随着智能駕駛、新能源汽車和(hé)車聯網等技術的(de)飛(fēi)速發展，“軟件定義汽車”已是大勢所趨。對比于2010年(nián)以前，汽車的(de)研發技術和(hé)方法已經并且依然正在發生着巨大的(de)變化，軟件已經成為(wèi)了汽車研發中最主要的(de)組成部分之一(yī)。可(kě)以預見，在不久的(de)未來無人駕駛、V2X等新興技術甚至将會超越傳統的(de)汽車電子(zǐ)，占據汽車軟件領域更核心的(de)位置。那麽軟件的(de)可(kě)靠性和(hé)安全性也将成為(wèi)車輛安全的(de)重中之重。

所幸，國內(nèi)外主要車輛主機廠、零部件供應商和(hé)行業協會，早已預見到了這樣的(de)趨勢，并且在這樣的(de)大背景下陸續發布了相關行業标準。從1998年(nián)發布的(de)最早版本的(de)MISRA C編碼規範，到2005年(nián)發布的(de)汽車軟件過程改進及能力評定标準（Automotive Software Process Improvement and Capacity Determination，簡稱“ASPICE”），到2011年(nián)發布的(de)汽車功能安全标準（Functional Safety）ISO 26262，到2020年(nián)發布的(de)道(dào)路車輛網絡安全标準ISO/SAE 21434, 及即将發布的(de)專門針對無人駕駛的(de)道(dào)路車輛預期功能安全（Safety of The Intended Functionality，簡稱“SOTIF”）的(de)ISO 21448。這些行業标準從軟件編碼、研發成熟度流程、功能安全、信息安全和(hé)預期安全等多個角度，對汽車關鍵系統和(hé)軟件的(de)研發進行規範，以确保在研發技術迅速發展的(de)同時車輛的(de)安全和(hé)可(kě)靠。

除了滿足ISO 26262, ASPICE的(de)合規性所要求的(de)功能安全和(hé)流程完整性以外，在實際的(de)産品研發過程中，研發團隊将會面對更加複雜的(de)問題和(hé)需求。

汽車電子(zǐ)-1

需求和(hé)挑戰

  • ISO 26262, ASPICE和(hé)SOTIF等标準對軟件開發過程和(hé)測試有何具體要求？

  • 效率、質量和(hé)合規如(rú)何平衡？這是個争論不休的(de)問題…

  • 人工還是自(zì)動化，開源工具還是商用工具，如(rú)何選擇？

  • ISO 26262, ASPICE所要求的(de)黑盒測試、灰盒測試和(hé)白盒測試哪些環節可(kě)以實現自(zì)動化？

  • 嵌入式軟件和(hé)上位機軟件測試要求和(hé)方法上有何關鍵區别？

  • 花不少經費采購的(de)測試工具卻沒用起來，或者看不到成效？

  • ISO 26262, ASPICE等标準對輔助的(de)自(zì)動化開發和(hé)測試工具有何要求？

解決方案

  • 代碼靜态分析，使用權威的(de)靜态分析工具Helix QAC滿足汽車電子(zǐ)行業MISRA C/C++, AutoSAR C++14等常用編碼規範，完美符合ISO 26262, ASPICE對代碼靜态分析的(de)标準

  • 單元測試和(hé)集成測試，利用VectorCAST對軟件單元模塊的(de)可(kě)靠性和(hé)正确性進行驗證, 迅速滿足ISO 26262, ASPICE對單元測試的(de)要求

  • 灰盒測試，DT10支持系統跟蹤執行、複雜缺陷回溯、性能測試和(hé)長(cháng)時間可(kě)靠性驗證

  • 軟件在環（SiL）測試，CANoe4SW提供針對汽車電子(zǐ)的(de)軟件仿真系統測試平台

  • 硬件在環（HiL）測試，由“VT System + vTESTstudio + CANoe”集成的(de)Vector HiL系統測試平台提供針對汽車電子(zǐ)系統的(de)實物硬件仿真和(hé)系統測試解決方案

  • 貫穿軟件全生命周期（SDLC）的(de)測試覆蓋率分析，滿足ISO 26262, ASPICE各個等級對測試完整性的(de)審計要求

  • 使用Visure Requirements進行需求管理(lǐ)并形成覆蓋軟件生命周期的(de)可(kě)溯性

  • CAN總線驗證、診斷和(hé)标定完整工具鏈

  • 所提供的(de)常用工具經過第三方權威機構符合ISO 26262, ASPICE标準的(de)認證和(hé)鑒定

  • 汽車軟件研發工程咨詢和(hé)符合ISO 26262, ASPICE要求測試服務等

特别值得關注

  • 代碼靜态分析

  • 單元測試

  • 性能測試

  • 硬件在環測試

  • 軟件在環測試

  • 可(kě)追溯性

  • 代碼靜态分析

    統一(yī)的(de)編碼規範是車輛主機廠及其對下遊供應商要求代碼級測試時首當其沖的(de)需求，也是ISO 26262和(hé)ASPICE合規認證的(de)時候的(de)基本審計點之一(yī)。MISRA C, MISRA C++, AUTOSAR C++14, CERT C/C++, CWE C/C++等是汽車電子(zǐ)行業最常用的(de)規範集合。Helix QAC靜态分析工具可(kě)以提供最全、最權威的(de)自(zì)動化代碼靜态分析方案，為(wèi)用戶快速、準确地(dì)查找違規代碼和(hé)隐藏代碼缺陷，保證代碼的(de)合規性，在編碼之初即可(kě)對常見的(de)代碼錯誤進行修複。Helix QAC也是汽車行業絕大部分主機廠，Tier1和(hé)Tier2廠商在滿足ISO 26262, ASPICE合規性時首選的(de)靜态分析工具。

  • 單元測試

    ISO 26262, ASPICE要求對底層的(de)設計需求進行測試，這通常是通過單元測試來完成。對單個函數或多個函數組成的(de)模塊的(de)可(kě)靠性和(hé)正确性的(de)驗證，都可(kě)以歸結為(wèi)單元測試的(de)範疇，對比于軟件的(de)系統級測試，單元測試更為(wèi)繁瑣，耗時耗力，而對于有ISO 26262, ASPICE等合規性要求的(de)嵌入式軟件，由于測試驅動，執行環境和(hé)覆蓋率統計等多方面的(de)難點，單元測試則尤其困難，幾乎不可(kě)能人工來完成。VectorCAST嵌入式軟件動态測試工具針對ISO 26262, ASPICE等提供了專門的(de)自(zì)動化解決方案，利用自(zì)動化創建的(de)測試環境、測試用例自(zì)動生成、測試用例圖形化設計平台、靈活的(de)管理(lǐ)機制、全面的(de)覆蓋率統計功能及對40多種常用開發環境的(de)良好支持，有效提高(gāo)單元測試70-80%的(de)效率。VectorCAST也通過了國際權威機構的(de)認證，完全符合ISO 26262功能安全和(hé)ASPICE認證的(de)要求。

  • 性能測試

    利用DT10動态測試和(hé)跟蹤調試工具，可(kě)以長(cháng)時間跟蹤汽車電子(zǐ)軟件的(de)執行過程，實時對軟件執行中的(de)各個函數、模塊、任務、代碼塊和(hé)CPU負載等不同維度的(de)執行性能進行度量和(hé)瓶頸分析。對比于傳統的(de)利用示波器進行性能測試，DT10所提供的(de)性能測試方案效率更高(gāo)，更容易将性能異常點定位到源碼中的(de)問題根源。

  • 硬件在環測試

    由“VT System + vTESTstudio + CANoe”構成的(de)Vector HiL系統硬件在環（HIL）測試平台，可(kě)以為(wèi)汽車電子(zǐ)系統提供包含測試設計、測試執行、網絡分析，以及I/O接口、激勵硬件闆卡等一(yī)體化的(de)實物仿真和(hé)測試解決方案，協助用戶加速測試環境的(de)搭建、測試自(zì)動化、自(zì)動回歸測試，顯著提高(gāo)測試效率，降低(dī)人工成本。

  • 軟件在環測試

    利用新一(yī)代的(de)CANoe4SW軟件在環（SIL）測試工具，汽車電子(zǐ)研發團隊可(kě)以在硬件環境就緒之前對軟件的(de)接口、邏輯進行驗證。軟件在環測試過程中所設計和(hé)執行的(de)測試用例，可(kě)以無縫複用到硬件在環測試環節，這樣可(kě)以更早地(dì)開始系統測試的(de)工作，提早發現系統功能上的(de)缺陷和(hé)錯誤。也因為(wèi)其純軟件的(de)實現原理(lǐ)，測試用例的(de)自(zì)動化和(hé)測試效率也更高(gāo)，縮短(duǎn)了項目周期。

  • 可(kě)追溯性

    使用Visure Requirements需求管理(lǐ)系統，管理(lǐ)從上層産品設計，到概要設計到下層詳細設計的(de)各個層級的(de)設計過程，并與常用的(de)開發測試類系統集成，滿足ISO 26262功能安全标準和(hé)ASPICE對軟件需求可(kě)追溯性的(de)要求，更确切地(dì)說是，實現研發過程各個環節之間的(de)雙向可(kě)追溯性，包括：

        • 軟件的(de)系統需求和(hé)概要設計之間

        • 概要設計和(hé)詳細設計之間

        • 軟件需求和(hé)測試用例之間

        • 測試用例和(hé)缺陷之間

    最終形成需求可(kě)追溯矩陣（Requirements Traceability Matrix，簡稱RTM）。ISO 26262, ASPICE等标準對可(kě)追溯性的(de)要求的(de)最直接的(de)目的(de)就在于研發流程各個環節的(de)信息一(yī)緻性和(hé)準确、高(gāo)效的(de)變更影響分析，保證最終交付成果不會偏離(lí)預計的(de)目标。

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