1.背景介紹

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

ISO26262針對軟件資源占用提出了要求，需要在仿真或真實環(huán)境下對軟件的堆棧、時間、內(nèi)存占用、CPU負載率等進行分析，來保證軟件資源占用的合理性。

圖1 功能安全要求

根據(jù)多家主機廠、供應商的性能痛點交流和項目實施經(jīng)驗，通過引入自動化測試工具可以解決多個階段的性能問題，包含堆棧溢出、任務超時、負載偶發(fā)超負荷等，并結(jié)合功能安全和ASPICE流程完成測試體系的搭建。

圖2 項目質(zhì)量挑戰(zhàn)

2.性能測試解決方案

在底盤、動力、智駕域等產(chǎn)品的性能指標評估上，經(jīng)緯恒潤擁有豐富的項目實施和方案定制經(jīng)驗。借助靜態(tài)性能分析套件AbsInt和時序及資源量測試工具PROV，實施覆蓋代碼級、控制器級、系統(tǒng)級的性能分析，完成堆棧、內(nèi)存、時間、負載率等核心指標測試，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

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

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

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

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

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

測試內(nèi)容

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

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

? CPU負載：基于WCET模擬任務調(diào)度，分析核上負載和任務占比

方案特點

? AbsInt自動分析遍歷所有工況，結(jié)果涵蓋程序的所有執(zhí)行路徑，無需設計用例

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

? 分析過程考慮內(nèi)聯(lián)匯編代碼、庫函數(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，指導代碼性能優(yōu)化

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

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/時間）

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

圖2.1-5 負載率仿真圖

2.2基于PROV的動態(tài)性能測試

客戶收益

? 可在PIL、HIL、實車等環(huán)境下進行資源分析，支撐產(chǎn)品各階段的質(zhì)量驗收

? 監(jiān)測多工況下的任務調(diào)度行為和CPU負載變化，為系統(tǒng)升級提供優(yōu)化參考

? 保證多任務和多核運行的合理性，規(guī)避優(yōu)先級反轉(zhuǎn)、死鎖等時序問題

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

測試內(nèi)容

? 堆棧：實時監(jiān)控待測接口（任務、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

? 時間：實時監(jiān)控任務或中斷的IPT、CET、GET、RT等AUTOSAR標準中的時間參數(shù)，并統(tǒng)計記錄任務或中斷的最大執(zhí)行時間和響應時間，衡量周期穩(wěn)定性和響應實時性

? 負載：實時分析各任務在實際環(huán)境下的調(diào)度關(guān)系，評估控制器各核心瞬時負載和極限負載，定位軟件質(zhì)量瓶頸

? 變量：實時監(jiān)控共享變量的數(shù)據(jù)變化，追蹤變量讀寫、定位異常篡改

方案特點

? 借助PROV時序和資源量測試工具進行實時數(shù)據(jù)采集和分析，還原實際環(huán)境下的控制器運行狀態(tài)，包含堆棧、時間以及核上負載率變化

? 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，項目復用性強

? 支持CAN、ETH等通信方式，自動化監(jiān)控軟件在多種工況下的運行情況，具備閾值風險預警和違規(guī)事項定位功能

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

? 支持多任務和多核分析，可追蹤定位軟硬件交互情況

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

圖2.2-1 基于PROV的動態(tài)實施流程

圖2.2-2 PROV實時分析效果圖

圖2.2-3 全局變量監(jiān)控分析

圖2.2-4 任務調(diào)度甘特圖

通過以上方案，客戶可實現(xiàn)針對堆棧、時間、內(nèi)存、負載率的分析，有效驗證復雜控制器的性能，提高軟件的運行穩(wěn)定性和質(zhì)量，確保系統(tǒng)功能的正確實現(xiàn)。

3.測試能力介紹

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