嵌入式線(xiàn)控駕駛系統開(kāi)發(fā)過(guò)程中設計和測試考慮
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1. 行為建模
模型用來(lái)為單個(gè)子系統(如線(xiàn)控駕駛)的各個(gè)方面規定需求和設計。
一個(gè)典型的系統包括：
* 輸入(如方向盤(pán)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(chē)輪)
* 輸出(方向的改變)
圖2：用控制系統方框圖來(lái)表示反饋控制
圖3：創(chuàng )建一個(gè)系統模型來(lái)表示所需的行為特性
然后，通過(guò)使用基于時(shí)間或基于事件的仿真以及頻域分析等方法，可以執行和分析模型，以確保其滿(mǎn)足需求。例如，一個(gè)線(xiàn)控駕駛系統必須對傳感器故障進(jìn)行響應，并“將高頻響應衰減到3db以下，同時(shí)指令傳輸速率不能低于1.5Mbps”。
圖4A和B*中對線(xiàn)控駕駛系統的建模與仿真,可以確定這些需求是相互沖突的還是有效的。仿真是一個(gè)核心驗證行為，它確?？梢詫?shí)現一個(gè)系統來(lái)滿(mǎn)足這些需求。
圖4：線(xiàn)控駕駛系統
要在產(chǎn)品的芯片上實(shí)現一個(gè)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(mǎn)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(lái)代替設備模型。在線(xiàn)控駕駛的例子中，設備有可能是一輛汽車(chē)，這時(shí)就使用一輛實(shí)際的汽車(chē)。不過(guò)，因為系統并未建立起來(lái)，一個(gè)實(shí)時(shí)或嵌入式平臺將負責運行控制器軟件并與設備進(jìn)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(shí)時(shí)計算機，如多處理器浮點(diǎn)PowerPC或DSP系統，目的在于確定系統對物理汽車(chē)的控制是否如對模型汽車(chē)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(wú)關(guān)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(chǎn)品MCU或DSP，而不是高端PowerPC內核或其他專(zhuān)用高端快速原型硬件中執行軟件。目的是將代碼下載到實(shí)際產(chǎn)品目標之中，以便用物理設備進(jìn)行快速測試。如果執行良好，則控制器不僅看似有效，而且可以在產(chǎn)品中加以實(shí)現。
軟件設計行為包括定點(diǎn)數據規范、實(shí)時(shí)任務(wù)、數據輸入、內建測試和診斷。通過(guò)基于模型的設計，用于算法規范和驗證的同一模型被軟件工程師加以改進(jìn)和約束，作為產(chǎn)品代碼生成過(guò)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(jīng)存在許多年了，但是最近的方法允許進(jìn)行模型測試和結構覆蓋。使用的場(chǎng)景假定是開(kāi)發(fā)人員對控制器施加滿(mǎn)負荷壓力，以便用仿真和覆蓋來(lái)驗證其設計完備性。另一種測試類(lèi)型是故障模式效應分析(Failure Mode Effect Analysis)，用來(lái)確保故障情況下線(xiàn)控駕駛的救生操作，參見(jiàn)圖5*。
圖5：故障模式效應分析用來(lái)確保線(xiàn)控駕駛的救生操作
模型覆蓋用來(lái)評估一個(gè)測試件的累積結果，以確定哪些功能模塊未被執行，或者哪些狀態(tài)未被到達。源代碼語(yǔ)言(如C和C++)中建立了某些類(lèi)型的覆蓋，但現在模型也可以進(jìn)行覆蓋了。這項工作要求C語(yǔ)言所不需要(或不可能有)的新理論和新工具，因為這些語(yǔ)言沒(méi)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(mǎn)足安全關(guān)鍵系統所必需的最嚴格的覆蓋水平?，F在，這種覆蓋在一種基于模型的設計框架和許多需要線(xiàn)控設計的場(chǎng)合中已經(jīng)得到了實(shí)現。
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