汽車軟件測試包括哪些內(nèi)容

在汽車研發(fā)過程中，為了保證汽車的技術特性、可靠性、耐久性和環(huán)境適應性，需要做大量的試驗。比如：車軟硬件開發(fā)與測試、汽車EMC測試、新能源動力測試、可靠性設計及測試、整車三高測試、以太網(wǎng)開發(fā)與測試等。由于汽車需在不同的道路、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算，必須經(jīng)過試驗證實。在實際使用環(huán)境中、專用試驗場中或室內(nèi)試驗臺上，按照預定程序?qū)ζ嚮蚱淞悴考?、材料等進行的試驗。

隨著科學技術的進步。造車技術不斷提升，汽車測試技術也在飛速發(fā)展。這些試驗都是保證我們的車能安全、穩(wěn)定、可靠行駛的必要條件。今天我們聊一下汽車軟件測試。

現(xiàn)在大多數(shù)人對于汽車測試的第一印象就是碰撞測試、速度測試和其他機械干預的測試。但實際上，大多數(shù)的汽車測試早在汽車組裝完畢之前就已經(jīng)完成了。

一輛汽車上的零部件大約有3萬個，由數(shù)十家合作制造車輛的原始設備制造商提供。無論是硬件還是軟件，每個汽車部件在最終組裝之前都經(jīng)過了數(shù)十萬次測試，在汽車上路之前更是如此。

汽車軟件測試

如今上路的車輛，無論是標準轎車還是高性能車輛，都是由軟件驅(qū)動的。在以往較為原始的市售車型，其車身上至少布置有70至80個電子控制單元，而在發(fā)展更深入的智能汽車上，可能甚至配備有多達200至300個電子控制單元。

電子控制單元（ECU）是控制汽車某一特定功能的小型計算機。在ECU出現(xiàn)之前，機械系統(tǒng)利用點火時機、燃料、空氣和發(fā)動機旋轉(zhuǎn)來運作。而現(xiàn)在，所有的必要步驟都被編程至ECU內(nèi)部的芯片中。

汽車上一些常見的ECU示例包括關鍵功能ECU，如發(fā)動機控制模塊（ECM）和制動控制模塊（BCM）；或者非關鍵ECU，如汽車信息導航系統(tǒng)中的ECU，或者控制鎖定和解鎖門、打開窗戶或控制空調(diào)等功能的通用電子模塊（GEM）。

考慮到每個電子控制單元都在功能上等同于一臺微型計算機，這些ECU模塊必須經(jīng)過嚴格的軟件測試，以確保它們的功能性、可用性和安全性符合要求。

現(xiàn)實情況是，傳統(tǒng)的汽車測試既昂貴又耗時且不易重復的。多虧了技術的進步，為我們帶來了這個問題的解決方案：硬件在環(huán)仿真（HIL）和軟件在環(huán)仿真（SIL）測試。

軟件在環(huán)仿真（SIL）測試

軟件在環(huán)測試，也稱SIL測試，是指在PC機上測試嵌入式軟件、算法或整個控制回路，無論有無環(huán)境模型，因此也無需ECU硬件。事實上，SiL測試是汽車軟件測試不可分割的一部分。嵌入式系統(tǒng)的源代碼在PC機上編譯執(zhí)行，然后在PC機上進行測試。

軟件在環(huán)測試的最大優(yōu)勢是，可以盡早地識別系統(tǒng)漏洞和錯誤。這不僅能幫助快速修復系統(tǒng)，而且因此減少了開發(fā)時間并將開發(fā)成本保持在最低限度。

術語“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，因為一些被測系統(tǒng)，特別是在模塊測試中，不需要閉環(huán)控制回路。

SIL的優(yōu)點包括：

軟件測試可隨每個程序模塊完成后定期進行測試，而無需等待最終構建.

測試可以實現(xiàn)自動化并同時運行。

測試結果可共享且易于分析。

它可以將軟件開發(fā)與硬件開發(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。

無需要專用的測試臺（下文中提到的HIL測試則需要此類測試臺）。

SIL測試易于擴展、可重復性高并且比手動測試更快。

硬件在環(huán)仿真（HIL）測試

硬件在環(huán)仿真（Hardware-in-the-Loop，簡稱HIL）是真的控制器連接假的被控對象，以一種高效低成本的方式對控制器進行全面測試。它是一種用于復雜設備控制器的開發(fā)與測試技術，通過接入真實的控制器，采用或者部分采用實時仿真模型來模擬被控對象和系統(tǒng)運行環(huán)境，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的仿真測試。

實時仿真硬件（也稱HIL測試機柜）就是要盡可能逼真地模擬真實被控對象，以有效地“欺騙”控制器，讓控制器以為它正在控制一個真實的被控對象。

為什么要做HIL測試？開發(fā)出車載控制器后，直接把該控制器放到車上進行路試不可以嗎？主機廠對控制器做HIL測試的原因如下：

1.安全。試想：在路試過程中，車速180km/h，轉(zhuǎn)向過程中ESP車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)失效，將會發(fā)生什么？控制器如果沒有經(jīng)過全面的測試，直接去控制真實被控對象，可能會發(fā)生事故。HIL臺架能輔助工程師對測試結果分析驗證，故障再現(xiàn)，提高測試驗證及分析手段。

2.低成本。如果不采取HIL自動化測試，人工路測情況下，需要很大的路測工程師及車輛，在一定程度上大大增加了研發(fā)開支及風險，HIL臺架在確保測試全面可靠的前提下，能夠有效縮短測試周期，降低測試人工及物料成本。

3.測試覆蓋度。HiL測試覆蓋度越高，后期路試測試項目就越低，HiL 自動化測試服務包括一套完整的 HiL 自動化測試用例、自動化測試程序、自動化測試報告、測試問題記錄，進而保證 HiL 測試的高效進行，測試覆蓋度越高，控制器在整車測試、路測過程中風險及成本越低。

HIL測試目的是對控制系統(tǒng)進行全面的深入的功能測試、故障測試、總線診斷測試，自動化測試，并輔助工程師對測試結果分析驗證，故障再現(xiàn)， 提高測試驗證及分析的手段。

汽車軟件測試相關法規(guī)

當然，針對汽車硬件和軟件組件的測試有著非常嚴格的規(guī)定。

《道路車輛功能安全》（ISO 26262）

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

《道路車輛網(wǎng)絡安全工程》（ISO 21434）

ISO 21434是基于ISO 26262的后續(xù)標準，但它主要側(cè)重于汽車軟件及子系統(tǒng)設計和開發(fā)中的網(wǎng)絡安全。該標準涵蓋風險管理和緩解措施、風險評估、持續(xù)安全、安全管理等多項主題。

AUTOSAR

AUTOSAR是由全球汽車制造商、部件供應商及其他電子、半導體和軟件系統(tǒng)公司聯(lián)合建立，各成員保持開發(fā)合作伙伴關系。自2003年起，各伙伴公司攜手合作，致力于為汽車工業(yè)開發(fā)一個開放的、標準化的軟件架構。AUTOSAR這個架構有利于車輛電子系統(tǒng)軟件的交換與更新，并為高效管理愈來愈復雜的車輛電子、軟件系統(tǒng)提供了一個基礎。此外，AUTOSAR在確保產(chǎn)品及服務質(zhì)量的同時，提高了成本效率。

MISRA

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

總結

本文對軟件測試的兩個解決方案和軟件測試相關的行業(yè)法規(guī)進行介紹，希望對大家了解軟件測試內(nèi)容有所幫助。

后續(xù)會結合測試的階段，對測試計劃，測試策略，測試環(huán)境搭建等方面再做一些討論。

編輯：黃飛

?