用于评价FPGA软件可靠性的方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种用于评价FPGA软件可靠性的方法，涉及FPGA软件可靠性评价技术，能够客观、准确的评价FPGA软件的可靠性。该方法包括输入训练样本数据；FPGA软件可靠性度量模型与BP神经网络结合，利用所述训练样本数据对神经网络进行训练，提取FPGA软件可靠性度量元，并确定该FPGA软件中每个度量元的值，输出可靠性评价结果，主要用于FPGA软件可靠性评价。

【技术实现步骤摘要】
用于评价FPGA软件可靠性的方法
本专利技术涉及FPGA软件的可靠性评价
，尤其涉及一种用于评价FPGA软件可靠性的方法。
技术介绍
由于FPGA(FieldProgrammableGateArray)具有集成度高、体积小、功耗低、速度快等诸多优点，在航空、航天军用产品领域中获得了广泛应用，FPGA软件质量成为影响装备质量和武器战斗力的重要因素。然而，目前武器装备FPGA软件在设计开发、测试验证等方面存在诸多薄弱环节，研制质量难以保证。尤其对于可靠性设计考虑得较少，严重影响武器装备的质量。目前对于FPGA软件可靠性评价技术的研究尚处于起步阶段，没有能够客观、准确的评价FPGA软件可靠性的有效方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术不足，提供了一种用于评价FPGA软件可靠性的方法，能够客观、准确的评价FPGA软件的可靠性。本专利技术的技术解决方案：一种适用于FPGA软件的可靠性评价方法，包括以下步骤：输入训练样本数据；FPGA软件可靠性度量模型与BP神经网络结合，利用所述训练样本数据对神经网络进行训练，以确保神经网络的准确性，所述软件可靠性度量模型包括系统要求过程和需求分析过程可靠性、设计过程可靠性、实现与集成过程可靠性和测试与验证过程可靠性，其中所述系统要求过程和需求分析过程可靠性包括性能需求可靠性、功能需求可靠性、数据需求可靠性和接口需求可靠性，所述设计过程可靠性包括接口设计可靠性、通讯设计可靠性、模块设计可靠性、时钟使用可靠性、IP核使用可靠性、冗余容错设计可靠性和可靠性需求可追踪性，所述实现与集成过程可靠性设计输入可靠性、逻辑综合可靠性、布局布线可靠性和配置文件加载可靠性，所述测试与验证过程可靠性包括可靠性测试充分性可靠性测试覆盖性；提取FPGA软件可靠性度量元，并确定该FPGA软件中每个度量元的值，FPGA软件可靠性度量元为FPGA软件可靠性度量的内容，度量元及FPGA软件可靠性评价结果的取值范围均为闭区间[0,1]，且度量值越接近1，表示相应度量元的度量结果越好，度量元取值方式有二元取值和比率取值两种；输出可靠性评价结果。本专利技术实施例提供的用于评价FPGA软件可靠性的方法，采用BP神经网络理论对FPGA软件可靠性进行评价，实现了准确给出定量评价结果的功能，而且该方法具有良好的实用性，利用BP网络的自学习能力对权值进行调整，使用起来快捷、简便，同时对FPGA软件的可靠性设计具有一定的指导作用。附图说明所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种适用于FPGA软件的可靠性评价方法流程图；图2为本专利技术实施例中FPGA软件可靠性度量模型结构示意图；图3为本专利技术实施例中BP神经网络算法的流程框图；图4为本专利技术实施例中FPGA软件可靠性评价网络结构示意图；图5为本专利技术实施例中网络训练性能曲线示意图；图6为本专利技术实施例中图1所示方法对应的输出结果界面示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本专利技术。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本专利技术。在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与根据本专利技术的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。本专利技术实施例提供一种适用于FPGA软件的可靠性评价方法，如图1所示，包括以下步骤：101、输入训练样本数据；102、FPGA软件可靠性度量模型与BP神经网络结合，利用所述训练样本数据对神经网络进行训练，以确保神经网络的准确性，FPGA软件可靠性度量模型如图2所示，包括系统要求过程和需求分析过程可靠性、设计过程可靠性、实现与集成过程可靠性和测试与验证过程可靠性，其中所述系统要求过程和需求分析过程可靠性包括性能需求可靠性、功能需求可靠性、数据需求可靠性和接口需求可靠性，所述设计过程可靠性包括接口设计可靠性、通讯设计可靠性、模块设计可靠性、时钟使用可靠性、IP核使用可靠性、冗余容错设计可靠性和可靠性需求可追踪性，所述实现与集成过程可靠性设计输入可靠性、逻辑综合可靠性、布局布线可靠性和配置文件加载可靠性，所述测试与验证过程可靠性包括可靠性测试充分性可靠性测试覆盖性；BP神经网络(BackPropagationNetwork)是指基于误差逆向传播算法的多层前向神经网络，由输入层、隐含层、输出层构成。BP神经网络算法的流程框图如图3所示。准备50个待测FPGA软件，利用表1中的取值方式获得这些FPGA软件可靠性性度量元的度量值。邀请多位FPGA软件可靠性评价专家对这些FPGA软件的可靠性进行综合评价并打分，以此度量值和打分值作为训练神经网络的样本。经过分析和计算，确定神经网络输入层神经元结点数为41，输入数值的范围均为[0,1]，隐含层神经元结点数为20，输出层神经元结点数为1，隐含层激活函数为双曲正切Sigmoid函数tansig，输出层激活函数为对数Sigmoid函数logsig，训练算法为LM(Levenberg-Marquardt)算法，训练过程中两次显示之间的训练间隔步数为1，训练次数为1000，训练目标误差为1.0×10-5。基于BP神经网络的FPGA软件可靠性评价网络如图4所示。使用以上样本和参数，在MATLAB中进行神经网络的训练，经过34步迭代训练后，网络达到预先设置的目标误差。网络训练性能曲线如图5所示，说明网络通过训练已经达到了较高精度，可以用来进行FPGA软件可靠性评价。本文结合FPGA开发过程中的相关要求，建立了一种基于FPGA软件开发全生命周期的度量模型，全生命周期包括系统要求和需求分析、设计、实现与集成、测试与验证四个过程。该度量模型既可在FPGA软件设计开发过程中对FPGA软件可靠性进行度量，也可在交付后对影响FPGA软件可靠性的问题进行确认、更改，有效保证FPGA软件的可靠性。103、提取FPGA软件可靠性度量元，并确定该FPGA软件中每个度量元的值，FPGA软件可靠性度量元为FPGA软件可靠性度量的内容，度量元及FPGA软件可靠性评价结果的取值范围均为闭区间[0,1]，且度量值越接近1，表示相应度量元的度量结果越好，度量元取值方式有二元取值和比率取值两种；FPGA软件可靠性度量的内容称为FPGA软件可靠性度量元，定量度量FPGA软件可靠性的基础是定义FPGA软件可靠性度量元的取值方式。本专利技术实施例中使用的度量元及FPGA软件可靠性评价结果的取值范围均为闭区间[0,1]，且度量值越接近1，说明相应度量元的度量结果越好。取值方式有两种：二元取值和比率取值。二元取值的规则是：二元取值要么取为度量的最大值1，要么取为度量的最小值0。当对一个问题的回答为“是”时，度量元取值为1；当对一个问题的回答为“否”时，度量元取值为0。比率取值的规则是：对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于FPGA软件的可靠性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：输入训练样本数据；FPGA软件可靠性度量模型与BP神经网络结合，利用所述训练样本数据对神经网络进行训练，以确保神经网络的准确性，所述软件可靠性度量模型包括系统要求过程和需求分析过程可靠性、设计过程可靠性、实现与集成过程可靠性和测试与验证过程可靠性，其中所述系统要求过程和需求分析过程可靠性包括性能需求可靠性、功能需求可靠性、数据需求可靠性和接口需求可靠性，所述设计过程可靠性包括接口设计可靠性、通讯设计可靠性、模块设计可靠性、时钟使用可靠性、IP核使用可靠性、冗余容错设计可靠性和可靠性需求可追踪性，所述实现与集成过程可靠性设计输入可靠性、逻辑综合可靠性、布局布线可靠性和配置文件加载可靠性，所述测试与验证过程可靠性包括可靠性测试充分性可靠性测试覆盖性；提取FPGA软件可靠性度量元，并确定该FPGA软件中每个度量元的值，FPGA软件可靠性度量元为FPGA软件可靠性度量的内容，度量元及FPGA软件可靠性评价结果的取值范围均为闭区间[0,1]，且度量值越接近1，表示相应度量元的度量结果越好，度量元取值方式有二元取值和比率取值两种；输出可靠性评价结果。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于FPGA软件的可靠性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：输入训练样本数据；FPGA软件可靠性度量模型与BP神经网络结合，利用所述训练样本数据对神经网络进行训练，以确保神经网络的准确性，所述软件可靠性度量模型包括系统要求过程和需求分析过程可靠性、设计过程可靠性、实现与集成过程可靠性和测试与验证过程可靠性，其中所述系统要求过程和需求分析过程可靠性包括性能需求可靠性、功能需求可靠性、数据需求可靠性和接口需求可靠性，所述设计过程可靠性包括接口设计可靠性、通讯设计可靠性、模块设计可靠性、时钟使用可靠性...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚可成，刘伟，孟伟，朱琳，杨楠，张哲，李卓，李丽华，张清，张国宇，宋悦，张玉，程海龙，李思，韩旭东，孙文靖，杨春霞，申璐，张磊，刘妍，李慧君，李晓伟，
申请(专利权)人：北京京航计算通讯研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11