1.背景介紹

隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，“上半場(chǎng)電動(dòng)化，下半場(chǎng)智能化”已然成為行業(yè)共識(shí)。與此同時(shí)，汽車智能域控產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、測(cè)試、迭代周期持續(xù)縮短，但軟件的集成度、復(fù)雜度卻日益提高。在汽車產(chǎn)品高速發(fā)展的階段，評(píng)估控制器在復(fù)雜場(chǎng)景下的性能以及穩(wěn)定性，提高可靠性成為各廠商智能化征程的重要一步。

ISO26262針對(duì)軟件資源占用提出了要求，需要在仿真或真實(shí)環(huán)境下對(duì)軟件的堆棧、時(shí)間、內(nèi)存占用、CPU負(fù)載率等進(jìn)行分析，來(lái)保證軟件資源占用的合理性。

圖1 功能安全要求

根據(jù)多家主機(jī)廠、供應(yīng)商的性能痛點(diǎn)交流和項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)引入自動(dòng)化測(cè)試工具可以解決多個(gè)階段的性能問(wèn)題，包含堆棧溢出、任務(wù)超時(shí)、負(fù)載偶發(fā)超負(fù)荷等，并結(jié)合功能安全和ASPICE流程完成測(cè)試體系的搭建。

圖2 項(xiàng)目質(zhì)量挑戰(zhàn)

2.性能測(cè)試解決方案

在底盤(pán)、動(dòng)力、智駕域等產(chǎn)品的性能指標(biāo)評(píng)估上，經(jīng)緯恒潤(rùn)擁有豐富的項(xiàng)目實(shí)施和方案定制經(jīng)驗(yàn)。借助靜態(tài)性能分析套件AbsInt和時(shí)序及資源量測(cè)試工具PROV，實(shí)施覆蓋代碼級(jí)、控制器級(jí)、系統(tǒng)級(jí)的性能分析，完成堆棧、內(nèi)存、時(shí)間、負(fù)載率等核心指標(biāo)測(cè)試，為軟件架構(gòu)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐，有效保障產(chǎn)品質(zhì)量。

圖 2-1 性能測(cè)試整體方案

2.1基于AbsInt的靜態(tài)分析方案

客戶收益

? 在代碼開(kāi)發(fā)、控制器集成階段評(píng)估資源使用率，指導(dǎo)芯片選型和工程優(yōu)化

? 保證軟件的任務(wù)/中斷/函數(shù)等預(yù)留的堆?？臻g和執(zhí)行時(shí)間合理性

? 評(píng)估函數(shù)在最差路徑下的調(diào)用順序和資源用量，分析變量讀寫(xiě)權(quán)限

? 保證控制器內(nèi)存占用率和CPU負(fù)載在閾值范圍內(nèi)，定位性能瓶頸

? 構(gòu)建符合功能安全和 ASPICE 要求的測(cè)試工具鏈，形成性能測(cè)試能力項(xiàng)

測(cè)試內(nèi)容

? 內(nèi)存：分析最差工況的堆棧用量、RAM/ROM/Flash占用率

? 時(shí)間：分析最差工況下的執(zhí)行時(shí)間，保證WCET滿足規(guī)定閾值

? CPU負(fù)載：基于WCET模擬任務(wù)調(diào)度，分析核上負(fù)載和任務(wù)占比

方案特點(diǎn)

? AbsInt自動(dòng)分析遍歷所有工況，結(jié)果涵蓋程序的所有執(zhí)行路徑，無(wú)需設(shè)計(jì)用例

? 分析對(duì)象是二進(jìn)制可執(zhí)行文件，不依靠調(diào)試信息或?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)，無(wú)需依賴源碼

? 分析過(guò)程考慮內(nèi)聯(lián)匯編代碼、庫(kù)函數(shù)調(diào)用、函數(shù)指針、緩存/流水線等行為

? 支持PPC、V850、Tricore、ARM等多種架構(gòu)芯片的堆棧、時(shí)間分析

? 圖形化展示函數(shù)執(zhí)行路徑、占比用量、循環(huán)次數(shù)、變量讀寫(xiě)，指導(dǎo)代碼性能優(yōu)化

? AbsInt擁有認(rèn)證支持包QSK，可支持產(chǎn)品滿足不同級(jí)別功能安全認(rèn)證要求

圖2.1-1 基于AbsInt的分析流程

圖2.1-2 函數(shù)調(diào)用關(guān)系及用量顯示

圖2.1-3 函數(shù)占比用量表（堆棧/時(shí)間）

圖2.1-4 數(shù)據(jù)化表格用量（堆棧、時(shí)間、變量、循環(huán)等）

圖2.1-5 負(fù)載率仿真圖

2.2基于PROV的動(dòng)態(tài)性能測(cè)試

客戶收益

? 可在PIL、HIL、實(shí)車等環(huán)境下進(jìn)行資源分析，支撐產(chǎn)品各階段的質(zhì)量驗(yàn)收

? 監(jiān)測(cè)多工況下的任務(wù)調(diào)度行為和CPU負(fù)載變化，為系統(tǒng)升級(jí)提供優(yōu)化參考

? 保證多任務(wù)和多核運(yùn)行的合理性，規(guī)避優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)、死鎖等時(shí)序問(wèn)題

? 構(gòu)建符合功能安全和ASPICE要求的測(cè)試工具鏈，形成性能測(cè)試能力項(xiàng)

測(cè)試內(nèi)容

? 堆棧：實(shí)時(shí)監(jiān)控待測(cè)接口（任務(wù)、中斷、函數(shù)等）的堆棧變化，并記錄各工況下出現(xiàn)的最大堆棧用量

? 時(shí)間：實(shí)時(shí)監(jiān)控任務(wù)或中斷的IPT、CET、GET、RT等AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)中的時(shí)間參數(shù)，并統(tǒng)計(jì)記錄任務(wù)或中斷的最大執(zhí)行時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間，衡量周期穩(wěn)定性和響應(yīng)實(shí)時(shí)性

? 負(fù)載：實(shí)時(shí)分析各任務(wù)在實(shí)際環(huán)境下的調(diào)度關(guān)系，評(píng)估控制器各核心瞬時(shí)負(fù)載和極限負(fù)載，定位軟件質(zhì)量瓶頸

? 變量：實(shí)時(shí)監(jiān)控共享變量的數(shù)據(jù)變化，追蹤變量讀寫(xiě)、定位異常篡改

方案特點(diǎn)

? 借助PROV時(shí)序和資源量測(cè)試工具進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和分析，還原實(shí)際環(huán)境下的控制器運(yùn)行狀態(tài)，包含堆棧、時(shí)間以及核上負(fù)載率變化

? 支持AUTOSAR、OSEK、POSIX等操作系統(tǒng)和英飛凌、瑞薩等芯片的環(huán)境適配，自定義程度高，項(xiàng)目復(fù)用性強(qiáng)

? 支持CAN、ETH等通信方式，自動(dòng)化監(jiān)控軟件在多種工況下的運(yùn)行情況，具備閾值風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和違規(guī)事項(xiàng)定位功能

? 可自定義設(shè)置全局變量并跟蹤分析，監(jiān)控其在整個(gè)生命周期的變化情況

? 支持多任務(wù)和多核分析，可追蹤定位軟硬件交互情況

? 通過(guò)ISO 26262、IEC 61508等認(rèn)證，可支持產(chǎn)品功能安全認(rèn)證等級(jí)ASIL D

圖2.2-1 基于PROV的動(dòng)態(tài)實(shí)施流程

圖2.2-2 PROV實(shí)時(shí)分析效果圖

圖2.2-3 全局變量監(jiān)控分析

圖2.2-4 任務(wù)調(diào)度甘特圖

通過(guò)以上方案，客戶可實(shí)現(xiàn)針對(duì)堆棧、時(shí)間、內(nèi)存、負(fù)載率的分析，有效驗(yàn)證復(fù)雜控制器的性能，提高軟件的運(yùn)行穩(wěn)定性和質(zhì)量，確保系統(tǒng)功能的正確實(shí)現(xiàn)。

3.測(cè)試能力介紹

經(jīng)緯恒潤(rùn)深耕嵌入式測(cè)試領(lǐng)域十余年，積累了深厚的技術(shù)底蘊(yùn)與豐富的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，能夠針對(duì)客戶特定需求提供定制化的性能測(cè)試咨詢服務(wù)。主要包括：測(cè)試過(guò)程能力建設(shè)、測(cè)試技術(shù)咨詢、測(cè)試工具鏈建設(shè)、第三方測(cè)試服務(wù)等。目前，公司已成功助力多家主機(jī)廠及零部件企業(yè)提升軟件性能與質(zhì)量，為其產(chǎn)品可靠性保駕護(hù)航。