办法。
⑤ 嵌入式运用体系规划，决不是单纯的功用性规划，应把功用性规划、牢靠性规划、最小功耗规划列为惯例规划内容。
⑥ 应不断地把详细项目实践中的一些牢靠性规划办法、技能进行概括、概括，不断完善嵌入式运用体系牢靠性规划原理与办法。
