Chapter 20

テスト計画とケーススタディ — 全部をつなぐ

この章のゴール.

03 章〜19 章の個別技を、一つのテスト計画に束ねる筋道をつかむこと。リスクから優先度を決め、 面を洗い出し、層（スモーク→機能→堅牢→長時間）で並べ、道具を割り当てる。 最後に、生成 AI が書いた架空の BLE 温度ロガーを題材に、計画からバグ発見まで通しで追う。

この章で使う既出の用語（定義は各リンク先）. USB（01 章 2 節）、アナログ（01 章 2 節）、オラクル（01 章 8 節）、規格（01 章 3 節）、pytest（02 章 3 節）、ハーネス（02 章 7 節）、刺激（02 章 1 節）、電源（02 章 2 節）、発熱（03 章 5 節）、オシロ（04 章 8 節）、UART（05 章 1 節）、I²C（06 章 1 節）、SPI（06 章 1 節）、DAC（07 章 2 節）、スキャン（09 章 2 節）、接続（09 章 2 節）、mitmproxy（11 章 4 節）、RTL-SDR（12 章 2 節）、URH（12 章 8 節）、CAN（13 章 5 節）、Facedancer（13 章 4 節）、スループット（14 章 1 節）、デッドライン（14 章 1 節）、ヒストグラム（14 章 3 節）、HIL（15 章 8 節）、カウンタ溢れ（16 章 5 節）、道具（16 章 2 節）

1. 計画は「リスク×面」から

やみくもに全部テストはできない。どこが壊れると痛いか（リスク）と、どこから触れるか（面）を掛けて優先度を決める。

• リスクの棚卸し: 安全（発熱・暴走）、データ喪失、セキュリティ、機能不全、規格違反。痛い順に
• 面の棚卸し: 13 章までで見つけた入口（電源・GPIO・I²C/SPI・UART・BLE・Wi-Fi・USB・デバッグ）
• 掛け合わせて「高リスク×触れる面」から着手する

2. テストを層で積む — ピラミッド

一気に全部やらず、軽い順に積む。下ほど速く多く、上ほど重く少なく。

1. スモーク: 起動する・基本状態に入る・応答する（毎コミット、数秒）
2. 機能: 各機能が仕様どおり（03 章〜13 章の観測でオラクル）
3. 境界・異常: 境界値・不正入力・接続の乱れ（10 章・16 章）
4. 堅牢・長時間: リソース枯渇・電源/環境ストレス・ソーク（16 章、夜間）
5. セキュリティ: 攻撃面・秘密・認証（17 章）
6. 性能: レイテンシ・ジッタ・スループット（14 章）

上へ行くほど HIL（15 章）とハーネス（18 章）と CI（18 章）の価値が上がる。

3. 面ごとに道具を割り当てる — 早見表

4. ケーススタディ — 架空の BLE 温度ロガー

生成 AI に書かせた「電池駆動の BLE 温度ロガー」を題材に、通しで追う。仕様: I²C 温度センサを 1 秒ごとに読み、BLE で通知、閾値超過で警報、ボタンで履歴消去、USB で設定。

計画（リスク×面）: 高リスクは「警報が出ない」「電池が異常に減る」「秘密が漏れる」。まずここへ道具を当てる。

通しの流れと、実際に出そうなバグ:

1. スモーク（03 章・05 章）: 電流波形で起動を確認。だがスリープ時電流が想定の 100 倍——スリープに入り損ねている（電力バグ、生成 AI が省電力を実装し忘れ）。03 章の PPK2 で即発見。
2. 機能（06 章・09 章）: I²C を覗くと 1 秒ごとに読んでいる。BLE スキャン（09 章）で通知値を確認。偽センサ（06 章）で 85 ℃ を返すと——警報が出る。ただし閾値がちょうど 85 のとき出ない（> と >= の取り違え、境界バグ）。07 章・16 章の境界攻めで発見。
3. 堅牢（10 章・16 章）: BLE の履歴消去コマンドに巨大長を書き込むと——ハング（長さ検査なし、バッファ溢れ）。生存確認（10 章）が落ちを検知、入力を保存。
4. タイミング（14 章）: 警報の GPIO をオシロで測ると中央値 40 ms だが、まれに 600 ms（BLE 通信と競合）。デッドライン 100 ms を破る。ヒストグラムの裾で発見。
5. セキュリティ（17 章）: BLE の設定キャラクタリスティックが無認証で書ける、通知値が平文、USB 文字列に開発機のシリアルが残存。09 章・11 章・13 章の観測を攻撃者目線で。
6. 仕組み化（15 章・18 章）: 上を HIL＋pytest ハーネスにして、AI が直すたび CI で全再現。夜間ソークで24 時間後にメモリリークで通知停止（16 章）も判明。

こうして「計画→層→道具→発見→仕組み化」が一周する。個々の技（03 章〜19 章）が、計画（本章）という背骨で一本につながる。

5. 生成 AI 製ファームで特に狙う所

本シリーズの動機（AI にコーディングさせた組み込み）ゆえに、経験上ここがよく出る:

• 省電力の抜け（スリープに入らない、周辺を切らない）→ 03 章
• 境界の取り違え（>/>=、オフバイワン）→ 07 章・16 章
• 例外・異常入力の未処理（長さ検査なし、溢れ）→ 16 章
• 認証・暗号の省略（無認証書き込み、平文）→ 17 章
• 並行・順序のバグ（競合、初期化前操作）→ 16 章
• 長時間の劣化（リーク、カウンタ溢れ）→ 16 章
• タイミング違反（通信と競合してデッドライン破り）→ 14 章

6. 手を動かす

テスト計画を組み立てる

この章のポイント

• 計画はリスク×面で優先度を決める。高リスク×触れる面から着手
• テストは層（スモーク→機能→境界→堅牢→セキュリティ→性能）で軽い順に積む
• 面ごとに道具を割り当てる早見表で、03 章〜19 章の技を配置する
• ケーススタディ（BLE 温度ロガー）で、計画→層→道具→実際のバグ発見→仕組み化を一周
• 生成 AI 製ファームは省電力・境界・例外・認証・並行・長時間・タイミングが狙い目

このシリーズを終えたあなたは、外から機器の状態を読み、刺激を与え、堅牢性と守りを試し、 それを自動の仕組みに育てる道具箱を手にしている。次は、手元の実機で一つ、電流波形を眺めることから始めよう。