一、潛在通路分析概念及背景
由于現(xiàn)在的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，功能集成性越來(lái)越高，設(shè)計(jì)過(guò)程中如果不注意，很可能引入潛在通路設(shè)計(jì)缺陷。本文將介紹潛在通路分析相關(guān)概念、知識(shí)以及一些建議。
潛在狀態(tài)是指潛在的硬件、軟件或軟硬件綜合狀態(tài)，可能導(dǎo)致不必要的事件發(fā)生，或可能抑制期望的事件發(fā)生，并且不是由設(shè)備故障引起的。這些潛在狀態(tài)的特點(diǎn)是其隨機(jī)性，且未能通過(guò)嚴(yán)格的、標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)測(cè)試檢出。潛在狀態(tài)可能導(dǎo)致操作不當(dāng)、系統(tǒng)可用性喪失、項(xiàng)目延遲，甚至人員傷亡。
潛在電路（也稱為潛在通路）是系統(tǒng)內(nèi)的意外路徑或邏輯流，在某些條件下，可啟動(dòng)不期望的功能或抑制期望的功能。潛在路徑可能由硬件、軟件、操作或這些元素的組合組成。潛在電路不是硬件故障導(dǎo)致的結(jié)果，而是無(wú)意中設(shè)計(jì)到系統(tǒng)中、軟件編碼、人為錯(cuò)誤觸發(fā)的潛在狀態(tài)/條件的結(jié)果。有五種類型的潛在電路：
（1）潛在路徑
電流、能量或邏輯序列沿非預(yù)期方向流動(dòng)的非預(yù)期路徑。
（2）潛在時(shí)鐘
使事件以意外或沖突的順序發(fā)生
（3）潛在指示
錯(cuò)誤地或不明確地顯示系統(tǒng)運(yùn)行的工作狀態(tài)，可能導(dǎo)致系統(tǒng)或操作員采取不希望的操作。
（4）潛在標(biāo)志
系統(tǒng)功能（如系統(tǒng)輸入、控制顯示、總線）的標(biāo)志不正確或不精確，可能導(dǎo)致操作員對(duì)系統(tǒng)施加不正確的激勵(lì)。
（5）潛在程序
不正確或含糊不清的文檔，導(dǎo)致操作員操作不正確或不當(dāng)
潛在電路分析（SCA）是在20世紀(jì)60年代后期由NASA開(kāi)發(fā)的，用于驗(yàn)證其設(shè)計(jì)的完整性和功能性。當(dāng)時(shí)的電子控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)有繼電器、真空管、二極管和電阻器。它們不包含集成電路、微處理器或類似現(xiàn)代系統(tǒng)的軟件。將每個(gè)功能與其他功能隔離對(duì)這些早期系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)殡娏骺赡軙?huì)無(wú)意中流過(guò)一條非預(yù)期路徑，導(dǎo)致錯(cuò)誤指示、故障、非預(yù)期輸出等，尤其是在整個(gè)操作場(chǎng)景中與設(shè)備交互時(shí)。潛在電路分析是發(fā)現(xiàn)所有這些意外電路路徑的有用工具，并有助于設(shè)計(jì)隔離每個(gè)功能的解決方案。然而，隨著技術(shù)的進(jìn)步，潛在電路分析的工具也必須進(jìn)步。潛在分析是用于描述潛在電路分析范圍擴(kuò)大的術(shù)語(yǔ)。在20世紀(jì)70年代，人們認(rèn)識(shí)到搜索當(dāng)前路徑是行不通的。
潛在分析包括并遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出潛在電路分析的范圍。潛在分析可以使用任何技術(shù)定位硬件和軟件中的問(wèn)題。潛在分析工具可以將故障樹(shù)、故障模式和影響分析（FMEA）、可靠性等多種分析集成到單個(gè)分析中，從而節(jié)省時(shí)間和項(xiàng)目費(fèi)用。
潛在狀態(tài)的癥狀包括通過(guò)測(cè)試或模擬不能復(fù)現(xiàn)的系統(tǒng)問(wèn)題、常規(guī)分析方法無(wú)法檢測(cè)到的問(wèn)題、自清除問(wèn)題以及比預(yù)期更高的故障率問(wèn)題。
二、潛在通路分析方法
潛在分析在設(shè)計(jì)過(guò)程中是比較特殊的一種方法，它使用不同的工具（網(wǎng)絡(luò)樹(shù)、森林和線索表）來(lái)發(fā)現(xiàn)特定類型的問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)樹(shù)和森林是基本分析工具的一部分。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)樹(shù)表示一個(gè)子功能，并顯示可能影響子功能輸出的所有輸入。通過(guò)組合特定系統(tǒng)輸出的網(wǎng)絡(luò)樹(shù)來(lái)構(gòu)建森林。森林根據(jù)其所有相關(guān)輸入顯示系統(tǒng)輸出。這些工具與其他工具一起成為潛在分析的基本工具。典型的潛在分析分四個(gè)階段進(jìn)行：（1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，（2）網(wǎng)絡(luò)樹(shù)構(gòu)建，（3）線索應(yīng)用，（4）最終報(bào)告輸出。
當(dāng)前，也有相關(guān)研究人員開(kāi)展了與EDA軟件集成進(jìn)行潛在通路分析工作，或者圖論與其他理論相結(jié)合的潛在通路分析研究。
三、潛在通路分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
3.1、線索表
線索表對(duì)于開(kāi)展?jié)撛谕贩治銎鸬揭龑?dǎo)作用。如下是MIL-STD-1543B標(biāo)準(zhǔn)給出的相應(yīng)線索表：
（1）潛在路徑
1、信號(hào)是否顯然被傳送到了非預(yù)期的地方？信號(hào)之間是否存在明顯的極性或相位反轉(zhuǎn)？
2、運(yùn)算放大器會(huì)無(wú)意中被驅(qū)動(dòng)到飽和狀態(tài)嗎？
3、數(shù)字設(shè)備的圖騰柱輸出是否連接在一起？
4、對(duì)稱性的電路是否包含任何非對(duì)稱性的元素或者路徑？
5、同一電路是否混合接地？
6、數(shù)字電路、繼電器或引爆裝置是否在同一個(gè)接地上？
7、不同電位的捆綁電源之間的隔離是否不足？
8、電源和相關(guān)接地是否位于不同的參考點(diǎn)？
9、是否存在任何不需要的電容器放電路徑？
10、在狀態(tài)或開(kāi)關(guān)電路期間是否存在瞬時(shí)不期望的電流路徑？
（2）潛在時(shí)鐘
1、電路在通電過(guò)程中是否出現(xiàn)意外模式或錯(cuò)誤輸出？
2、共享同一源和負(fù)載的數(shù)字信號(hào)是否會(huì)分離，然后重新組合？
3、連續(xù)的數(shù)字設(shè)備是否由不同的電源供電？
4、是否超出了數(shù)字設(shè)備的噪聲容限？
5、數(shù)字電路中的電阻-電容網(wǎng)絡(luò)是否提供所需的特性，如脈沖寬度和開(kāi)關(guān)速度？
6、大電阻電容時(shí)鐘參數(shù)是否會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)電路中的上升或下降時(shí)間過(guò)長(zhǎng)？
7、開(kāi)關(guān)狀態(tài)變化期間是否存在瞬時(shí)不期望的電流路徑？
8、繼電器線圈是否有一個(gè)串聯(lián)齊納二極管的標(biāo)準(zhǔn)二極管用于瞬態(tài)抑制？
9、晶體管對(duì)晶體管邏輯（TTL）器件的高輸出阻抗是否會(huì)導(dǎo)致電阻-電容時(shí)間常數(shù)過(guò)大？
10、任何設(shè)備的開(kāi)啟、關(guān)閉或開(kāi)啟-關(guān)閉時(shí)間是否會(huì)導(dǎo)致其應(yīng)用出現(xiàn)問(wèn)題？
11、開(kāi)關(guān)電路中是否存在定時(shí)間隙（先斷后合）或重疊（先合后斷）？
12、控制線是否與電源線相鄰？
13、線路的電容是否會(huì)導(dǎo)致信號(hào)過(guò)度“偏移”？
（3）潛在指示
1、指示器是否監(jiān)視功能的命令而不是功能本身？
2、指示電路是否取決于其監(jiān)測(cè)的功能以確保正常工作？
3、負(fù)載是否執(zhí)行不期望的功能？
4、按壓測(cè)試電路是否能使系統(tǒng)通電？
（4）潛在標(biāo)簽
1、所有標(biāo)簽都兼容嗎？
2、標(biāo)簽是否反映了真正的功能？
歐空局也給出了航天用產(chǎn)品的潛在分析線索表，而且給出了軟件潛在路徑的線索表及分析方法。具體可參閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。