本文描述了高度完整性代码的开发和测试技术，并显示如何在模型级上应用和自动化来提高嵌入系统的质量同时缩短开发周期。
开发用于航空、汽车、轨道交通和其他行业中的安全关键系统软件的要求相当严格，开发者通常使用自我保护的编程技术来确保系统具有容错能力，并使软件能在出现未预料到的情况下继续工作。因此，首先实现可靠的验证和确认策略来减少故障进入系统的可能性同样重要。
这个额外步骤要求需要增加开发成本。行业报告显示，用在安全关键系统的验证和确认过程的成本和工作常常超过开发整个系统的一半，基于手工编程和纸上规范的传统方法的这个问题更严重。使用Ada、C或Fortran开发模型不仅代码冗长而且代码可能有错误，在不同设计阶段重新利用模型时可能产生不经意的改变而导致不正确的结果。类似地，在团队间频繁用于交流的需求、规范、测试和其它内容的文档可能引起歧义和误解。
通过使用基于模型的设计和集成开发环境，如MathWorks公司的Simulink产品系列，工程师能使开发和验证自动化，减少费用和降低错误。
在基于模型的设计中，从通过建模和仿真来获得需求到设计实现和测试，系统模型是开发过程的核心。模型是在整个开发过程中不断细化的可执行规范，与写在纸上的规范相比，可执行的规范能使系统工程师更深入了解他们策略的动态表现。在开始编码之前的很长时间就对模型进行测试，确保规范的完整性和无歧义。自动代码生成避免了手工拼写错误和对设计的误解，同时自动化的验证和确认让测试工程师开发完整的、基于需求并可在自动产生的代码上重用的测试用例(test case)。
建模和仿真
开发工作从由结构框图和状态机组成的控制算法模型开始，每一个框图和状态机都具有特别的实时执行特性。算法模型结合周边部件，如传感器、执行器(actuator)、机械设备、电子单元和其它与控制算法有相互影响的物理元件，产生一个系统模型。
例如，显示在图1中的车辆故障检测、隔离和恢复(FDIR)应用的系统模型，包括了FDIR逻辑模型、工作模式逻辑、控制规则、执行器模型、被控对象(车辆动力学和大气作用)、信号调理和插入故障的方法。一个设置故障的图形界面让开发者了解系统正常和故障下的行为。
模型风格的指导方针
模型风格指导方针使从系统规范到嵌入代码产生的转化变得简单有效。对于编码标准，生产单位通常建立他们自己的模型指导方针，准备用来产生嵌入代码模型的步骤。
在建立这些标准时，回顾一下已发布的模型和代码的指导方针和标准很有用。在一些组织，如MathWorks汽车咨询部(MAAB)和发动机工业软件可靠性联合会(MISRA)，已存在着指导方针，这些方针一般集中在安全性、一致性和简洁性。

 
图1：故障检测、隔离和恢复模型。
MAAB建立于1988年，开始是协调包括福特、Daimler Benz(现在DaimlerChrysler)和丰田客户间产品特征要求，现在MAAB把对象扩展到世界范围，包括大多数主要的OEM厂商和供应商。MAAB的一个重大成果就是建立了一系列公开、可用的建模风格指导方针。其中一条MAAB规则规定了控制器模型必须只能使用离散模块，因为连续模块不能更贴切地表示控制器的实现方式而不允许使用。
MISRA的《在车辆中用C语言编制软件的指导方针》(MISRA-C)，于1998年4月发布，2004年十月更新，提供了安全相关的汽车嵌入系统的C语言编程指导。使用C语言开发电控单元软件的汽车工业开发者创建了其中很大的部分。
虽然MISRA-C不是为自动代码生成而定制的，其规则关注于C语言编译器的可移植性，对于手工开发和自动产生的代码是一致的。下面就是一个规则例子：
MISRA规则11(必要的)：内部和外部标识符应该不超过31个有效字符。此外，应该检查编译器/连接器来确保31个字符串有意义，并支持外部标识符的大小写敏感特性。这个规则很重要，可以避免有长名字的标识符间的名字冲突。这个规则已可使代码更有可移植性，因为大多数编译器和连接器支持至少31个有效字符。
在自动产生的代码中，标识符在模型中标明。尽管MISRA-C给出的是编码风格指导方针，但它可以帮助在建模风格指导方针中包含相应的规则，因为模型是代码发生器的输入。MathWorks为它的嵌入代码发生器-Real-Time Workshop Embedded Coder提供一个MISRA-C分析包。另外，最近MISRA建立了一个工作组来检查自动代码生成。
模型检查器
明确的指导方针和标准使软件开发者编写可以系统地检查对这些方针的符合性的脚本，所以建模环境必须提供每一个在设计中使用的图形特征和参数相对应的API。然后它直接用来开发系统检查规则，如限制标识符名字长度的工具。
在Simulink中的Model Advisor识别模型中那些阻止嵌入系统开发和限制代码效率的部分。这个工具帮助开发者准备一个用来生成代码的模型，通过分析模型或模块级别上的配置，给出在每个领域查找结果并提出改进建议的报告。在设计周期早期它特别有用