1、49责任编辑：王莹热门 技术Focus T 2013.4ISO26262标准概述功 能 安 全 标 准 (ISO26262)是 从 电子 a 电 气 及 可 编 程 器 件 功 能 安 全 基 本标 准 IEC615081派 生 出 来 的 主 要 定位 在 汽 车 行 业 中 特 定 的 电 气 器 件 a 电子 设 备 a 可 编 程 电 子 器 件 等 专 门 用 于汽 车 领 域 的 部 件 旨 在 提 高 汽 车 电子 a 电 气 产 品 功 能安 全 的 国 际 标 准2bI S O 2 6 2 6 2从2005年 11月 起 正 式开 始 制 定 经 历 了大 约 6年 左 右
2、的 时间 已 于 2011年 11月 正 式 颁 布 成 为国 际 标 准 b 中 国 也正 在 积 极 进 行 相 应国标的制定 bISO26262主要内容包括：提 供 了 汽车 生 命 周 期 (管 理 研 发 生 产 运行 服 务 拆 解 )和 生 命 周 期 中 必 要的改装活动 b提 供 了 决 定 风 险 等 级 的 具 体风 险 评 估 方 法 (汽 车 安 全 综 合 等 级 ASILs5)b使 用 ASILs方 法 来 确 定 获 得 可接受的残余风险的必要安全要求 b提 供 了 确 保 获 得 足 够 的 和 可接 受 的 安 全 等 级 的 有 效 性 和 确 定 性 措
3、施 b功 能 安 全 受 研 发 过 程 (包 括 具 体要 求 设 计 执 行 整 合 验 证 有效 性 和 配 置 ) 生 产 过 程 和 服 务 流 程以及管理流程的影响 b安 全 事 件 总 是 和 通 常 的 功 能 和质 量 相 关 的 研 发 活 动 及 产 品 伴 随 在 一起 b ISO26262强 调 了 研 发 活 动 和 产 品的安全相关方面 b符合性要求1)如 果 要 宣 称 符 合 ISO26262 那必 须 是 符 合 其 每 个 要 求 除 非 有 如 下情况之一 根 据 ISO26262-2中 对 不 适 用的要求进行安全行为的裁剪 针对不符合项 提出其说明理
4、由 并 对 理 由 根 据 ISO26262-2进 行 评估 2 )所 有 安 全 行 为 的 输 出 物 都 在ISO26262中有明确的规定 b基于ISO 26262功能安全标准的汽车电子系统测试方法(上)Test Method for Automotive Electronics System Based on ISO 26262 (1st Half)杨国青 浙江大学 科学技术研究院(杭州310027) 厉蒋 杭州速玛科技有限公司(杭州310027)杨国青：副研究员，研究方向为嵌入式系统、汽车电子；厉蒋，产品经理，研究方向为机电系统测试。摘要 ：本文针对汽车电子产品功能安全要求，从测试的
5、角度详细分析了ISO 26262标准中的具体要求，包括ISO 26262对测试流程的规定，对硬件集成和测试的规定，对软件集成和测试的规定，以及对产品集成和测试的规定。关键词 ：ISO 26262；汽车电子；测试DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.4.005方法安全等级(ASIL)A B C D1a 需求的分析 + + + +1b 内部和外部接口的分析 + + + +1c 等价类的分析和生成 + + + +1d 边界值的分析 + + + +1e基于知识和经验的错误推导+ + + +1f 功能相关性的分析 + + + +1g一般限制条件以及一般原因的来源和顺序的分
6、析+ + + +1h 环境和用途的分析 + + + +1iISO16750a ISO11452等标准+ + + +1j重要变种的分析(包括最差情况分析)+ + + +方法安全等级(ASIL)A B C D1 功能性测试 + + + +2 故障注入测试 + + + +3 电气测试 + + + +表1 硬件集成测试案例的设计方法表2 硬件安全机制完整性和正确性的测试方法305831JOEE 50责任编辑：王莹热门 技术 Focus T2013.43)下 文 中 出 现 的 列 举 各 测 试 方 法的表中 有不同的序号表示方法 连续的序号 比如1.2.3 所有的 方 法 应 被 用 于 对 应 的
7、 ASIL等 级 如果 出 现 所 列 表 中 之 外 的 方 法 背 用 于 测试 则需要进行说明 b可 选 的 序 号 比 如 1a,1b,1c可 以 选 择 某 个 或 多 个 方 法 进 行 测 试 并 优 先 考 虑 更 高 推 荐 指 数 的 方 法 b 如果 多 个 方 法 被 组 合 选 择 用 于 测 试 则需要进行说明 b4) 针 对 ASIL的 各 级 表 中 的 每个方法都有对应推荐指数 o +p 最高的推荐指数o +p 建议使用o 0p 不 建 议 使 用 或 不 需 使用测试概述ISO 26262-83中 的 第 9章 节 描 述了 o Verificationp
8、的 目 标 a 要 求 和 建议 a 工 作 输 出等 b Verification是用 于 确 保 实 现 与需 求 的 一 致 性 在 安 全 生 命 周 期的 几 个 阶 段 中 都会 用 到 b 包 括 概念 阶 段 a 产 品 开发 阶 段 a 生 成 和运 营 阶 段 b 本 文主 要 描 述 在 产 品开 发 阶 段 中 的 测试 环 节 中 需 要用 到 的 各 种 测 试要求和建议 b测试计划1 ) 在 测 试 执行 前 都 需 要 建立测试计划 其主要包括几部分 测试范围 用于测试的产品内容 测试方法 用于测试的各种方法 测试标准 测试通过或失败的标准 测试环境 如果需要用
9、到各种测 试 环 境 比 如 仿 真 环 境 等 需 要 进行说明 测试工具 用到的各种测试工具 出现异常后的对策 回归策略 在测试对象发生变更 时 指 定 其 如 何 进 行 回 归 测 试 比如 全 部 回 归 a 部 分 回 归 a 和 其 他 测 试案例一起回归等 b2)测 试 计 划 的 制 定 还 需 考 虑 到 以下几个方面 测试方法的完整性 测试对象的复杂度 测试经验 测试技术的成熟性和风险 b测试规格1) 测 试 规 格 需 要 选 择 和 指 定 用于 测 试 的 方 法 并 包 括 测 试 案 例 a 测试数据和测试对象 b2) 每个测试案例需要包括 序号 唯一的I D测
10、试对象的版本号测试对象的条件和配置 针对测 试 对 象 的 不 同 配 置 需 要 选 择 合 理的测试案例进行测试测试环境输入值和顺序期望行为 报刊输出值 a 输出范围 a 功能表现等3) 测 试 案 例 需 要 根 据 测 试 方 法来 分 类 b 针 对 每 个 测 试 方 法 除 了 测试案例外 还需考虑以下几方面 测试环境 相关性 测试资源 b测试执行和测试报告4)按 照 上 述 章 节 中 制 定 的 测 试 计划和测试规格 进行测试的执行 b5)针 对 测 试 结 果 其 测 试 报 告 需包括以下几个方面 测试对象的I D 测试计划和测试规格的引用 测试环境 a 测试工具 a
11、标定数据 测试结果和期望值的符合度 测试通过或失败的结论 如果失 败 还 需 要 指 明 失 败 原 因 和 修 改 建议 针对没有执行的测试案例 说明原因 b表3 硬件级鲁棒性测试方法表4 软件单元测试的方法方法安全等级(ASIL)A B C D1各种环境下的功能测试+ + + +2a 扩展功能测试 O + + +2b 统计测试 O O + +2c 最坏情况测试 O O O +2d 极限测试 + + + +3a 机械测试 + + + +3b 环境测试 + + + +3c 加速寿命测试 + + + +3d 机械耐久性测试 + + + +4 电磁干扰测试 + + + +5 化学测试 + + +
12、+方法安全等级(ASIL)A B C D1a 基于需求的测试 + + + +1b 接口测试 + + + +1c 故障注入测试 + + + +1d 资源利用率测试 + + + +1e模型和代码的比较测试+ + + +32JOEE 51责任编辑：王莹热门 技术Focus T 2013.4ISO26262中的测试阶段ISO26262中 涉 及 到 测 试 的 阶 段 共包 括 o 硬 件 集 成 和 测 试 p a o 软 件 集成 和 测 试 p a o 产 品 集 成 和 测 试 p 这三 部 分 b 下 面 章 节 分 别 介 绍 这 三 部 分的要求和建议 b硬件集成和测试ISO26262中
13、 o Part 5 Product Development Hardware Levelp 针对产 品 开 发 的 硬 件 部 分 提 出 了 专 门 的 集成和测试要求和建议 b 硬 件 集 成 和 测 试 需 要 按 照 安 全计划和验证要求来按计划进行 硬 件 集 成 和 测 试 需 要 按 照 产 品集成和测试计划来进行 针 对 变 更 需 要 按 照 标 准 规 定中 的 变 更 管 理 来 对 测 试 策 略 进 行 影 响分析 测 试 的 设 备 可 以 按 照 国 际 标 准(比 如 ISO17025)或 公 司 标 准 来进行标定 硬 件 集成 测 试 的 测 试案 例 需
14、要 按 照表 1的 方 法 进 行设计 针 对 硬件 安 全 需 求 硬 件 集 成 和 测试 需 要 对 其 安全 机 制 实 现 的完 整 性 和 正 确性 进 行 验 证 其 方 法 如 表 2所示 b 硬 件 集成 和 测 试 需 要按 照 表 3的 方 法 进 行 外 部 压 力 环 境 下的鲁棒性测试 b软件集成和测试软件单元测试软 件 单 元 测 试 是 在 软 件 开 发 过 程中 要 进 行 的 最 低 级 别 的 测 试 活 动 软件 的 独 立 单 元 将 在 与 程 序 的 其 他 部 分相 隔 离 的 情 况 下 进 行 测 试 b ISO26262中规定了其相对应的
15、要求和建议 软 件 单 元 测 试 需 按 照o ISO26262-8 章 节 9中 p 的 验 证 要 求来 有 计 划 的 定 义 和 执 行 b 软 件 单 元 测试 的 对 象 是 具 体 的 软 件 实 现 单 元 在基 于 模 型 的 软 件 开 发 过 程 中 软 件 单元测试的对象是其单元模型 b 软 件 单 元 测 试 需 要 按 照 表 4中列的方法进行 以完成以下目标 检查是否符合软件单元设计的具体要求 检 查 是 否 符 合 软 硬 件 接 口 要求 检查功能是否正确实现 检查是否有异常功能 检查软件实现的鲁棒性 比如错误处理效率等 检查功能所需资源的完整性 b3. 软
16、 件 单 元 测 试 中 的 测 试 案 例需 要 按 照 下 表 5中 的 方 法 进 行 分 析 设计 b4. 软 件 单 元 测 试 中 对 于 需 求 的覆 盖 度 a 代 码 的 覆 盖 度 都 需 要 进 行 衡量 具 体 方 法 如 表 6所 示 b 如 果 覆 盖度不够 还需要增加其他测试案例 b代码的覆盖度都可以借助一些软件工具来实现 如果是基于模型的开发 其软件 单 元 测 试 需 要 利 用 类 似 的 模 型 的 结构化覆盖指标来衡量 如 果 通 过 代 码 的 打 桩 来 进 行测 试 覆 盖 度 的 衡 量 必 须 保 证 打 桩 的代 码 和 正 常 的 代 码
17、的 执 行 功 能 是 一 致的 对于覆盖度衡量目标 都需要给 出 一 个 合 理 理 由 来 表 示 其 不 同 的 级别 对 于 无 法 覆 盖 的 代 码 可 以 通 过检查等其他方法来进行验证 b5. 软 件 单 元 测 试 需 要 尽 可 能 的 在真 实 的 目 标 环 境 上 执 行 如 果 利 用 其他 环 境 则 需 要 评 估 其 与 真 实 环 境 的差 异 a 源 代 码 和 目 标 代 码 的 差 异 分析 设 计 测 试 案 例 以 便 在 接 下 来 的 测试阶段中得到执行 b测试环境的不同 会导致源代码 或 目 标 代 码 的 不 一 致 比 如 不 同 处理
18、器 的 位 数 不 一 样 会 导 致 编 译 后 的目标代码不一致 b表7 软件集成测试方法方法安全等级(ASIL)A B C D1a 基于需求的测试 + + + +1b 接口测试 + + + +1c 故障注入测试 + + + +1d 资源利用率测试 + + + +1c模型和代码的比较测试+ + + +表 5 软件单元测试案例的设计方法方法安全等级(ASIL)A B C D1a 需求分析 + + + +1b 等价类划分 + + + +1c 边界值分析 + + + +1d 错误推导 + + + +表6 软件单元测试覆盖度衡量指标方法安全等级(ASIL)A B C D1a 语句覆盖度 + + +
19、 +1b 分支覆盖度 + + + +1cMC/DC(修正条件/判定覆盖)+ + + +305833JOEE 52责任编辑：王莹热门 技术 Focus T2013.4如果能利用目标环境中的相同处 理 器 来 运 行 软 件 单 元 测 试 案 例 那是 最 有 效 的 但 如 果 不 行 则 可 以 用处 理 器 模 拟 器 来 代 替 否 则 软 件 单 元测试只能在开发系统中进行测试 b软 件 单 元 测 试 可 以 在 不 同的 环 境 中 执 行 比 如 模 型 在 环 测 试(MIL)a 软 件 在 环 测 试 (SIL)a 处 理 器在 环 测 试 (PIL)a 硬 件 在 环 测
20、试 (HIL)等 b在 基 于 模 型 的 开 发 系 统 中 软 件 单 元 测 试 可 以 在 模 型 级 别 进 行 但 模 型 与 代 码 的 执 行 比 较 测 试 必 须 要做 以 保 证 模 型 与 自 动 生 成 的 代 码 的结果一致性 b软件集成和测试软 件 集 成 和 测 试 主 要 对 实 现 的 各软 件 模 块 进 行 集 成 并 验 证 其 嵌 入 式软 件 实 现 是 否 符 合 软 件 架 构 设 计 b 该阶段的要求和建议如下 软 件 集 成 计 划 应 该 描 述 层 次 化的 集 成 单 个 软 件 单 元 进 软 件 组 件 中 直 到 嵌 入 式 软
21、 件 完 全 集 成 并 且 应 该考虑如下 软件集成功能的相互关系 软件集成和软硬件集成的相互关系 b注 意 对 于 基 于 模 型 的 开 发 可以 先 集 成 各 模 型 然 后 对 集 成 好 的 模型 进 行 自 动 代 码 生 成 以 完 成 整 体 软 件的集成 b 软 件 集 成 测 试 根 据 I S O 26262-8:2011第 9章 计 划 定义 并 且 执 行 b软 件 集 成 测 试的 测 试 对 象 是软 件 组 件 b 对于 基 于 模 型 的开 发 测 试 对象 可 以 是 和 软件 组 件 相 关 的模型 b 软 件 集成 测 试 需 要 按照 表 7的 方
22、 法 进行 以 完 成 以下目标 检查集成的软件是否和软件架构设计一致 检查集成的软件是否满足软硬件接口规格 验证功能的正确性 检 查 其 鲁 棒 性 比 如 错 误 检测 a 错误处理机制的有效性 检 查 是 否 有 足 够 的 资 源 来 支持 b 测 试 案 例 需 要 按 照 表 8中 的 方法进行分析设计 b 对 于 软 件 架 构 级 别 的 需 求 测试 覆 盖 度 可 以 用 来 衡 量 测 试 的 完 整性 以 及 用 于 证 明 没 有 设 计 之 外 的 功能 实 现 b 如 果 有 需 要 可 以 增 加 新 的测 试 案 例 或 者 提 供 一 个 合 理 的 理 由
23、说明 b 为 了 评 估 测 试 案 例 的 完 整 性 同 时 确 保 没 有 多 余 的 功 能 根 据 表 9列 出 的 指 标 需 要 衡 量 出 其 结 构 覆 盖率 b 如 果 覆 盖 率 不 够 高 要 么 需 要 添加 额 外 的 测 试 案 例 或 者 提 供 一 个 合理 的 理 由 说 明 b 例 如 结 构 覆 盖 率 的分 析 可 以 用 于 发 现 测 试 案 例 的 不 足 a无 用 代 码 a 无 效 代 码 或 者 多 余 功 能等 b结构覆盖率可以利用工具计算出来 b如果是基于模型的开发 结构覆 盖 率 可 以 通 过 模 型 级 别 的 模 型 结 构覆盖
24、率来统一计算 b 作 为 产 品 发 布 的 一 部 分 嵌入 式 软 件 需 要 被 验 证 其 包 含 设 计 的 所有 功 能 b 如 果 嵌 入 式 软 件 包 含 了 设 计之 外 的 功 能 (比 如 用 于 调 试 的 代 码 )则 这 些 功 能 需 要 被 验 证 是 不 影 响 软 件的 安 全 需 求 的 b 如 果 这 些 设 计 之 外 的功 能 在 真 实 产 品 中 保 证 不 会 被 激 活 执行 那 也 是 符 合 这 个 要 求 的 否 则 删除 这 些 功 能 也 需 要 按 照 需 求 变 更 流程来统一处理 b 软 件 集 成 测 试 需 要 尽 可
25、能 地 在真 实 环 境 中 运 行 如 果 不 行 则 需 要评 估 测 试 环 境 与 真 实 环 境 的 差 异 性 并 针 对 这 些 差 异 在 后 续 的 阶 段 的 真实 环 境 的 测 试 中 设 计 专 门 的 案 例 来 执行 b测试环境的不同 会导致源代码 或 目 标 代 码 的 不 一致 比 如 不 同 处 理 器表8 软件集成测试的测试案例的设计方法表9 集成软件的结构覆盖率的衡量方法表10 验证软件安全需求的测试环境方法安全等级(ASIL)A B C D1a 需求分析 + + + +1b 等价类划分 + + + +1c 边界值分析 + + + +1d 错误推导 +
26、+ + +方法安全等级(ASIL)A B C D1a 功能覆盖率 + + + +1b 函数覆盖率 + + + +方法安全等级(ASIL)A B C D1a硬件在环测试环境+ + + +1b ECU网络环境 + + + +1c 真实车辆 + + + +下转4934JOEE 2013.4Communications & Networks责任编辑：万翀提 示 该 与 节 点 通 信 出 现 故 障 b 当 通 信正 常 主 机 可 采 集 节 点 上 所 测 得 的 温湿度 并在上位机界面上显示 b用户界面如图8所示 b转换器和节点控制器软件设计转 换 器 的 功 能 主 要 包 括 实 现 与
27、上位 机 485通 信 将 上 位 机 的 查 询 信 息耦 合 到 电 力 线 上 同 时 也 将 接 收 来 自电 力 线 上 的 数 据 采 用 Modbus协 议 的形 式 通 过 485传 输 到 上 位 机 上 进 行 数据的综合处理 b节 点 控 制 器 的 功 能 为 辅 助 测 温 装置 检 测 室 内 温 度 并 响 应 主 机 的 查 询控制命令 执行相应的命令操作 b本 软 件 设 计 采 用 的 是 一 呼 一 答 的通 讯 形 式 即 每 个 节 点 皆 有 属 于 自 己图8 上位机软件用户界面图的 机 号 每 次 主 机 同 时 呼 叫 所 有 电 力线 上 的
28、 节 点 控 制 器 但 只 有 符 合 呼 叫机 号 的 分 机 才 会 响 应 该 次 呼 叫 b 转 换器 和 节 点 间 通 过 电 力 线 进 行 数 据 的 交互 b 其 转 换 器 的 软 件 流 程 图 如 图 9所示 b结束语在 系 统 设 计 中 考 虑 了 现 场 遇图9 转换器软件流程图到 的 各 种 实 际 情 况 并 且 对 系 统 进 行相 应 的 设 计 和 完 善 系 统 完 成 了 温 度数 据 采 集 的 基 本 功 能 b 同 时 利 用 电力 线 信 号 传 输 载 体 不 必 对 现 场 重 新布 线 和 规 划 同 时 也 克 服 了 无 线 传
29、输信 号 不 稳 定 的 弊 端 系 统 安 装 简 单 方便 易 于 大 范 围 推 广 b 同 时 该 系 统迎 合 了 关 于 节 能 减 排 的 政 策 要 求 具有 良 好 的 市 场 前 景 和 使 用 价 值 b 克 服传 统 低 压 电 力 线 通 信 方 式 的 缺 点 根据 测 试 结 果 现 场 应 用 效 果 基 本 达 到通 信 要 求 b 同 时 现 有 系 统 上 有 较 多 的模 块 集 成 可 充 分 利 用 现 有 的 技 术 和资 源 增 加 新 功 能 b 本 系 统 对 于 在 低压 电 力 线 上 进 行 数 据 通 信 是 一 种 有 益的 探 索
30、 和 有 较 好 效 果 的 新 技 术 应 用 b对 于 今 后 基 于 系 统 基 本 通 信 功 能 上 的其 他 更 多 功 能 的 扩 展 设 计 应 用 有 一定的参考价值 b参考文献：1 谭浩强.C语言设计M.第2版.北京:清华大学出版社,20002 周亚联.电力线载波通信技术问答M.北京:水利电力出版社,19863 陈维千.电力线载波通道M.北京:水利电力出版社,19834 杨刚.电力线通信技术M.北京:电子工业出版社,20115 齐淑清.电力线通信(PLC)技术与应用M.北京:中国电力出版社,20056 李昌,叶键锋,涂用军.电力线载波通信的集群式防盗报警系统J.单片机与嵌入
31、式系统应用,2008,(6):55-577 何立民.MCS-51单片机应用系统设计技术M.北京:北京航空天大学出版社,1999的 位 数 不 一 样 会 导 致编 译 后 的 目 标 代 码 不 一致 b针对各种测试 需要建立合适的 测 试 环 境 b 比 如 目 标 处 理 器 的 测 试环 境 a 仿 真 处 理 器 的 测 试 环 境 a 开 发测试环境等 b软件集成测试可以利用模型在环 测 试 (MIL)a 软 件 在 环 测 试 (SIL)a处 理 器 在 环 测 试 (PIL)a 硬 件 在 环 测 试(HIL)等测试手段进行测试 b软件安全需求验证本 阶 段 的 目 标 是 验
32、证 嵌 入 式 软 件符 合 软 件 安 全 需 求 其 所 规 定 的 要 求和建议如下 软 件 安 全 需 求 的 验 证 需 要 制 定计划 定义再执行 b 为 了 验 证 嵌 入 式 软 件 实 现 了 软件 安 全 需 求 表 10列 了 所 需 的 测 试 环境 b 注 意 已 有 的 测 试 案 例 例 如 在软件集成测试阶段使用的可以重用 b 对 于 软 件 安 全 需 求 实 现 的 测 试需要在目标硬件平台上完成 b 软 件 安 全 需 求 验 证 的 结 果 需 要考虑下面这些因素来评估 和预期结果一致 软件安全需求的覆盖率 成功或失败的标准 b(未完待续)参考文献：1I
33、EC 61508: Functional Safety of Electrical/Electronic/Programmable Electronic Safety-related SystemsS/OL.http:/zh.wikipedia.org/wiki/IEC_615082 ISO 26262-1:2011, Road vehicles - Functional safety-Part1: VocabularyS3ISO 26262-8:2011, Road vehicles - Functional safety-Part8: Supporting processesS4ISO 26262-2:2011, Road vehicles - Functional safety-Part2: Management of functional safetyS5ISO 26262-9:2011, Road vehicles - Functional safety-Part9: Automotive Safety Integrity Level (ASIL)-oriented and safety-oriented analysesS上接34305849JOEE
