嵌入式線控駕駛系統(tǒng)開發(fā)過程中設計和測試考慮
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1. 行為建模
模型用來為單個子系統(tǒng)(如線控駕駛)的各個方面規(guī)定需求和設計。
一個典型的系統(tǒng)包括：
* 輸入(如方向盤傳感器)
* 控制器或DSP模型
* 設備模型(直流馬達、齒條和小齒輪、車輪)
* 輸出(方向的改變)
圖2：用控制系統(tǒng)方框圖來表示反饋控制
圖3：創(chuàng)建一個系統(tǒng)模型來表示所需的行為特性
然后，通過使用基于時間或基于事件的仿真以及頻域分析等方法，可以執(zhí)行和分析模型，以確保其滿足需求。例如，一個線控駕駛系統(tǒng)必須對傳感器故障進行響應，并“將高頻響應衰減到3db以下，同時指令傳輸速率不能低于1.5Mbps”。
圖4A和B*中對線控駕駛系統(tǒng)的建模與仿真,可以確定這些需求是相互沖突的還是有效的。仿真是一個核心驗證行為，它確?？梢詫崿F(xiàn)一個系統(tǒng)來滿足這些需求。
圖4：線控駕駛系統(tǒng)
要在產品的芯片上實現(xiàn)一個可以工作的解決方案，設備模型還不夠精確，處理能力也不滿足要求，因此建模本身并不能提供完整的解決方案。
快速原型對于克服這些缺陷非常有用，因為它用物理設備來代替設備模型。在線控駕駛的例子中，設備有可能是一輛汽車，這時就使用一輛實際的汽車。不過，因為系統(tǒng)并未建立起來，一個實時或嵌入式平臺將負責運行控制器軟件并與設備進行交互作用。
有兩種形式的快速原型：功能性快速原型和目標性快速原型。功能性原型使用一臺功能強大的實時計算機，如多處理器浮點PowerPC或DSP系統(tǒng)，目的在于確定系統(tǒng)對物理汽車的控制是否如對模型汽車的控制一樣好。如果真的是這樣，則設備模型的不精確性就顯得無關緊要，并且控制策略也得到了驗證。
目標性快速原型在相同或相似的產品MCU或DSP，而不是高端PowerPC內核或其他專用高端快速原型硬件中執(zhí)行軟件。目的是將代碼下載到實際產品目標之中，以便用物理設備進行快速測試。如果執(zhí)行良好，則控制器不僅看似有效，而且可以在產品中加以實現(xiàn)。
軟件設計行為包括定點數(shù)據(jù)規(guī)范、實時任務、數(shù)據(jù)輸入、內建測試和診斷。通過基于模型的設計，用于算法規(guī)范和驗證的同一模型被軟件工程師加以改進和約束，作為產品代碼生成過程的一部分。
4. 模型測試
與將模型部署到硬件上去編譯和集成相比，在桌面計算機上測試模型具有更大的優(yōu)勢?；谠创a的測試已經存在許多年了，但是最近的方法允許進行模型測試和結構覆蓋。使用的場景假定是開發(fā)人員對控制器施加滿負荷壓力，以便用仿真和覆蓋來驗證其設計完備性。另一種測試類型是故障模式效應分析(Failure Mode Effect Analysis)，用來確保故障情況下線控駕駛的救生操作，參見圖5*。
圖5：故障模式效應分析用來確保線控駕駛的救生操作
模型覆蓋用來評估一個測試件的累積結果，以確定哪些功能模塊未被執(zhí)行，或者哪些狀態(tài)未被到達。源代碼語言(如C和C++)中建立了某些類型的覆蓋，但現(xiàn)在模型也可以進行覆蓋了。這項工作要求C語言所不需要(或不可能有)的新理論和新工具，因為這些語言沒有功能模塊或狀態(tài)這樣的構造。
修改條件/決策覆蓋(MC/DC)被FAA(美國聯(lián)邦航空管理局)認為是滿足安全關鍵系統(tǒng)所必需的最嚴格的覆蓋水平?，F(xiàn)在，這種覆蓋在一種基于模型的設計框架和許多需要線控設計的場合中已經得到了實現(xiàn)。
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