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故障注入测试（Fault Injection Test）方法

2023-11-04

这周新一篇技术文章来袭，今天要分享的技术文章是《故障注入测试（Fault Injection Test）方法》

过去只被归类为机械装置的汽车，现在变成了包括许多电子控制装置在内的尖端产品。最近上市的汽车上基本上都搭载了100个以上的控制器，由此也增加了过去没有发生过的与HW及SW有关的问题。2007年10月20日，在美国发生了一起因丰田凯美瑞（Camry）的突然加速而导致人员伤亡的事故。嵌入式软件专家迈克尔•巴教授分析该事故原因并发表了Report，该教授在Report中指出该汽车软件源代码存在缺陷，但整个系统中却没有应对该缺陷的设计，次缺陷最终对Throttle Valve控制产生了影响，导致汽车突然加速。最终该Report在法庭上被采纳为证据，当时丰田被处罚款12亿美元，召回费用24亿美元，赔偿消费者16亿美元。
这里的主要内容是，所有控制器都必须对缺陷进行Fail -Safe设计，故障注入测试(Fault Injection Test)则是验证这些Fail-Safe功能的方法。Fault具有HW和SW两种类型，并具有验证系统Fail Safe[1]功能的特点。故障注入测试(Fault Injection Test)是评价控制器系统可靠性的重要方法，在ISO 26262[2]的软件及硬件开发阶段的测试方法(Part5, 6)和系统开发阶段的测试方法(Part4)中均有所规定。

Fail Safe[1] : 系统发生故障而导致运转错误或性能下降时，为维持主要功能，防止Error（要求的动作和偏差）发展为Failure（功能运行失败）而进行的设计。ISO 26262[2]: ISO 26262或汽车功能安全国际标准是为有效防止因汽车搭载的E/E (Electric & Electronic) 系统错误而发生事故，由ISO制定的汽车功能安全国际标准。

测试方法按以下顺序进行：

1.根据Fault对象生成Fault根据Fault对象选定类型，并据此确定发生时间和发生次数，生成Fault。
在这里插入图片描述
图1 Fault生成方法

2. 监控系统发生Fault时的运行状态

按照制定的Fault方法，监控运行中的Target系统发生Fault时的动作状态。
在这里插入图片描述
图 2 防止生成Failure策略
在这里插入图片描述

3. 测试结果

通过2次运行状态监测，发生与Task schedule相关的Fault及CPU 寄存器、软件组件、变量污染和代码变异、Bit Flip、内存不足等Fault时，系统中检测出Error后，如转换到Safe State则为正常;若处于Failure状态，则有可能导致错误操作及性能下降，故应重新设计Fail-Safe，修改至不再发生Failure

正如前面所说，如果车辆系统发生严重错误，人的生命和财产将遭受巨大损失。 为了预防这些缺陷，需通过故障注入测试充分测试系统的Fail-Safe功能，确保安全性。

青岛硕索福特科技有限公司的FIT故障注入测试工具将为您提供在进行测试时所需的所有功能，为您的软件安全保驾护航，关于FIT的更多信息请关注往期文章→故障注入测试自动化工具FIT

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