本文翻譯自：Automotive software testing: requirements and best practices
原文作者：Qt Group 市場經(jīng)理 Sebastian Polzin
本篇博文將淺析汽車軟件行業(yè)的前景、汽車軟件行業(yè)的近期發(fā)展、汽車軟件測試相關(guān)的立法規(guī)定，以及推出GUI產(chǎn)品的公司如何利用汽車軟件測試在日益動(dòng)蕩且充滿挑戰(zhàn)的市場中保持競爭力。
汽車軟件行業(yè)前景
預(yù)計(jì)到2030年，汽車軟件市場將迅速增長，預(yù)計(jì)將從2019年的310億美元增加到約800億美元。這意味著整個(gè)市場的復(fù)合年增長率將超過9%，尤其是信息娛樂、網(wǎng)絡(luò)連接、安全性和互聯(lián)服務(wù)的復(fù)合年增長率將達(dá)到9.1%。
這意味著汽車行業(yè)像許多其他行業(yè)一樣，正在經(jīng)歷前所未有的創(chuàng)新、技術(shù)進(jìn)步，以及隨之而來的競爭。雖然汽車及零部件制造商都競相保持盈利，并試圖保持行業(yè)領(lǐng)先地位，但這場交鋒的主戰(zhàn)場發(fā)生在汽車軟件的后臺(tái)，在代碼的字里行間輪番上演。
大多數(shù)人對(duì)于汽車測試的第一印象就是碰撞測試、速度測試和其他機(jī)械干預(yù)的測試。但實(shí)際上，大多數(shù)的汽車測試早在汽車組裝完畢之前就已經(jīng)完成了。
一輛汽車上的零部件大約有3萬個(gè)，由數(shù)十家合作制造車輛的原始設(shè)備制造商（OEM）提供。無論是硬件還是軟件，每個(gè)汽車部件在最終組裝之前都經(jīng)過了數(shù)十萬次測試，在汽車上路之前更是如此。
如今上路的車輛，無論是標(biāo)準(zhǔn)轎車還是高性能車輛，都是由軟件驅(qū)動(dòng)的。一輛2022年生產(chǎn)的汽車可能安裝有多
達(dá)150個(gè)電子控制單元。
電子控制單元
（ECU）是控制汽車某一特定功能的小型計(jì)算機(jī)。在ECU出現(xiàn)之前，機(jī)械系統(tǒng)利用點(diǎn)火時(shí)機(jī)、燃料、空氣和發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)來運(yùn)作。而現(xiàn)在，所有的必要步驟都被編程至ECU內(nèi)部的芯片中。
汽車上一些常見的ECU示例包括關(guān)鍵功能ECU，如發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊（ECM）和制動(dòng)控制模塊（BCM）；或者非關(guān)鍵ECU，如汽車信息導(dǎo)航系統(tǒng)中的ECU，或者控制鎖定和解鎖門、打開窗戶或控制空調(diào)等功能的通用電子模塊（GEM）。
考慮到每個(gè)電子控制單元都在功能上等同于一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，這些ECU模塊必須經(jīng)過嚴(yán)格的軟件測試，以確保它們的功能性、可用性和安全性符合要求。
現(xiàn)實(shí)情況是，傳統(tǒng)的汽車測試既昂貴又耗時(shí)且不易重復(fù)的。多虧了技術(shù)的進(jìn)步，為我們帶來了這個(gè)問題的解決方案：硬件在環(huán)仿真（HIL）和軟件在環(huán)仿真（SIL）測試。
軟件在環(huán)仿真測試通過模擬環(huán)境中測試和驗(yàn)證軟件代碼，能夠消除bug、提高代碼質(zhì)量并顯著縮短構(gòu)建時(shí)間。
在各大汽車品牌和OEM廠商試圖通過不斷創(chuàng)新以奪得競爭優(yōu)勢的背后，真正的交鋒發(fā)生在代碼的字里行間。無論是何種類型的產(chǎn)品（安全、儀表盤、導(dǎo)航系統(tǒng)或其他），軟件在獲準(zhǔn)用于車輛之前都必須經(jīng)過廣泛測試。
軟件測試可隨每個(gè)程序模塊完成后定期進(jìn)行測試，而無需等待最終構(gòu)建
測試可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化并同時(shí)運(yùn)行
測試結(jié)果可共享且易于分析
它可以將軟件開發(fā)與硬件開發(fā)分離，因此軟件制造商可以在不受硬件行業(yè)瓶頸制約的情況下持續(xù)創(chuàng)新
無需要專用的測試臺(tái)（下文中提到的HIL測試則需要此類測試臺(tái)）
SIL測試易于擴(kuò)展、可重復(fù)性高并且比手動(dòng)測試更快
硬件在環(huán)仿真測試，顧名思義，是一種與車輛硬件相關(guān)的測試和驗(yàn)證方法。這些模擬器是最終產(chǎn)品的大致模型，在將真實(shí)的ECU接入測試系統(tǒng)之前，對(duì)其進(jìn)行全面測試。
HIL測試臺(tái)使用來自攝像頭和雷達(dá)等設(shè)備的數(shù)據(jù)輸入并實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)學(xué)仿真模型來模擬實(shí)際的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力學(xué)。一般來說，HIL測試比SIL測試成本更高，也更耗時(shí)，所以要在SIL測試完成之后進(jìn)行。
汽車軟件測試的重要性并非完全是出于道路安全考慮，同時(shí)也需要考慮諸如網(wǎng)絡(luò)安全、OEM的信任度和可靠性，以及汽車品牌健康和形象等其他因素。
當(dāng)然，針對(duì)汽車硬件和軟件組件的測試有著非常嚴(yán)格的規(guī)定。
汽車安全的主要法規(guī)是《道路車輛功能安全》（ISO 26262），這一標(biāo)準(zhǔn)適用于量產(chǎn)乘用車，并為公共汽車、卡車、拖車和半掛車的E/E系統(tǒng)提供指導(dǎo)。
《道路車輛網(wǎng)絡(luò)安全工程》（ISO 21434）
ISO 21434是基于ISO 26262的后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)，但它主要側(cè)重于汽車軟件及子系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)中的網(wǎng)絡(luò)安全。該標(biāo)準(zhǔn)涵蓋風(fēng)險(xiǎn)管理和緩解措施、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、持續(xù)安全、安全管理等多項(xiàng)主題。
AUTOSAR（AUTomotive Open System Architecture），即汽車開放系統(tǒng)架構(gòu)，由全球汽車制造商、零部件供應(yīng)商、服務(wù)提供商及汽車電子、半導(dǎo)體和軟件系統(tǒng)公司建立，目標(biāo)是為汽車ECU創(chuàng)建一個(gè)全球開放且標(biāo)準(zhǔn)化的軟件架構(gòu)。雖然OEM廠商和汽車制造商不需要參與或遵守AUTOSAR架構(gòu)，但許多世界領(lǐng)先的公司都選擇遵循該架構(gòu)進(jìn)行實(shí)踐。
MISRA是一個(gè)汽車安全組織，由供應(yīng)商、工程咨詢公司、靜態(tài)代碼分析師和OEM制造商組成。MISRA編碼標(biāo)準(zhǔn)指南于1998年首次發(fā)布，現(xiàn)已涵蓋基于C和C++編碼語言構(gòu)建的系統(tǒng)。同樣，雖然MISRA是一套非強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，但由于它有助于關(guān)鍵安保系統(tǒng)中安全、可靠和可移植的代碼開發(fā)，所以它仍然被許多行業(yè)廣泛采用。
雖然產(chǎn)品在車輛中的功能（安全關(guān)鍵、機(jī)械、美學(xué)等方面）會(huì)影響所需的安全測試水平，但無論產(chǎn)品如何，軟件測試的最佳實(shí)踐始終如一。
在實(shí)際情況中，您需要考慮的是如何選擇適合某項(xiàng)測試的工具。例如，生產(chǎn)制動(dòng)系統(tǒng)的OEM可能需要復(fù)雜的HIL測試，而信息娛樂或?qū)Ш较到y(tǒng)可能只需要SIL測試。
汽車產(chǎn)品的GUI自動(dòng)化測試
Squish是一款用于跨平臺(tái)桌面端、移動(dòng)端、嵌入式和Web應(yīng)用程序的GUI自動(dòng)化測試工具。在汽車測試方面，Squish通常用于測試導(dǎo)航系統(tǒng)、觸摸面板、儀表盤和前面板。
汽車軟件的用戶界面近年來變得越來越生動(dòng)，動(dòng)畫效果令人眼花繚亂。在這種情況下，從GUI的角度進(jìn)行測試具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)橐曈X元素都在不斷變化，而您需要確保應(yīng)用程序的狀態(tài)和您的測試保持同步。
如果我們從手動(dòng)測試的角度來測試動(dòng)畫，那么測試人員需要手動(dòng)截取屏幕截圖，然后比較指示器是否在正確的位置、顏色是否正確、動(dòng)畫速度是否正確（如果指示器需要按預(yù)期設(shè)定移動(dòng)）。
在Squish的幫助下，我們的目標(biāo)是模擬終端用戶的行為。Squish能夠完全按照終端用戶的方式自動(dòng)與應(yīng)用程序交互（單擊、拖放、觸摸）。Squish還可以截屏以檢查應(yīng)用程序的當(dāng)前狀態(tài)，以及圖像是否按照設(shè)計(jì)和開發(fā)團(tuán)隊(duì)的預(yù)期呈現(xiàn)。
Squish提供的緩解風(fēng)險(xiǎn)的功能包括基于圖像的測試，使用多個(gè)驗(yàn)證點(diǎn)來檢查視覺外觀是否符合預(yù)期。它還支持光學(xué)字符識(shí)別（OCR）引擎，幫助驗(yàn)證文本和數(shù)字是否按預(yù)期顯示在屏幕上。
深圳市優(yōu)飛迪科技有限公司成立于2010年，是一家專注于產(chǎn)品開發(fā)平臺(tái)解決方案與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)的國家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。
十多年來，優(yōu)飛迪科技在數(shù)字孿生、工業(yè)軟件尤其仿真技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)等領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，并在這些領(lǐng)域擁有數(shù)十項(xiàng)獨(dú)立自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。同時(shí)，優(yōu)飛迪科技也與國際和國內(nèi)的主要頭部工業(yè)軟件廠商建立了戰(zhàn)略合作關(guān)系，能夠?yàn)榭蛻籼峁┩暾漠a(chǎn)品開發(fā)平臺(tái)解決方案。
優(yōu)飛迪科技技術(shù)團(tuán)隊(duì)實(shí)力雄厚，主要成員均來自于國內(nèi)外頂尖學(xué)府、并在相關(guān)領(lǐng)域有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，能為客戶提供“全心U+端到端服務(wù)”。
