近年来,智能网联汽车行业已经进入飞速发展的轨道,“软件定义汽车"已经成为业内人士的共识,同时也将面临着功能安全、网络安全等多重挑战。本文通过对相关标准中测试要求的介绍,探讨汽车功能安全测试的测试方法。
软件安全测试内容及方法
根据软件开发V模型,软件安全详细设计完成之后,需要进行相应的软件验证,集成及测试等内容,即V模型右边内容,具体包括:软件单元测试,软件集成和测试,软件安全要求验证。具体如下图所示:
软件安全验证方法
ISO 26262-6:2018针对软件单元验证、集成验证、嵌入式软件验证这三部分内容分别进行了阐述,并根据不同的ASIL等级对其验证方法进行推荐:
上面列举的三类测试,虽然它们属于软件开发V模型不同测试层级,但很多测试方法是共通的,例如基于需求的测试、接口测试、故障注入测试等等。
为更好地理解,我们可以从测试类型的角度,将以上测试方法分为:
• 静态分析(Static Analysis)
• 动态分析(Dynamic Analysis)
对于功能安全软件安全测试、软件单元验证、集成验证、嵌入式软件验证对应测试类型如下:
• 单元验证:静态分析 + 动态分析,静态为主
• 集成验证:静态分析 + 动态分析,动态为主
• 嵌入式软件验证:动态分析
下面,对于静态分析和动态分析进行详细说明:
静态分析
静态测试属于最基本的测试,是指不用执行程序的测试,它主要采取代码走查、技术评审、代码审查等方法对软件产品进行测试,主要包括以下内容:
软件/代码是否满足相关质量标准?
─ 走查,结对编程,检查
─ 控制流分析
─ 数据流分析
─ 静态代码分析
除不同类型的人为分析检查外,静态分析最重要内容为静态代码分析,主要目的是检查代码编写是否符合特定的编程规则。对于大部分车辆控制器代码而言,静态代码分析,即C代码静态分析(如果基于模型开发,则是自动生成的代码),主要是保证代码满足MISRA C(Motor Industry Software Reliability Association, 汽车工业软件可靠性协会)相关的要求。
静态代码分析一般可以直接采用自动化检测软件,例如SIMULINK、 Model Advisor; Vector、 VectorCAST; Perforce、Helix QAC等,通过配置代码检测规则,然后导入源文件进行自动化分析,如果不满足相关要求,则需要对代码进行修改,直至满足为止。
动态分析
动态分析是指实际运行程序,并通过观察程序运行的实际结果来发现错误的软件测试技术,它包括了以下几个方面:
①软件/代码是否做了它应该做的?
─ 基于需求测试─ 接口测试─ 背靠背测试
②软件/代码是否做了它不应该做的?
─ 鲁棒性测试
③软件/代码是否足够?
─ 结构覆盖性测试
重要的动态测试包括:
【基于需求测试】
基于分配的安全需求和测试环境,制定安全测试用例,测试用例一般包括5个关键参数,即: 初始状态或前提条件,数据设置、输入、预期输出、实际输出。
【接口测试】
不同软件层次接口,包括信号名称、数目、数据类型、范围测试。
【故障注入测试】
即鲁棒性测试,故障注入测试主要目的是验证系统设计、软件设计过程所提出安全机制或安全措施的有效性,通过在特定位置注入错误,包括错误的数值、方向、频率等,对系统功能安全机制响应时间、诊断覆盖等内容进行验证。
【背靠背测试】
基于模型设计的测试,验证模型和生成的代码的一致性,即采用相同的测试用例,同时输入模型和生成的代码进行执行,对二者输出结果进行比较,一致则通过,否则存在不一致。
除基本测试方法外,ISO 26262-6:2018对不同阶段的软件安全测试环境也有相应的要求:
单元验证及集成验证:基于开发环境的软件测试,包括模型在环、软件在环、处理器在环、硬件在环。
嵌入式软件验证:硬件在环或车辆
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