基于模型的设计开发中的功能安全v2

简介：
本文章探讨在基于模型设计开发中如何实现和确保功能安全，特别聚焦于V2版本更新所带来的挑战与解决方案。 ISO 26262是国际标准化组织（ISO）于2011年发布的针对道路车辆功能安全的标准，它涵盖了汽车电子系统的整个生命周期的安全要求。基于模型的设计（MBD, Model-Based Design）是一种设计方法论，允许工程师通过使用模型而非传统的手写代码来开发复杂的嵌入式系统。MathWorks提供了一系列工具，并举办了研讨会以帮助工程师掌握如何在基于模型的设计中满足ISO 26262的要求。 ISO 26262标准共分10个部分，涵盖了产品开发的所有阶段，包括安全生命周期的概念、风险管理、功能安全评估和软硬件开发等。其中第5部分专门讨论了软件产品的开发流程，这包括软件开发流程、需求规范、架构设计以及单元测试等多个环节。 基于模型的设计方法适用于软件与硬件的协同开发，在早期设计阶段就能发现并解决问题，从而提高效率，缩短产品上市时间，并降低成本。在这一过程中，工程师可以使用MATLAB、Simulink和Stateflow等工具进行算法建模、需求追溯、规范检查以及代码生成等工作。 ISO 26262要求从需求到实现的每个开发阶段都要有明确的标准流程。基于模型的设计能够提供双向的需求管理功能，确保所有需求都被准确地跟踪并验证。例如，Simulink Requirements可以用来进行需求管理和与Simulink和Stateflow模型建立双向链接。 在规范检查方面，MathWorks提供的Simulink Check工具用于静态分析模型设计的代码风格、复杂度及标准符合性等，并且能够确保遵循MISRAC编码规则。同时，通过使用Simulink Design Verifier进行形式化验证来证明某些属性的设计正确性。 产品级代码生成是基于模型开发的关键环节之一，即从模型直接产生嵌入式系统的C语言代码。这一过程减少了人为错误的可能性并且可以通过工具如Simulink Real-Time执行硬件在环（HIL）测试以进一步确保功能安全性。 硬件在环仿真是一种通过将实时模拟环境与物理设备相结合来验证电子控制单元性能的方法，这通常用于SIL、PIL和HIL等不同层面的软件测试。此外，Simulink Test工具支持基于需求的测试以及结构覆盖分析以保证全面性。 最后，利用Simulink Project结合SVN或Git版本控制系统可以有效管理项目及变更历史记录，确保开发过程中的透明度、可追溯性和规范性。这些流程和工具的应用有助于生产满足功能安全标准的汽车电子控制系统，并对工程师来说至关重要。