精通安全关键应用领域嵌入式C++固件开发视频课程

课程描述

在当今高度互联、技术驱动的世界中，嵌入式系统的容错空间几乎为零。

设想这样的场景：一个软件故障可能危及飞机安全着陆、破坏关键汽车功能，甚至危及救命医疗设备。而现在，想象您掌握了设计、开发和验证这类系统的知识。欢迎来到《精通嵌入式C++安全关键系统开发》——这门高级课程专为追求卓越、志在重塑行业标准的工程师精心打造。

Last updated 4/2025
Created by BHM Engineering Academy,Israel Gbati
MP4 | Video: h264, 1280×720 | Audio: AAC, 44.1 KHz, 2 Ch
Level: Intermediate | Genre: eLearning | Language: English | Duration: 118 Lectures ( 11h 28m ) | Size: 5.1 GB

Safety-Critical（安全关键）是指系统中如果发生故障或错误可能导致严重危害（如人员伤亡、重大财产损失或环境破坏）的组件、功能或流程。这类系统或部件必须满足极高的可靠性和安全性标准，通常需通过严格的设计、测试和认证流程来确保其失效概率极低。

典型应用场景：

1. 航空航天：飞机控制系统、发动机管理、导航系统等。

2. 汽车电子：自动驾驶系统（如刹车、转向）、安全气囊控制。

3. 医疗设备：心脏起搏器、呼吸机、辐射治疗设备。

4. 工业控制：核电站控制系统、化工生产安全联锁装置。

5. 轨道交通：高铁信号系统、列车制动系统。

关键要求：

• 高可靠性：通过冗余设计、故障检测（如Fail-Safe机制）降低失效风险。

• 严格认证：需符合行业安全标准（如ISO 26262（汽车）、IEC 61508（工业）、DO-178C（航空））。

• 实时性：某些场景需在毫秒级内响应以避免事故。

示例：

• 汽车的ABS防抱死系统如果失效可能导致车祸，属于Safety-Critical。

• 普通手机的触屏功能若故障通常不会造成人身伤害，属于非安全关键。

课程内容

• 将ISO 26262、MISRA C++和AUTOSAR标准应用于实际安全关键嵌入式项目

• 避免安全关键C++代码中出现未定义、未明确和实现定义的行为

• 使用RAII、noexcept和静态内存技术设计确定性错误处理策略

• 构建稳健架构：从零开始设计安全的现代C++嵌入式系统

• 以技术卓越和合规专业知识领导管理安全关键固件项目

硬件要求

NUCLEO-F411开发板

课程价值

安全不容妥协

从航空航天、汽车到医疗和工业自动化领域，安全关键系统是现代技术的支柱。您设计的固件若能完美、确定且安全地运行，将真正挽救生命。如果您曾犹豫如何确保代码符合最严格的安全标准，本课程是您的起点。

学习成果与职业收益

完成本综合课程后，您将能够：

• 在实际项目中应用ISO 26262、MISRA C++、AUTOSAR指南、JSF和SEI CERT等行业标准

• 使用现代C++从头开始设计和构建安全关键嵌入式软件

• 通过RAII、noexcept和静态内存分配等技术实现确定性错误处理和资源管理

• 使用先进验证技术确保设计完全符合严格认证标准

• 以技术洞察力和管理能力自信领导安全关键项目

课程大纲概要

模块1：安全关键嵌入式系统导论

• 定义安全关键嵌入式软件：理解安全在汽车、航空航天、医疗和工业应用中的关键作用

• 关键标准概述：深入研究ISO 26262、MISRA C++和AUTOSAR指南

• 真实案例研究：探索全球各行业的典型案例

模块2：安全关键系统中的C++

• 从C到现代C++的演进：了解现代C++在安全关键环境中的必要性

• 编码指南采用：理解标准与安全关键嵌入式软件的区别，认识MISRA等标准的重要性

模块3：安全关键编码标准

• MISRA与AUTOSAR深度分析：比较MISRA C++:2008/2023与AUTOSAR C++14指南

• 标准协调：通过真实案例研究JSF、SEI CERT和HIC++标准

模块4：嵌入式C++中的异常安全

• 零成本抽象与”noexcept”关键字：掌握异常安全函数设计最佳实践

• 传统异常的替代方案：学习嵌入式系统的确定性错误处理

模块5：安全关键C++内存管理

• 避免动态内存分配：实现静态和基于栈的内存管理

• RAII与资源管理：掌握资源安全分配的三五法则

模块6：现代C++结构的安全使用

• 限制继承和多态的使用：采用安全编码模式提高可维护性

• 强类型枚举和Constexpr：确保安全增强和编译时验证

模块7：避免未定义、未明确和实现定义行为

• 识别和降低风险：使用静态分析工具消除危险编码实践

• 编写可移植的安全代码：确保跨编译器一致性

目标学员与先修要求

本课程专为以下人员设计：

• 嵌入式工程师

• 技术主管和架构师：负责安全关键领域系统设计和认证

先修要求：具备嵌入式C/C++编程基础，对行业安全标准有浓厚兴趣

行业前景

• 市场增长：嵌入式系统市场未来五年预计以5-7%的年复合增长率增长

• 薪资潜力：具备安全关键技能的专业人员年薪通常可达10-15万美元以上（视地区和经验而定）

• 需求激增：汽车、航空航天和医疗保健领域企业日益重视安全关键系统，推动了对顶尖人才的需求