在汽车、工业、医疗和航空航天等安全关键型应用中，确保功能安全合规性需要严格的工具链验证。开发安全关键型软件的企业必须遵守ISO 26262、IEC 61508、ISO 62304 等国际标准对编译器工具链进行全面的验证。
尽管部分企业考虑自行验证工具链，但现实情况是，这个过程成本高昂、耗时且资源密集。虽然独立实现合规性是可能的，但实际执行这一过程通常需耗费 6 至 12 个月的专职投入，并动用多名工程师。验证过程本身涉及大量测试、文档以及反复评审，成本高昂且风险巨大。
工具链验证的现实情况
编译器工具链的功能安全验证工作不仅仅是确认编译器“是否能运行”，而是涉及严格的测试，以验证其在实际使用条件下的可重复性、正确性和可靠性。
正如 Stack Overflow 上一位专家所指出：
“这项工作的一部分是运行验证测试套件，编译数千个测试程序并将实际结果与预期结果比对。另一部分是 ISO 标准一致性测试。虽然这些测试会发现一些问题，但是测试都不是详尽无遗的。此外，还要运行如 GCC 本身附带的 DejaGNU 测试套件。”
然后，即使经过了了广泛测试，验证也并不能保证工具链毫无缺陷，而只能识别、记录和证明缺陷。
“功能安全并不意味着你的工具链完美无缺，它只意味着已知的缺陷被清晰地记录在案，而且你有一个识别和记录缺陷的流程。要进行全面验证，您需要修复或记录并证明每一个与预期行为的偏差，从而避免出现已知的、不合理的偏差。”
编译器功能安全验证的关键要素
要使编译器被视为功能安全，企业必须完成三个关键步骤：
1. 广泛测试：
- 运行全面的验证测试套件，编译数千个测试程序，并与预期结果进行比较
- 进行 ISO 标准一致性测试，确保符合安全法规
- 运行回归测试套件，如 DejaGNU、Plum-Hall 验证套件或 Perennial C/C++ 验证套件，这有助于检测特定编译器的问题
2. 文档：
- 维护全面的验证报告，确保编译器测试的可追溯性
- 记录所有与预期行为的偏差，确保这些偏差得到修复或证明合理性
- 通过详细的测试报告提供符合行业标准的证据
3. 缓解策略：
- 针对任何已发现的编译器限制，制定替代方案或纠正措施
- 确保即使存在已知问题，编译器仍可安全使用
- 制定长期支持和维护计划，以应对编译器的未来更新和重新验证需求
如果没有这三个方面的支撑，编译器工具链就无法被正式视为“功能安全”工具，即使已完成初步验证，仍需持续维护、文档记录和每次更新之后的重新认证。
认证不仅仅是测试
许多人误以为只需运行测试套件即可完成编译器工具链验证，但实际上，测试只是整个验证工作的一部分，文档工作同等重要，它确保可追溯性并符合行业标准。包括：
- 创建并维护跟踪所有测试结果的验证报告
- 提供工具链测试方式和应用缓解措施的可追溯性
- 记录所有与预期行为的偏差，确保这些偏差得到修复或证明合理性
这一文档繁重的过程需要合规专家参与，这给本已复杂的项目增加了相当大的开销。
功能安全认证的真实成本
验证一个编译器是否满足 ISO 26262、IEC 61508、ISO 62304 等标准的成本，取决于所需的安全完整性等级（SIL）。大致成本包括：
- 6-12 个月的工程工作量
- 至少 2-4 名全职工程师
- 估计成本约306,734 美元至 613,468 美元（根据美国嵌入式软件工程师平均年薪约 153,367 美元计算）
- 外部评估、文档和认证审核的额外费用
这些成本还不包括产品上市延迟带来的隐性成本和商业影响，这可能会进一步增加开发安全关键型应用的公司的财务风险。
因此，对于许多公司来说，问题的关键不再是“能不能验证自己的工具链”，而是“验证自己的工具链值不值得做”。
为什么许多企业选择经过认证的工具链？
考虑到高昂的时间与成本代价，大多数企业倾向选择经过第三方认证的工具链，而非自行进行验证。
例如，IAR 的开发工具已经过 TÜV SÜD 的功能安全认证，符合 ISO 26262、IEC 61508、ISO 62304 等国际标准，可直接投入使用，无需额外验证工作。使用 IAR 经过认证的工具链，企业可以：
- 节省 6-12 个月的认证时间
- 避免复杂且昂贵的验证流程
- 确保符合国际功能安全标准
借助经过认证的功能安全工具链，企业可以更加专注于创新。
IAR 平台始终包含功能安全
与其他需要额外认证工作的工具链不同，IAR 嵌入式开发平台将功能安全作为内置功能，帮助开发团队：
- 开箱即用经过TÜV SÜD认证的工具链
- 省去额外繁重的工具链验证工作
- 一次订阅即可支持多种架构（如Arm、RISC-V、Renesas RX、RL78、RH850 等），确保开发的灵活性和效率
- 在确保功能安全合规的同时，加快产品上市时间
对于开发安全关键型应用的公司，IAR 提供了经济高效、开箱即用的解决方案，省去了与工具链验证相关的复杂性、时间和成本。
下一步？立即行动！
实现功能安全合规性不一定是高成本和高风险的代名词。借助 IAR 的功能安全工具链，企业可以显著降低工具链验证成本、缩短上市时间，并专注于打造更高质量的安全关键型产品。
如需了解更多，请访问 IAR功能安全解决方案 。
参考资料
- Stack Overflow: "How to certify a compiler for functional safety?"
- Heicon Ulm: "Compiler for safety-critical software – what needs to be done?"
- Glassdoor: "Embedded software engineer salary in the U.S."
- IAR: ”How to validate a build toolchain according to IEC 61508, ISO 26262, EN 50128 and IEC 62304.”
