在汽車(chē)研發(fā)過(guò)程中，為了保證汽車(chē)的技術(shù)特性、可靠性、耐久性和環(huán)境適應(yīng)性，需要做大量的試驗(yàn)。比如：車(chē)軟硬件開(kāi)發(fā)與測(cè)試、汽車(chē)EMC測(cè)試、新能源動(dòng)力測(cè)試、可靠性設(shè)計(jì)及測(cè)試、整車(chē)三高測(cè)試、以太網(wǎng)開(kāi)發(fā)與測(cè)試等。由于汽車(chē)需在不同的道路、地理和氣候條件下使用，它的性能、效率、可靠性和耐久性等不能只依靠計(jì)算，必須經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證實(shí)。在實(shí)際使用環(huán)境中、專用試驗(yàn)場(chǎng)中或室內(nèi)試驗(yàn)臺(tái)上，按照預(yù)定程序?qū)ζ?chē)或其零部件、材料等進(jìn)行的試驗(yàn)。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。造車(chē)技術(shù)不斷提升，汽車(chē)測(cè)試技術(shù)也在飛速發(fā)展。這些試驗(yàn)都是保證我們的車(chē)能安全、穩(wěn)定、可靠行駛的必要條件。今天我們聊一下汽車(chē)軟件測(cè)試。

現(xiàn)在大多數(shù)人對(duì)于汽車(chē)測(cè)試的第一印象就是碰撞測(cè)試、速度測(cè)試和其他機(jī)械干預(yù)的測(cè)試。但實(shí)際上，大多數(shù)的汽車(chē)測(cè)試早在汽車(chē)組裝完畢之前就已經(jīng)完成了。

一輛汽車(chē)上的零部件大約有3萬(wàn)個(gè)，由數(shù)十家合作制造車(chē)輛的原始設(shè)備制造商提供。無(wú)論是硬件還是軟件，每個(gè)汽車(chē)部件在最終組裝之前都經(jīng)過(guò)了數(shù)十萬(wàn)次測(cè)試，在汽車(chē)上路之前更是如此。

汽車(chē)軟件測(cè)試

如今上路的車(chē)輛，無(wú)論是標(biāo)準(zhǔn)轎車(chē)還是高性能車(chē)輛，都是由軟件驅(qū)動(dòng)的。在以往較為原始的市售車(chē)型，其車(chē)身上至少布置有70至80個(gè)電子控制單元，而在發(fā)展更深入的智能汽車(chē)上，可能甚至配備有多達(dá)200至300個(gè)電子控制單元。

電子控制單元（ECU）是控制汽車(chē)某一特定功能的小型計(jì)算機(jī)。在ECU出現(xiàn)之前，機(jī)械系統(tǒng)利用點(diǎn)火時(shí)機(jī)、燃料、空氣和發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)來(lái)運(yùn)作。而現(xiàn)在，所有的必要步驟都被編程至ECU內(nèi)部的芯片中。

汽車(chē)上一些常見(jiàn)的ECU示例包括關(guān)鍵功能ECU，如發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊（ECM）和制動(dòng)控制模塊（BCM）；或者非關(guān)鍵ECU，如汽車(chē)信息導(dǎo)航系統(tǒng)中的ECU，或者控制鎖定和解鎖門(mén)、打開(kāi)窗戶或控制空調(diào)等功能的通用電子模塊（GEM）。

考慮到每個(gè)電子控制單元都在功能上等同于一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，這些ECU模塊必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的軟件測(cè)試，以確保它們的功能性、可用性和安全性符合要求。

現(xiàn)實(shí)情況是，傳統(tǒng)的汽車(chē)測(cè)試既昂貴又耗時(shí)且不易重復(fù)的。多虧了技術(shù)的進(jìn)步，為我們帶來(lái)了這個(gè)問(wèn)題的解決方案：硬件在環(huán)仿真（HIL）和軟件在環(huán)仿真（SIL）測(cè)試。

軟件在環(huán)仿真（SIL）測(cè)試

軟件在環(huán)測(cè)試，也稱SIL測(cè)試，是指在PC機(jī)上測(cè)試嵌入式軟件、算法或整個(gè)控制回路，無(wú)論有無(wú)環(huán)境模型，因此也無(wú)需ECU硬件。事實(shí)上，SiL測(cè)試是汽車(chē)軟件測(cè)試不可分割的一部分。嵌入式系統(tǒng)的源代碼在PC機(jī)上編譯執(zhí)行，然后在PC機(jī)上進(jìn)行測(cè)試。

軟件在環(huán)測(cè)試的最大優(yōu)勢(shì)是，可以盡早地識(shí)別系統(tǒng)漏洞和錯(cuò)誤。這不僅能幫助快速修復(fù)系統(tǒng)，而且因此減少了開(kāi)發(fā)時(shí)間并將開(kāi)發(fā)成本保持在最低限度。

術(shù)語(yǔ)“在環(huán)”(“in-the-loop”)是指軟件環(huán)境的某些部分，即被控制的系統(tǒng)或硬件，是被模擬的。閉環(huán)控制回路的模擬并不是必須的，因?yàn)橐恍┍粶y(cè)系統(tǒng)，特別是在模塊測(cè)試中，不需要閉環(huán)控制回路。

SIL的優(yōu)點(diǎn)包括：

軟件測(cè)試可隨每個(gè)程序模塊完成后定期進(jìn)行測(cè)試，而無(wú)需等待最終構(gòu)建.

測(cè)試可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化并同時(shí)運(yùn)行。

測(cè)試結(jié)果可共享且易于分析。

它可以將軟件開(kāi)發(fā)與硬件開(kāi)發(fā)分離，因此軟件制造商可以在不受硬件行業(yè)瓶頸制約的情況下持續(xù)創(chuàng)新。

無(wú)需要專用的測(cè)試臺(tái)（下文中提到的HIL測(cè)試則需要此類測(cè)試臺(tái)）。

SIL測(cè)試易于擴(kuò)展、可重復(fù)性高并且比手動(dòng)測(cè)試更快。

硬件在環(huán)仿真（HIL）測(cè)試

硬件在環(huán)仿真（Hardware-in-the-Loop，簡(jiǎn)稱HIL）是真的控制器連接假的被控對(duì)象，以一種高效低成本的方式對(duì)控制器進(jìn)行全面測(cè)試。它是一種用于復(fù)雜設(shè)備控制器的開(kāi)發(fā)與測(cè)試技術(shù)，通過(guò)接入真實(shí)的控制器，采用或者部分采用實(shí)時(shí)仿真模型來(lái)模擬被控對(duì)象和系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的仿真測(cè)試。

實(shí)時(shí)仿真硬件（也稱HIL測(cè)試機(jī)柜）就是要盡可能逼真地模擬真實(shí)被控對(duì)象，以有效地“欺騙”控制器，讓控制器以為它正在控制一個(gè)真實(shí)的被控對(duì)象。

為什么要做HIL測(cè)試？開(kāi)發(fā)出車(chē)載控制器后，直接把該控制器放到車(chē)上進(jìn)行路試不可以嗎？主機(jī)廠對(duì)控制器做HIL測(cè)試的原因如下：

1.安全。試想：在路試過(guò)程中，車(chē)速180km/h，轉(zhuǎn)向過(guò)程中ESP車(chē)身電子穩(wěn)定系統(tǒng)失效，將會(huì)發(fā)生什么？控制器如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)全面的測(cè)試，直接去控制真實(shí)被控對(duì)象，可能會(huì)發(fā)生事故。HIL臺(tái)架能輔助工程師對(duì)測(cè)試結(jié)果分析驗(yàn)證，故障再現(xiàn)，提高測(cè)試驗(yàn)證及分析手段。

2.低成本。如果不采取HIL自動(dòng)化測(cè)試，人工路測(cè)情況下，需要很大的路測(cè)工程師及車(chē)輛，在一定程度上大大增加了研發(fā)開(kāi)支及風(fēng)險(xiǎn)，HIL臺(tái)架在確保測(cè)試全面可靠的前提下，能夠有效縮短測(cè)試周期，降低測(cè)試人工及物料成本。

3.測(cè)試覆蓋度。HiL測(cè)試覆蓋度越高，后期路試測(cè)試項(xiàng)目就越低，HiL 自動(dòng)化測(cè)試服務(wù)包括一套完整的 HiL 自動(dòng)化測(cè)試用例、自動(dòng)化測(cè)試程序、自動(dòng)化測(cè)試報(bào)告、測(cè)試問(wèn)題記錄，進(jìn)而保證 HiL 測(cè)試的高效進(jìn)行，測(cè)試覆蓋度越高，控制器在整車(chē)測(cè)試、路測(cè)過(guò)程中風(fēng)險(xiǎn)及成本越低。

HIL測(cè)試目的是對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行全面的深入的功能測(cè)試、故障測(cè)試、總線診斷測(cè)試，自動(dòng)化測(cè)試，并輔助工程師對(duì)測(cè)試結(jié)果分析驗(yàn)證，故障再現(xiàn)， 提高測(cè)試驗(yàn)證及分析的手段。

汽車(chē)軟件測(cè)試相關(guān)法規(guī)

當(dāng)然，針對(duì)汽車(chē)硬件和軟件組件的測(cè)試有著非常嚴(yán)格的規(guī)定。

《道路車(chē)輛功能安全》（ISO 26262）

汽車(chē)安全的主要法規(guī)是《道路車(chē)輛功能安全》（ISO 26262），這一標(biāo)準(zhǔn)適用于量產(chǎn)乘用車(chē)，并為公共汽車(chē)、卡車(chē)、拖車(chē)和半掛車(chē)的E/E系統(tǒng)提供指導(dǎo)。

《道路車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)安全工程》（ISO 21434）

ISO 21434是基于ISO 26262的后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)，但它主要側(cè)重于汽車(chē)軟件及子系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)中的網(wǎng)絡(luò)安全。該標(biāo)準(zhǔn)涵蓋風(fēng)險(xiǎn)管理和緩解措施、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、持續(xù)安全、安全管理等多項(xiàng)主題。

AUTOSAR

AUTOSAR是由全球汽車(chē)制造商、部件供應(yīng)商及其他電子、半導(dǎo)體和軟件系統(tǒng)公司聯(lián)合建立，各成員保持開(kāi)發(fā)合作伙伴關(guān)系。自2003年起，各伙伴公司攜手合作，致力于為汽車(chē)工業(yè)開(kāi)發(fā)一個(gè)開(kāi)放的、標(biāo)準(zhǔn)化的軟件架構(gòu)。AUTOSAR這個(gè)架構(gòu)有利于車(chē)輛電子系統(tǒng)軟件的交換與更新，并為高效管理愈來(lái)愈復(fù)雜的車(chē)輛電子、軟件系統(tǒng)提供了一個(gè)基礎(chǔ)。此外，AUTOSAR在確保產(chǎn)品及服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)，提高了成本效率。

MISRA

MISRA--作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C編程規(guī)范，其成員包括了大部分歐美汽車(chē)生產(chǎn)商。其核心使命是為汽車(chē)工業(yè)提供服務(wù)和協(xié)助，幫助廠方開(kāi)發(fā)安全的、高可靠性的嵌入式軟件。這個(gè)組織最出名的成果是所謂的MISRA C Coding Standard，這一標(biāo)準(zhǔn)中包括了127條C語(yǔ)言編碼標(biāo)準(zhǔn)，通常認(rèn)為，如果能夠完全遵守這些標(biāo)準(zhǔn)，則你的C代碼是易讀、可靠、可移植和易于維護(hù)的。最近很多嵌入式開(kāi)發(fā)者都以MISRA C來(lái)衡量自己的編碼風(fēng)格，比如著名的uC/OS-II就得意地宣稱自己99%遵守MISRA標(biāo)準(zhǔn)。

總結(jié)

本文對(duì)軟件測(cè)試的兩個(gè)解決方案和軟件測(cè)試相關(guān)的行業(yè)法規(guī)進(jìn)行介紹，希望對(duì)大家了解軟件測(cè)試內(nèi)容有所幫助。

后續(xù)會(huì)結(jié)合測(cè)試的階段，對(duì)測(cè)試計(jì)劃，測(cè)試策略，測(cè)試環(huán)境搭建等方面再做一些討論。

編輯：黃飛

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