MATLAB EXPO 2015 Japan 次世代モデルベース検証ソリューションでテスト・デバッグ改善

Size: px

Start display at page:

Download "MATLAB EXPO 2015 Japan 次世代モデルベース検証ソリューションでテスト・デバッグ改善"

ひとおきちや
5 years ago
Views:

1 次世代モデルベース検証ソリューションでテストデバッグ改善 MathWorks Japan アプリケーションエンジニアリング部 ( 制御 ) リャンティファニー 2015 The MathWorks, Inc. 1

2 アジェンダはじめに検証作業におけるチャレンジ & 新しいソリューションまとめ 2

3 モデルベースデザイン / 開発 (MBD) が量産制御ソフト開発に求められる背景課題解決策効果ソフト規模の巨大化検証項目の増加開発期間の維持短縮モデル & シミュレーションを通じた設計検証の前倒しコード自動生成ツールや検証ツールを用いた省力化早期の制御仕様確定開発効率向上ソフト信頼性向上品質価格納期 2011 経済産業省資料より引用 3

ソフト単体検証ソフト統合検証 Simulink Design Verifier TM 実行時エラー検出による不具合混入防止 Simulink

4 MBD 開発時に実行できる検証作業仕様通り誤り無く動作するモデルを作成する ( 各検証作業の詳細説明については講演資料の付録をご参照ください ) 制御設計検証実機検証 Simulink Verification & Validation TM 要求リンクによるトレーサビリティ確保実装統合設計検証実装単体設計検証ソフト単体検証ソフト統合検証 Simulink Design Verifier TM 実行時エラー検出による不具合混入防止 Simulink Verification & Validation カバレッジ測定によるヌケモレ発見コード生成 Simulink Design Verifier フルカバレッジテスト生成によるテスト品質向上 4

MBD 開発時に実行できる検証作業仕様通り誤り無く動作するソフトを作成する ( 各検証作業の詳細説明については講演資料の付録をご参照ください ) 制御設計検証実装統合設計検証実装単体設計検証ソフト単体検証ソフト統合検証実機検証 Embedded Coder / Simulink Report

5 MBD 開発時に実行できる検証作業仕様通り誤り無く動作するソフトを作成する ( 各検証作業の詳細説明については講演資料の付録をご参照ください ) 制御設計検証実装統合設計検証実装単体設計検証ソフト単体検証ソフト統合検証実機検証 Embedded Coder / Simulink Report Generator TM / Simulink Verification & Validation コード生成レポートによるトレーサビリティ確保 Embedded Coder モデルコード等価性検証による動作保証性能評価コード生成 Polyspace Code Prover TM 静的解析によるソフト全体の信頼性確保 5

6 新しい検証ソリューション制御設計検証実機検証 GUI/HMI ブロックを提供する Dashboard ライブラリ実装統合設計検証実装単体設計検証ソフト単体検証ソフト統合検証テスト自動化や一元管理ツール Simulink Test TM 信号依存関係の分析機能モデルスライサーコード生成 6

7 新しい検証ソリューション制御設計検証実機検証 GUI/HMI ブロックを提供する Dashboard ライブラリ実装統合設計検証実装単体設計検証ソフト単体検証ソフト統合検証テスト自動化や一元管理ツール Simulink Test TM 信号依存関係の分析機能モデルスライサーコード生成 R2015a Simulink 新機能 7

8 モデルテストの操作における課題 & ソリューション課題パラメータ調節や信号確認用の GUI を作りたい解決策 Dashboard ライブラリの GUI/HMI ブロックを使用し直感的な表示パラメータ調節を実現する Test Engineer 現場のエンジニアにとって GUI の作成が大変 8

9 Dashboard ブロックライブラリ利用例 Door Lock 制御ロジックの動作確認モデル GUI HMI コンポーネントを用いてパラメータ調節信号確認をより簡単直感的に車速エンジンエアバッグ左ドアロック位置右ドアロック位置ドアロック要求信号ドアロック異常信号エアバッグ車速ドアロック要求信号 9

10 Dashboard ブロックライブラリモデル内 GUI/HMI で直感的な表示パラメータ調節が実現可能信号表示パラメータ調節用 UI コンポーネントを提供モデル内 Scope ランプノブゲージスイッチ 10

11 新しい検証ソリューション制御設計検証実機検証 GUI/HMI ブロックを提供する Dashboard ライブラリ実装統合設計検証実装単体設計検証ソフト単体検証ソフト統合検証テスト自動化や一元管理ツール Simulink Test 信号依存関係の分析機能モデルスライサーコード生成 R2015a 新製品 11

12 テストモデルの作成管理における課題 & ソリューション課題サブシステムだけテストしたい解決策 Simulink Test のテストハーネスを使用し単体統合テストをシームレスにロジックモデルとテストモデルを紐付けて管理したい Design Engineer 修正の二重作業や手修正による修正の抜け漏れリスクを無くしたい 12

13 Simulink Test テストハーネス利用例ギアシフト制御サブシステムのテストハーネスを作成テストハーネスを用いてハーネスモデルの作成関連付けをより簡単にエンジン制御トランスミッション制御車両プラントモデルギアシフト制御テストハーネステスト入力ギアシフト制御 13

14 テストハーネス単体統合テストをシームレスにしますテストハーネスモデル全体サブシステム単体参照モデル用テストハーネスモデルを作成関連付け実行テスト対象解析複数テストハーネスを作成管理可能様々なテスト入出力ブロックを設定可能テストハーネスはメインモデルに同期修正内容を自動で反映メインモデル Data Store Memory に対応 SIL/PIL に対応 14

15 テスト入力信号の作成における課題 & ソリューション課題シナリオベースでテスト入力信号を作成したい解決策 Simulink Test のテストシーケンスブロックを使用し複雑なテストパターンを簡単に作成できる Design Engineer 15

16 Simulink Test テストシーケンスブロック利用例ギアシフト制御のテスト入力や信号検証を定義複雑な入力パターン検証項目を定義可能テスト入力検証項目 16

17 テストシーケンスブロック複雑なテストパターンを簡単に作成できます状態遷移表を用いて複雑なテストパターンを作成可能プラント出力や内部状態を入力として受け取ってテストパターンを切り替え可能 ( 動的タイミングチャート ) 診断 (assert) 挿入による信号チェック不具合検証が可能 17

18 テストケースの作成管理実行における課題 & ソリューション課題膨大なテストを自動化したいテスト項目を管理再利用したい解決策 Simulink Test のテストマネージャを使用しテスト実行や合否判定とレポート作成の自動化が可能 Test Engineer 結果をレポートに纏めるのが大変テストの結果レポートを見たい Manager 18

19 テストマネージャー複数テストを自動実行して合否レポートを作成可能複数テストを統合管理バッチ処理による一括テスト実行テスト対象としてモデル全体 or テストハーネスを指定可能テスト結果レポート作成 Excel からの信号読み込みに対応テスト時パラメータ上書きテスト用コールバック処理 MIL/SIL/PIL に対応 19

20 新しい検証ソリューション制御設計検証実機検証 GUI/HMI ブロックを提供する Dashboard ライブラリ実装統合設計検証実装単体設計検証ソフト単体検証ソフト統合検証テスト自動化や一元管理ツール Simulink Test 信号依存関係の分析機能モデルスライサーコード生成 R2015a Simulink Design Verifier 新機能 20

21 大規模なモデルのレビューデバッグにおける課題 & ソリューション課題この信号は上流のどこで計算されている? 解決策 Simulink Design Verifier のモデルスライサーを使用しモデル内の信号依存性解析やモデルの切り出しが可能 Design Reviewer 下流のどの信号に影響する? Design Engineer デバッグする時に必要な要素だけ取り出したい 21

シミュレーションで利用するブロックの考慮実行パスのみを別モデルに切り出し依存関係パス上での設定解析除外ブロックを除外点として指定可能

22 モデルスライサーモデルから着目点に基づいて依存関係の解析やモデルの作成を実現ブロック線図の静的依存関係の解析上流方向 / 下流方向 / 両方向出力計算に使われる実行パスを解析スライスモデルの作成独立したモデルとして抽出 ( 開始点から上流方向のみ ) 実行パスに基づく動的依存関係の解析シミュレーションで利用するブロックの考慮実行パスのみを別モデルに切り出し依存関係パス上での設定解析除外ブロックを除外点として指定可能条件分岐に対する特定パスを制約点として指定可能 R2015a 時点では Stateflow や MATLAB Function ブロック内パス解析は未対応 ( 全処理がそのまま残ります ) 22

23 まとめ動作確認時のパラメータ調節をもっと簡単に : GUI/HMI ブロックでテスト環境が充実検証ツールを用いて早期検証作業をより簡単に Dashboard ライブラリ膨大なテストケースをより効率的に実行や管理するため : テスト自動化の実施 Simulink Test デザインレビューやロジック検証をもっと効率化するため : 依存関係分析の実施モデルスライサー 23

24 < 付録 > 2015 The MathWorks, Inc. 24

25 モデル仕様書間リンクでトレーサビリティを確保仕様修正の影響範囲を特定ハイパーリンクモデル仕様書間リンク Simulink Verification & Validation : モデル仕様書間リンクハイパーリンクは Simulink 標準機能 25

ステートメント (C0): コードのみ条件 (C1) 判定 (D1) MCDC 境界 : モデルのみ

26 カバレッジ測定でテストのヌケモレ発見テストをスルーした未実行パスが引き起こす不具合の防止に貢献モデルカバレッジ S-Function コードカバレッジテスト入力データシミュレーション未達箇所色分け表示計測可能カバレッジ例ステートメント (C0): コードのみ条件 (C1) 判定 (D1) MCDC 境界 : モデルのみ Simulink Verification & Validation : カバレッジ測定複数テストの累積カバレッジも計測可能 26

27 フルカバレッジ入力データ生成でユーザテスト入力を補充レアケースを自動生成テスト品質向上に貢献モデル生成コードの網羅的な等価性検証にも利用可能テストモデル解析シミュレーションモデルフルカバレッジ入力データ生成 Simulink Design Verifier : フルカバレッジ入力データ生成 27

28 ランタイムエラー検出でテスト困難な不具合混入の防止整数オーバーフローリスク有り整数オーバーフローリスクを除去解析修正モデル検出可能エラー例整数演算オーバーフローゼロ除算配列の範囲外アクセスデッドロジック Simulink Design Verifier : 設計エラー検出 28

29 コード生成レポートで快適なコードレビューモデルコードのトレーサビリティ確保コード統計で簡単な性能見積もりが可能コード統計情報行数 / グローバル変数 / ローカル変数スタックサイズ等コードモデル間リンクコード生成レポート Simulink Report Generator がない場合はモデルと直接リンク Embedded Coder : コード生成レポート Simulink Report Generator : モデルビュー作成 29

30 モデル生成コード等価性検証でコードの動作保証性能評価モデル SIL (Software In the Loop) PC CPU 上でコード実行テスト入力等価性チェック PIL (Processor In the Loop) MCU/ シミュレータエミュレータ上でコード実行 PIL 対応しているかは MCU/IDE によって状況が異なるので要確認モデル & コードの動作等価性コード生成ツール設定ミスコード生成ツール不具合コンパイラ不具合モデル生成コード処理系依存動作メモリ消費量評価実行速度評価 PIL のみ 30

31 モデル生成コード等価性検証自動化で検証作業の合理化フルカバレッジテスト入力 (Simulink Design Verifier 利用 ) テストマネージャー出力値タイミングずれをチェックノーマル ( モデル ) と SIL/PIL の結果を比較 Embedded Coder :SIL/PIL モード Simulink Test : テストマネージャー 31

$コード静的解析によるソフト全体の信頼性確保ハンドコード内エラーやソフト統合時の不具合を検出可能グリーン : 正常ソースコードが安全と証明 static void pointer_arithmetic (void) { int array[100]; int *p = array; int i; レッド :$ $> 0) { if (get_oil_pressure() > 0) { *p = 5; } else { i++; } } i = get_bus_status(); if (i >= 0) { *(p - i) = 10; } 変数値範囲ツールチップ Polyspace Bug Finder : 軽量なバグ検出コード規約$

32 コード静的解析によるソフト全体の信頼性確保ハンドコード内エラーやソフト統合時の不具合を検出可能グリーン : 正常ソースコードが安全と証明 static void pointer_arithmetic (void) { int array[100]; int *p = array; int i; レッド : エラー実行される度にランタイムエラー for (i = 0; i < 100; i++) { *p = 0; } p++; variable I (int32): [0.. 99] assignment of I (int32): [ ] バグ検出高速な解析コーディングルールチェック MISRA-C 準拠コードメトリクス解析コード複雑度グレー : デッドコード無実行オレンジ :Unproven 条件によってランタイムエラーパープル :Violation MISRA-C/C++, JSF++ } if (get_bus_status() > 0) { if (get_oil_pressure() > 0) { *p = 5; } else { i++; } } i = get_bus_status(); if (i >= 0) { *(p - i) = 10; } 変数値範囲ツールチップ Polyspace Bug Finder : 軽量なバグ検出コード規約メトリクス解析 Polyspace Code Prover : 全分岐パス解析 & エラーの存在 / 不在を証明 32

Tech Info share 2015 Q2 CDA Team 2

Tech Info share 2015 Q2 CDA Team 2 制御モデルを活用した量産 / 組み込みソフト開発ソリューション MathWorks Japan アプリケーションエンジニアリング部 ( 制御 ) シニアアプリケーションエンジニア山本順久 2015 The MathWorks, Inc. 1 はじめに: 本講演でお話しする内容 Simulinkモデルを用いた量産 / 組み込み制御

MATLAB EXPO 2015 Japan 次世代モデルベース検証ソリューションで テスト・デバッグ改善

MATLAB EXPO 2015 Japan 次世代モデルベース検証ソリューションでテスト・デバッグ改善