知识分享 | MXAM入门简介：使用MXAM进行静态测试-电子发烧友网

在汽车和自动化行业中，从事基于模型的开发（MBD）的工程师致力于在保证模型质量的同时保证模型高效。在这一背景下，应用适当的建模工具十分关键。合适的工具不仅可以通过建模标准检查来分析和测试模型质量，还能够根据分析结果自动优化模型。本文为您介绍广受认可的静态测试工具——MES Model Examiner® (MXAM)。通过本文，您将深入了解MXAM如何帮助您轻松实现高质量建模。

初步了解：什么是MXAM？

MXAM是一款专业用于对MATLAB/MathWorks的Simulink、Stateflow、Embedded Coder和TargetLink模型进行全面静态分析的工具。MXAM主要应用于V模型软件开发流程的左侧，重点支持模型设计阶段。MXAM覆盖了从软件架构设计到单元设计与实现的全过程，能够保证模型质量，并确保符合ISO 26262等行业标准的要求。自MXAM v.10.0起，MES Model & Refactor® (MoRe)已集成至MXAM中。MoRe能够简化并加速模型的创建与重构，是MXAM功能的重要扩展，显著提升了其在模型开发中的实用价值。

静态测试可以贯穿于模型开发流程的各个阶段。MXAM为不同阶段的建模工作提供有力支持。如下图所示，工作流程从创建模型开始，接着对模型指标和建模规范进行分析。随后，分析结果由一份清晰且全面的报告呈现，为及时发现并解决模型中存在的问题提供依据和参考。最后，该流程确保模型满足质量门（Quality Gate）的要求，从而轻松实现高质量建模。

图片：MXAM（蓝色图标）与MoRe（红色图标）为模型开发过程中敏捷工作流的不同阶段提供支持

总之，MXAM主要支持：

静态分析中的持续集成（CI）
建模规范检查与违规项自动修复
模型指标评估与结构分析
模型重构与自动布局（来自MoRe的功能）
模型安全或质量相关行业标准的合规性

这些功能的集成让MXAM成为了一个专业且全面的静态测试工具。接下来的章节将对这些功能进行详细介绍。

为什么选择MXAM进行静态模型分析？

基于模型的开发（MBD）依赖于以需求为基础、以测试为驱动的工作流来持续确保质量。设计质量和功能质量同等重要，因为良好的模型设计能够显著提升其功能适用性。

模型设计质量如何被确保？静态模型测试能够帮助工程师确保模型设计的适用性。它不仅能够优化正在开发中的模型，同时支持前期的质量保证——在代码生成之前就发现问题所在，以此提升模型和代码的质量。

在实际应用中，MXAM支持高度自动化的静态分析，并着重于改进模型的可读性、鲁棒性以及避免错误，同时提升生成代码的质量。在这里，建模规范发挥着重要作用。下图展示了Simulink模型的一个子系统：

图片：Simulink模型次级子系统经建模规范优化前

模型目前存在多项问题，例如：

问题1：模块命名应位于模块下方，而非上方。
问题2：对于常值模块而言，其命名不应直接使用具体数值（例如：5或10），而应当设置为参数进行表示。“0” 和 “1” 为例外。
问题3：子系统端口未对齐，影响模型的可读性。
问题4：模块的命名应当被清晰识别，当前布局不符合建模规范要求。
问题5：一个输入端口被隐藏在系统布局中，降低了模型的透明性。
问题6：乘积模块（Product block）不应有多于两个输入端口，否则可能导致不可预知的结果

这些问题严重降低了该Simulink模型的设计质量。下图展示了在使用MXAM应用建模规范优化后的模型。此前提到的所有问题都已被准确修复，模型的可读性和生成代码的质量显著提升：

图片：Simulink模型次级子系统经建模规范优化后

显然，在实际应用中，评估模型对建模规范的符合性对于保障模型质量至关重要。该评估过程主要涵盖模型布局、数据和控制流、数据类型以及配置设置。MXAM涵盖超过700项建模规范：来自MISRA、MAB、MES或其他适用的建模规范文档。分析结束后，MXAM提供一键修复功能，能够自动修复识别出的问题。

此外，模型需遵循源自功能安全的设计原则，并通过评估相关标准定义的模型指标来实现。例如，ISO 26262-6为软件级产品开发中的汽车软件架构，提供了具体的建议与设计原则。关键指标包括模型复杂度、大小、耦合度、克隆检测等等。通过使用MXAM，在模型开发的早期阶段即可对这些指标进行验证与分析，从而提升模型质量，同时确保软件系统的稳定性与安全性。阅读文章评估模型架构——如何实现？了解其中细节。

这就引出了一系列重要的问题：如何优化模型布局，以及如何自动化部分重复性操作？现在，MoRe已集成至MXAM中，能够为您提供支持。MoRe涵盖六大类、超过30种操作，助力简化建模流程，节省时间，同时提升模型整体质量。

MXAM操作概览

在开始使用MXAM前，需要先创建一个项目，这是每次分析的基础。具体请参看MES模赛思官方网站的MXAM常见问题页面，了解如何设置项目，选择模型并开始分析。

模型分析过程结束后，MXAM会为用户提供一份详细的分析报告，评估模型对所选建模规范的合规性。如下图所示，分析结果以结构化的结果视图展示，清晰地显示潜在问题及可改进的部分。

图片：MXAM分析结果视图

从展示形式来讲，如下图所示，MXAM报告视图可显示为以下两种：

文档导览（Document Navigation）：分析报告在各个层级展示聚合分析结果，包括模型名称和分析完成时间。用户还可通过选择工具栏中的选择树查看详细的分析结果。
工件导览（Artifact Navigation）：分析结果依据模型的结构层级进行展示，并以模型结构树的形式显示每个系统或子系统的聚合分析结果。

图片：MXAM报告视图的不同导览方式

在内容方面，下图展示了MXAM中的模型合规性报告视图，其中显示了合规分析结果列表（Findings）：即模型合规性分析的结果列表。用户只需点击即可查看多个分析组件，包括：

模型指标（Metrics）——模型架构分析的相关指标
注释列表（Annotations）——与模型合规性相关的评论列表
模型分析的配置详情（Analysis Configuration）——模型分析设置的详细信息
模型分析指标的摘要（Metrics Summary）——关键模型分析指标的汇总信息

图片：MXAM合规分析结果

用户还可以通过菜单（Menu）或过滤（Filter）选项，选择并查看特定的分析结果。在详情结果视图（Finding Details）中，可查看每条分析结果的详细信息。如下图所示，用户可以查看与相关建模规范不符的违规项的详细描述，以及相应的分析结果，便于理解问题所在并进行针对性改进。

图片：MXAM违规项的详细信息

每条发现项（Finding）都显示了具体的路径（Path）和模块名称（Name），并附有导致违规的详细原因。用户可通过路径和模块名称中的超链接，直接跳转至模型中该错误所在的位置。此外，修复选择（Repair Finding）选项支持一键自动修复问题，大大简化了规范违规的处理流程。

以建模规范mcheck_misra_slsf_030_c为例，在其详情页面（如下图所示），用户可以查看该规范的完整描述，包括用于判定检查项是否合规的通过/失败评判标准（Pass-Fail Criteria）。此外，页面还提供了相应的解决方案，以及详细说明了修复问题所需的具体操作，帮助用户准确理解并有效处理违规问题。