CN102033543A - 用于分布式嵌入系统的自动测试用例生成的方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种用于分布式嵌入系统的自动测试用例生成的方法及系统。该系统在所述车载分布式嵌入系统的系统集成层面生成用于验证测试规范的测试用例，该测试规范是关于定时约束、故障容限、分布式死锁和同步的。自动测试用例生成系统包括用于集成功能模型和平台规范的模型变换器。功能模型涉及至少一个控制器的抽象模型，平台规范涉及平台部件的具体细节。测试规范变换器集成平台规范、实时需求和结构化覆盖准则，以生成测试分布式系统的增强测试规范。需求变换器集成分布式系统的实时需求和功能需求。自动测试用例生成器生成作为模型变换器、测试规范变换器和需求变换器的输出的函数、用来验证分布式系统的测试规范的一组测试用例。

Description

用于分布式嵌入系统的自动测试用例生成的方法及系统

技术领域

实施例总体上涉及对车载分布式嵌入系统进行测试。

背景技术

在汽车中，一些车辆特征功能是通过电子器件及控制软件应用来进行处理的。这样的系统是分布式实时嵌入软件系统，其需要高度完整性的开发及检验过程。在跨越各个设计步骤的过程中确保模型的一致性和正确性在开发方法中是关键性的。汽车软件通常作为控制器的初始抽象模型而产生，然后使用物理测试或形式检验来对其进行验证，并且被重复地改进。所产生的用于测试软件的测试序列是一系列的命令或指令，这些命令或指令被应用到在接受测试的装置、子系统或系统。物理测试通常需要使用测试或验证所需实际架构的实际车辆中的物理部件或者测试台的搭建。而且，对物理装置或软件的人工检查、监测、以及改变是劳动密集的、耗时且费用高昂的。

发明内容

实施例的优点是对车辆特征的端到端实施进行测试所用的自动测试用例生成，其中该车辆特征包括一个或多个在实时需求下使用了嵌入式软件的电子控制单元。

实施例设想了一种用于车载分布式嵌入系统的自动测试用例生成系统。该自动测试用例生成系统在分布式系统的系统集成层面生成用于确认测试规范有效的测试用例，该测试规范关于定时(timing)约束、故障容限、分布式死锁和同步。该自动测试用例生成系统包括模型变换器，用于集成功能模型和平台规范。功能模型涉及至少一个控制器的抽象模型。平台规范则对应于车载分布式嵌入系统的分布式架构以及软件部件到该分布式架构的映射。测试规范变换器集成平台规范、实时需求以及结构化覆盖准则，用于生成对车载分布式嵌入系统进行测试所用的增强的测试规范。需求变换器集成车载分布式嵌入系统的实时需求和功能需求。自动测试用例生成器生成一组验证车载分布式嵌入系统的增强的测试规范的测试用例。这些测试用例作为模型变换器、测试规范变换器和需求变换器的输出的函数而被生成。

实施例设想了一种用于生成车载分布式嵌入系统所用的自动测试用例的方法。自动测试用例在分布式系统的系统集成层面生成用于确认与定时约束、故障容限、分布式死锁以及同步有关的测试规范有效。该方法包括将平台规范与涉及至少一个控制器的抽象模型的功能模型集成在一起。该平台规范对应于车载分布式嵌入系统的分布式架构以及软件部件到该分布式架构的映射。集成平台规范、实时需求以及结构化覆盖准则，以便生成对车载分布式嵌入系统进行测试所用的增强的测试规范。集成实时需求和功能需求，用于车载分布式嵌入系统。自动生成一组测试用例，这些测试用例用于确认车载分布式嵌入系统的增强的测试规范有效。这些测试用例作为模型变换器、测试规范变换器和需求变换器的输出的函数而被生成。

本发明还涉及以下技术方案：

方案1.一种用于车载分布式嵌入系统的自动测试用例生成系统，所述自动测试用例生成系统在所述车载分布式嵌入系统的系统集成层面生成用于验证测试规范的测试用例，所述测试规范关于定时约束、故障容限、分布式死锁和同步，所述自动测试用例生成系统包括：

模型变换器，用于集成功能模型和平台规范，所述功能模型涉及至少一个控制器的抽象模型，所述平台规范对应于所述车载分布式嵌入系统的分布式架构和软件部件到所述分布式架构的映射；

测试规范变换器，用于集成所述平台规范、实时需求和结构化覆盖准则，以便生成用于对所述车载分布式嵌入系统进行测试的增强的测试规范；

需求变换器，用于集成所述车载分布式嵌入系统的实时需求和功能需求；以及

自动测试用例生成器，用于生成对所述车载分布式嵌入系统的增强的测试规范进行验证的一组测试用例，所述测试用例作为所述模型变换器、所述测试规范变换器、以及所述需求变换器的输出的函数而被生成。

方案2.如方案1所述的系统，其中，从所述自动测试用例生成器输出的所述组测试用例包括用于对所述车载分布式嵌入系统内的控制器之间的通信进行测试的测试用例。

方案3.如方案1所述的系统，其中，从所述自动测试用例生成器输出的所述组测试用例包括用于对所述车载分布式嵌入系统内的控制器的响应进行测试的测试用例。

方案4.如方案1所述的系统，其中，所述平台规范对应于通信总线的参数。

方案5.如方案1所述的系统，其中，所述平台规范对应于涉及所述控制器上任务调度的参数。

方案6.如方案1所述的系统，其中，所述平台规范对应于中间件部件的参数。

方案7.如方案1所述的系统，其中，所述功能模型是Simulink/Stateflow模型。

方案8.如方案1所述的系统，其中，所述模型变换器利用了由所述控制器在分布式平台上的实施所导致的定时效果。

方案9.如方案1所述的系统，其中，由所述模型变换器产生的所述集成的功能和平台模型包括任务和消息的定时信息，其中，所述集成的功能和平台模型捕获用于任务执行以及所述车载分布式嵌入系统的通信装置之间消息传输的持续时间。

方案10.如方案1所述的系统，其中，所述集成的功能和平台模型是带附注的Simulink/Stateflow模型。

方案11.如方案1所述的系统，其中，使用时变系统来表示所述集成的功能和平台模型。

方案12.一种用于为车载分布式嵌入系统自动生成测试用例的方法，所述测试用例在所述车载分布式嵌入系统的系统集成层面生成用于验证测试规范，所述测试规范关于定时约束、故障容限、分布式死锁和同步，所述方法包括下述步骤：

集成功能模型和平台规范，所述功能模型涉及至少一个控制器的抽象模型，所述平台规范对应于所述车载分布式嵌入系统的分布式架构和软件部件到所述分布式架构的映射；

集成所述平台规范、实时需求和结构化覆盖准则，以便生成用于对所述车载分布式嵌入系统进行测试的增强的测试规范；

集成所述车载分布式嵌入系统的实时需求和功能需求；以及

自动生成对所述车载分布式嵌入系统的增强的测试规范进行验证的一组测试用例，所述测试用例作为所述模型变换器、所述测试规范变换器、以及所述需求变换器的输出的函数而被生成。

方案13.如方案12所述的方法，其中，所述测试用例是来自自动测试用例生成器的输出，用于对所述车载分布式嵌入系统内的控制器之间的通信进行测试。

方案14.如方案12所述的方法，其中，所述测试用例是来自自动测试用例生成器的输出，用于对所述车载分布式嵌入系统内的控制器的响应进行测试。

方案15.如方案12所述的方法，其中，定时延迟被用来捕获用于任务执行以及所述车载分布式嵌入系统的通信装置之间消息传输的持续时间。

方案16.如方案15所述的方法，其中，由于任务和消息所致的所述定时延迟被包含在所述集成的功能和平台模型中。

方案17.如方案12所述的方法，其中，使用时变系统来模型化所述集成的功能和实时需求。

方案18.如方案12所述的方法，其中，所述测试用例在子系统层面被生成，以便提供输入信号和输出信号的序列，用于对个体控制器进行测试。

方案19.如方案12所述的方法，其中，所述测试用例在系统集成层面被生成，以便提供输入信号和输出信号的序列，用于所述车载分布式嵌入系统。

方案20.如方案12所述的方法，其中，所述输入信号和输出信号的序列以固定的定时步长被测试。

方案21.如方案12所述的方法，其中，所述输入信号和输出信号的序列以可变的定时步长被测试。

方案22.如方案12所述的方法，其中，在测试装具上执行所述测试用例。

附图说明

图1是根据本发明实施例的自动测试生成系统的框图。

图2是根据本发明实施例的、用于自适应巡航控制(ACC)系统的SL/SF模型的示例性框图。

图3是根据本发明实施例的、用于自适应巡航控制(ACC)系统的带附注的SL/SF模型的框图。

图4是根据本发明实施例的、示出了任务参数的示例性表。

图5是根据本发明实施例的、示出了消息参数的示例性表。

图6示出了根据本发明实施例的、用于自动生成测试用例的方法的流程图。

具体实施方式

在图1中大体上示出了用于生成一组满足测试规范和需求的有效性的测试用例的自动测试生成系统10的框图。多个输入被提供给自动测试生成模块12。这些多个输入包括但不限于，车辆特征(例如，系统、子系统、或装置)的功能模型14、平台规范16、结构化覆盖准则18、实施需求20、以及功能需求22。

自动测试生成模块12包括多个变换器模块，用于集成两个或更多个输入。所述多个变换器模块包括模型变换器24、测试规范变换器26、以及需求变换器28。各变换器中的每一个都处理输入，并且产生提供给自动测试生成器30的输出。来自变换器的相应输出包括集成的功能及平台模型32、增强的测试规范34、以及集成的功能和定时需求36。自动测试生成器30输出集成的系统测试用例40和个体的控制器测试用例42。这些测试用例可以使用能够在被供以所述模型的系统的任何部件中触发这些输入的装具(harness)来执行。

使用建模语言(例如，Simulink/Stateflow(SL/SF))将功能模型14产生为初始抽象。图2示出了自适应巡航控制(ACC)系统的示例性SL/SF模型。应当理解的是，如本文所描述的示例仅仅用于示例的目的，任何车辆特征都可以使用本文所描述的技术被模型化和测试。

图2中所示的模型包括具有至少一个输入装置的控制器46(例如，ACC控制器)。如图2所示的输入装置包括人机界面(HMI)48和对象检测及数据融合模块50。诸如使能/禁用ACC功能、设定速度、对象布局、前导标志以及速度之类的输入被提供给控制器46。提供了至少一个输出装置，用于接收来自控制器46的输出。如图2中所示，输出装置包括诸如节气门控制模块52和电子制动系统模块54之类的控制模块，这些控制模块辅助对车辆速度的自动控制。相应的输出控制信号58和60从节气门控制模块52和电子制动系统模块54输出，用于控制ACC特征。

除了分布式架构内的软件部件的映射(mapping)之外，平台规范16还指该分布式架构。该分布式架构包括控制器的任务调度策略(例如，优先的，非优先的)、网络拓扑(例如，在控制器之间通过通信总线的相互连接)、总线特性(例如，波特率，诸如CAN或FlexRay之类的协议)、数据存取、故障管理、实时数据采集、以及安全性。

任务调度确定任务的执行顺序。每个任务根据调度策略以相应的次序被选择并且被执行。例如，在优先的调度中，为了执行另一个任务，允许调度器在一个任务完成其执行之前停止其执行。中断任务在任务调度策略中可能具有更大的重要性或优先性。当中断任务已经完成其执行时，被优先的任务恢复其执行。在非优先的任务调度中，允许当前正在执行的任务完成其执行，而不管其它任务的重要性或优先性。图4示出了任务参数表，图5示出了消息参数表。各表中的每一个均示出了准则(例如，周期、偏移、最坏情形执行时间、期限、总线名称、以及ECU名称)，各任务以这些准则被执行，或者消息以这些准则被传送。基于图4和图5中的表所陈述的周期，实施功能块的任务以及在功能块之间传送的消息被周期性重复。具体的时间段(被称作偏移)给出了任务和消息被触发的开始时刻。在由第一组功能块提供的所有输入都被接收之后，下一组功能块计算它们的输出。之后，输出功能块被触发，以便产生来自系统的输出。端到端的定时约束被用来计算系统的响应速率。

特征部署(feature deployment)包括：部件/功能到实施功能性的任务的映射；任务到将在其上调度这些任务的控制器的映射；信号到消息的映射(例如，部件之间的数据传输)；以及消息到运送这些消息的总线的映射。

根据模型结构的覆盖范围，结构化覆盖准则18限定了一组规则，这组规则引导测试用例的生成。在模型元件上限定的各个结构化覆盖准则包括但不限于：条件覆盖、判定覆盖、修改的条件/判定覆盖(MC/DC)、状态覆盖、以及转换覆盖。

实时需求20是关于接受测试的分布式系统的任务、消息、以及其它方面的定时需求。任务和消息需要检验，以便确保每个任务和消息都满足其相应的期限。期限指示了时间间隔，各任务或消息应当以该时间间隔被执行。对于任务或消息需求，使用如图4和图5中所示的偏移、周期、以及最坏情形执行时间(WCET)来对期限进行检验。用于车辆特征的实时需求可以是一些基于该特征的端到端响应时间的约束。在ACC的示例中，实时需求可以是“每当前车变慢时，ACC应当在100ms内应用制动”。

功能需求22是确定控制器软件的正确运行的条件/准则。在ACC的情形中，功能需求的示例如下：“每当前车变慢时，ACC应当应用制动”。

模型变换器24接收功能模型14和平台规范16，并且输出包含有该平台规范的修改后的模型32。平台规范16提供了用于和功能模型14集成的中间件部件、任务调度器、以及总线的细节。模型变换器24的目标是对功能的SL/SF模型进行转换，使得由于控制器在分布式平台上的实施所致的定时效果被并入。图3示出了用于自适应巡航控制(ACC)系统的修改后的SL/SF模型的示例。可以使用一个或多个延迟装置56来对到控制器46的输入信号进行延迟，和/或对从控制器46到输出装置的输出信号进行延迟。可替代地，图1中的修改后的模型32可以被表示为时变系统(timed transition system)。

测试规范变换器26接收平台规范16、结构化覆盖准则18和实时需求20，并且将它们相应地集成起来。实时需求20和平台规范16提供了用于消息激活、任务激活等等的覆盖准则。测试规范变换器26产生用于测试分布式系统的增强的测试规范。除了模型结构化覆盖准则(例如，状态覆盖、转换覆盖、MC/DC)之外，另外的覆盖准则将包括平台规范的覆盖要素，例如，特定任务的触发以及通过任务的特定消息的生成。

到需求变换器28的输入是功能需求22和实时需求20。需求变换器28将实时需求和功能需求集成起来，并且提供修改后的需求，该修改后的需求包含用于有特征的系统、子系统、或部件的功能约束和定时约束这两者。

自动测试生成器30接收集成的功能及平台模型32、增强的测试规范34、和功能及定时需求36，并且生成满足测试规范/需求的测试用例。自动测试生成器30优选基于模型校验方法。可替代地，可以使用其它用于生成测试用例的途径，例如基于随机/定向仿真或约束求解的测试生成器。测试用例在特征层面被生成(用于测试集成的系统)，和/或在子系统层面被生成(用于测试个体控制器)。

应当理解的是，车辆特征可以包括多于一个的处理单元(即，ECU)，并且每个处理单元、支持模块、以及装置都并行地被执行。因此，使用生成的测试用例，测试装具可以被用来自动地触发到相应部件中的任何一个的输入，用于对分布式系统和相关的嵌入软件进行测试和验证。还应当理解的是，本文中所描述的系统和方法能够被应用到使用了嵌入软件的任何装置、子系统或系统。

图6示出了自动生成用于测试车载分布式嵌入系统的测试用例的方法。在步骤61中，将涉及至少一个控制器的抽象模型的功能模型与平台规范集成起来，该平台规范涉及平台部件。

在步骤62中，将平台规范、结构化覆盖准则和实时需求进行集成，以便生成用于测试分布式系统的增强的测试规范。

在步骤63中，将用于分布式系统的实时需求和功能需求进行集成。

在步骤64中，自动生成作为模型变换器、测试规范变换器、以及需求变换器的输出的函数的一组测试用例。

尽管已经详细描述了本发明的某些实施例，但是熟悉本发明涉及领域的技术人员将会认识到用于实践如所附权利要求所限定的本发明的各种替代性设计和实施例。

Claims (10)

1.一种用于车载分布式嵌入系统的自动测试用例生成系统，所述自动测试用例生成系统在所述车载分布式嵌入系统的系统集成层面生成用于验证测试规范的测试用例，所述测试规范关于定时约束、故障容限、分布式死锁和同步，所述自动测试用例生成系统包括：

模型变换器，用于集成功能模型和平台规范，所述功能模型涉及至少一个控制器的抽象模型，所述平台规范对应于所述车载分布式嵌入系统的分布式架构和软件部件到所述分布式架构的映射；

测试规范变换器，用于集成所述平台规范、实时需求和结构化覆盖准则，以便生成用于对所述车载分布式嵌入系统进行测试的增强的测试规范；

需求变换器，用于集成所述车载分布式嵌入系统的实时需求和功能需求；以及

自动测试用例生成器，用于生成对所述车载分布式嵌入系统的增强的测试规范进行验证的一组测试用例，所述测试用例作为所述模型变换器、所述测试规范变换器、以及所述需求变换器的输出的函数而被生成。

2.如权利要求1所述的系统，其中，从所述自动测试用例生成器输出的所述组测试用例包括用于对所述车载分布式嵌入系统内的控制器之间的通信进行测试的测试用例。

3.如权利要求1所述的系统，其中，从所述自动测试用例生成器输出的所述组测试用例包括用于对所述车载分布式嵌入系统内的控制器的响应进行测试的测试用例。

4.如权利要求1所述的系统，其中，所述平台规范对应于通信总线的参数。

5.如权利要求1所述的系统，其中，所述平台规范对应于涉及所述控制器上任务调度的参数。

6.如权利要求1所述的系统，其中，所述平台规范对应于中间件部件的参数。

7.如权利要求1所述的系统，其中，所述功能模型是Simulink/Stateflow模型。

8.如权利要求1所述的系统，其中，所述模型变换器利用了由所述控制器在分布式平台上的实施所导致的定时效果。

9.如权利要求1所述的系统，其中，由所述模型变换器产生的所述集成的功能和平台模型包括任务和消息的定时信息，其中，所述集成的功能和平台模型捕获用于任务执行以及所述车载分布式嵌入系统的通信装置之间消息传输的持续时间。

10.一种用于为车载分布式嵌入系统自动生成测试用例的方法，所述测试用例在所述车载分布式嵌入系统的系统集成层面生成用于验证测试规范，所述测试规范关于定时约束、故障容限、分布式死锁和同步，所述方法包括下述步骤：

集成功能模型和平台规范，所述功能模型涉及至少一个控制器的抽象模型，所述平台规范对应于所述车载分布式嵌入系统的分布式架构和软件部件到所述分布式架构的映射；

集成所述平台规范、实时需求和结构化覆盖准则，以便生成用于对所述车载分布式嵌入系统进行测试的增强的测试规范；

集成所述车载分布式嵌入系统的实时需求和功能需求；以及

自动生成对所述车载分布式嵌入系统的增强的测试规范进行验证的一组测试用例，所述测试用例作为所述模型变换器、所述测试规范变换器、以及所述需求变换器的输出的函数而被生成。

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