時間限制使開發(fā)人員面臨壓力，要求他們在嚴格且在許多情況下不適當?shù)臅r間表內完成項目要求。此外，對嵌入式軟件的可靠性、準確性和性能的期望高于對實時計算的期望。我們還需要考慮運行嵌入式軟件的實際目標硬件的限制。軟件合規(guī)性和認證要求通常由行業(yè)實施，以解決安全問題。

流程標準提供流程、驗證方法和最佳實踐，以確保軟件具有足夠的信心，確保軟件的安全性和質量。其中包括：

DO-178B/C（航空電子設備）

ISO 26262 （汽車）

IEC 62304（醫(yī)療）

IEC 61508（工業(yè)）

EN 50128（導軌）

以及更多

軟件驗證和確認是遵守流程標準的關鍵組成部分。這是一個涉及不同軟件測試技術的過程，這些技術可能嚴格、昂貴且耗時。

采用一種或兩種軟件測試技術不會削減它。在開發(fā)生命周期中使用各種自動化方法將節(jié)省您的時間和金錢。它還將有助于建立無價的可靠性聲譽。

嵌入式軟件開發(fā)的自動化測試方法

自動化對于測試嵌入式軟件至關重要，因為手動方法容易出錯且耗時。讓我們討論一下對您的團隊有幫助的重要自動化測試方法。

靜態(tài)代碼分析

首先，我強烈建議始終使用靜態(tài)代碼分析作為第一種測試方法。執(zhí)行靜態(tài)分析的一個奇妙優(yōu)勢是，您可以在項目的任何階段引入和使用它。即使項目不完整且部分編碼，靜態(tài)代碼分析也是有效的，因為不需要執(zhí)行代碼。

引入靜態(tài)分析的最大挑戰(zhàn)是大量代碼會產生大量警告。將靜態(tài)分析集成到項目中時，建議關注以下幾點：

盡快讓團隊富有成效。

最大限度地減少團隊被所有靜態(tài)分析警告淹沒的機會。

這并不是要貶低這些警告的重要性。但是，大多數(shù)開發(fā)人員無法修復現(xiàn)有或遺留代碼。至少不是立即。

因為有各種編碼合規(guī)性標準（MISRA C：2012、AUTOSAR C++14、SEI CERT、CWE 等）從目標開始。如果安全性是關鍵目標，則啟用所有與安全相關的規(guī)則、禁用不太重要的規(guī)則并啟用內置安全編碼標準之一（如 CERT C/C++）是有意義的。

Dynamic Analysis Methods or Runtime Error Detection

如前所述，一種測試方法是不夠的。僅通過靜態(tài)分析無法識別所有錯誤或缺陷。動態(tài)分析方法或運行時錯誤檢測也是要采用的測試實踐。

此測試應與要求相關聯(lián)。它檢查正在運行的代碼，暴露架構和行為缺陷、其他弱點和/或安全漏洞，包括內存泄漏等。

團隊可以在軟件抽象的各個級別應用這種類型的測試。從測試每個單獨的單元或功能開始，然后集成其他軟件部件。最終軟件測試整個系統(tǒng)或黑匣子。這通常表現(xiàn)在眾所周知的 V 模型軟件生命周期中。

結構代碼覆蓋范圍

在動態(tài)分析方法中，可以應用其他技術的疊加，例如結構代碼覆蓋率。

簡而言之，結構覆蓋是已執(zhí)行和記錄的代碼的標識，目的是確定系統(tǒng)是否已經過充分測試。如果可以確定通過測試用例執(zhí)行已執(zhí)行的代碼，則未覆蓋或未執(zhí)行的代碼將暴露對其他測試的需求。

如果您的合規(guī)性要求是獲得 100% 的代碼覆蓋率，則至少需要通過單元測試和手動測試來執(zhí)行覆蓋率。雖然我們可以繼續(xù)揭示其他測試方法，如回歸、性能、壓力、API、UI、驗收等，但讓我們深入了解嵌入式系統(tǒng)測試的現(xiàn)代部署。

持續(xù)集成和持續(xù)交付

在過去幾年中，持續(xù)集成和持續(xù)交付 （CI/CD） 越來越受歡迎的主題。CI/CD 是夜間集成（將較小的構建單元組合到應用、庫或組件）的軟件開發(fā)實踐，目的是構建可測試的軟件，以便持續(xù)交付和早期檢測構建/集成問題和錯誤。

嵌入式軟件開發(fā)中的 CI/CD 通常受到應用程序開發(fā)所不然的約束。除了目標硬件平臺的物理和計算約束外，還存在合規(guī)性約束。嵌入式軟件市場對生命周期極長的安全性和安全性有獨特的要求。產品可以在市場上保留數(shù)十年。

如今，一些組織將靜態(tài)分析納入其 CI/CD 現(xiàn)代開發(fā)工作流。適應通常圍繞基于 Git 的開發(fā)環(huán)境進行，采用動態(tài)的分支和合并方法，開發(fā)人員可以指定父/引用分支以與其當前開發(fā)分支進行比較，并自動比較和計算增量以進行分析。

因此，無需對整個項目運行分析（這可能需要相當長的時間甚至數(shù)小時），而是可以在最少的文件集上運行。這減少了評估會話和焦點的持續(xù)時間。然后，可以解決和糾正編碼沖突，以實現(xiàn)干凈、安全和可靠的構建。

容器化開發(fā)環(huán)境

另一種類型的現(xiàn)代化來自容器化開發(fā)環(huán)境。開發(fā)工具的容器化部署正在成為嵌入式開發(fā)團隊的面包和黃油。

盡管容器最初是為了解決微服務和基于 Web 的應用程序的部署問題而開發(fā)的，但它們最近在嵌入式團隊中越來越受歡迎。特別是對于使用容器來管理復雜工具鏈的大型團隊。

在管理復雜的開發(fā)環(huán)境時，尤其是在安全關鍵領域，團隊通常會面臨以下挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)很容易通過容器解決：

將整個團隊的升級同步到最新版本的工具，如編譯器、構建工具鏈等。

動態(tài)響應庫或軟件開發(fā)工具包 （SDK） 等的新安全補丁。

確保所有團隊成員的工具鏈和自動化基礎架構 （CI/CD） 的一致性。

能夠對開發(fā)環(huán)境進行版本控制并將其還原，以便為經過特定工具鏈認證的舊版本產品提供服務。

入職和設置新開發(fā)人員。

在下面的示例中，您有 Parasoft C/C++test訪問容器化編譯器 （GNU GCC） 和運行時環(huán)境。有兩個獨立的 Docker 容器，一個用于編譯器和構建工具，另一個用于執(zhí)行環(huán)境（例如，嵌入式 Linux 的剝離版本）。

在此示例中，Parasoft C/C++test 標準可用作基于命令行的工具，適用于容器內部署。它可以與編譯器和構建系統(tǒng)一起打包到一個容器映像中，用于 CI/CD，并部署到開發(fā)人員的桌面以進行本地命令行掃描。下圖顯示了此設置的高級概述。

以下示例可以通過自動化完成，或者每個團隊成員都可以拉取一致的開發(fā)環(huán)境，其中容器化提供以下內容：

開發(fā)環(huán)境版本控制

集中管理和部署

對安全漏洞的即時反應

降低入職成本

了解行業(yè)領導者如何提供安全可靠的軟件

如果您想簡化團隊工作流程、降低成本并縮短上市時間，那么了解嵌入式安全和安保關鍵系統(tǒng)開發(fā)中的挑戰(zhàn)、解決方案和現(xiàn)代方法對您來說非常重要。

審核編輯：郭婷