CN102981503B - 一种车身电子控制器功能黑盒测试方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明具体公开了一种汽车车身电子控制器功能的黑盒测试方法和系统,包括PC机、接口板卡、接线盒，所述的PC机与接线盒相连，所述的接线盒与汽车的车身控制器互相通讯，所述的PC机还通过接口板卡与汽车车身控制器相连。本发明为控制器测试用例的设计提供了方法指导，保证了测试的完整性。基于状态迁移表格设计测试用例，使得控制器的每个状态和状态迁移都被测试覆盖，保证了测试的完整性。通过对冲突事件的枚举和测试，保证了多个事件同时发生时也被测试所覆盖。

Description

一种车身电子控制器功能黑盒测试方法和系统

技术领域

本发明具体涉及一种汽车车身电子控制器功能的黑盒测试方法和系统。 

背景技术

汽车上越来越多的采用电子控制单元对机械物理部件进行控制，实现环保、行驶安全以及舒适便捷的目的。车身电子控制器是汽车上最常见的控制器，它对车身部件进行控制，提供安全报警和友好人车交互功能。不同品牌的汽车，车身控制功能的范围界定以及每项功能的定义往往不完全相同。一般来说，车身电子控制器主要包括以下控制功能：中央集控门锁、外部灯光、内部灯光、雨刮、防盗报警、遥控和车窗升降等。 

车身控制器的实现方式有三种：分散式、集中式和分布式(总线式)。目前，中高档轿车多采用集中式或分布式。集中式车身控制系统将所有控制功能集中在一个车身控制器（BCM，Body Control Module）中，实现所有车身部件的控制，因此控制器的功能较为复杂。分布式车身控制器将控制功能分解到几个子模块来实现，模块之间通过CAN/LIN总线连接，实现中央控制模块与子功能模块的控制信息交换。本专利所涉及的车身控制器是针对某国产轿车的集中式车身控制器，但是该方法和系统同样适用于分布式车身控制器。 

汽车控制器在开发完成后必须经过严格的功能和性能测试才能进行装车试验。功能测试通常是黑盒测试，也就是给定控制器特定的输入，观察控制器的输出是否符合技术要求。黑盒测试不涉及控制器的内部软硬件结构，因此可由第三方进行测试。功能测试与控制器的具体功能相关，因此功能测试的工作量通常很大，而且每当控制器的软硬件设计发生改动以后，需要进行回归测试，这又大大增加了测试工作量。另外，控制器的某些功能不可能在装车环境下进行测试（比如车身控制器的碰撞解锁功能测试），这就需要构造硬件在环测试系统来对被测控制器进行虚拟测试。 

硬件在环测试系统通常需要使用特定的数据采集板卡和软件平台来搭建。数据采集板卡的种类较多，如美国国家仪器公司提供的各类采集卡；而软件平台主要有dSPACE和LabVIEW，它们都提供了图形化编程语言，方便用户快速搭建测试用例。但是采用这些平台来搭建测试系统存在以下几个问题：首先，这些平台不能代替测试用例的设计过程，它们没有提供如何进行测试用例设计以及如何保证测试完整性的方法指导；其次，这些平台设备成本高，而且都有使用权限制，通常与特定的PC机绑定，很难进行多用户并行开发，也很难进行移植；最后，这些平台的功能庞杂繁复，操作复杂，而我们想要的仅仅是测试功能，并不需要其它功能。总之，在车身控制器测试中，我们需要一种精简的硬件在环测试系统，能够对控制器功 能进行完整的测试，能够自动或半自动的执行若干测试用例序列，从而显著减少测试人员的工作量。 

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，针对某国产集中式车身控制器的功能测试任务，提供一种基于自动化测试方法和系统，大大减小测试人员的工作量，同时较为完整的对所有功能项进行测试。 

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案： 

一种汽车车身电子控制器功能的黑盒测试系统,包括PC机，接口板卡、接线盒，所述的PC机与接线盒相连，所述的接线盒与汽车的车身控制器互相通讯，所述的PC机还通过接口板卡与汽车车身控制器相连。 

所述的接线盒通过PCI插槽与PC机相连。 

所述的接口板卡包括USB/CAN总线转换卡和CAN/LIN总线转换卡，所述的PC机通过USB/CAN总线转换卡和CAN/LIN总线转换卡与车身控制器的串口相连。 

所述的接线盒带有开关量输入输出接口和脉冲输入信道，信道的个数大于车身控制器端口的个数。 

基于状态迁移模型和冲突事件枚举的汽车车身控制器黑盒测试系统的测试方法，包括如下步骤： 

步骤1：安装所述的黑盒测试系统； 

步骤2：给车身控制器上电，打开PC上的测试程序界面； 

步骤3：对比车身控制器技术任务书，将每条功能测试项分解为一个状态迁移，并形成状态迁移表格，该表格是自动产生测试用例的依据； 

步骤4：对比车身控制器技术任务书，建立冲突事件列表，即认定出所有可能同时发生的事件集合；并给出冲突事件的响应优先级； 

步骤5：根据状态迁移表格，编制测试程序，并根据状态首尾相连的原则，形成测试用例序列； 

步骤6：选择测试用例序列以及可能的冲突事件组合，进行自动测试； 

步骤7：根据测试结果记录，分析控制器功能是否符合技术任务要求；若符合，结束测试，若不符合，对软硬件重新修改，返回步骤3。 

在步骤3中，所述的状态迁移表格的列分别为：s，event，condition，action，s’，其中s表示初始状态，event表示触发事件，condition表示执行条件，action表示执行动作， s’表示目的状态，表格中的每一行表示一个状态迁移，其含义是：当控制器处于状态s时，如果事件event发生，而且条件condition满足，那么控制器将执行动作action，然后状态变换到s’；一个状态迁移表示一条测试功能项。 

在步骤5中，形成测试用例序列时，按照前一个迁移的目的状态是后一个迁移的初始状态的原则，形成测试用例序列。 

在步骤7中，自动执行测试用例序列时，每执行完一条状态迁移，测试程序都把执行结果自动记录下来，以便进行事后分析；对于车身本发明提出了一种汽车车身电子控制器功能的黑盒测试方法和系统，已经在某自主品牌轿车的车身控制器中试用，实践表明该发明具有以下主要优点： 

（1）为控制器测试用例的设计提供了方法指导，保证了测试的完整性。基于状态迁移表格设计测试用例，使得控制器的每个状态和状态迁移都被测试覆盖，保证了测试的完整性。通过对冲突事件的枚举和测试，保证了多个事件同时发生时也被测试所覆盖。 

（2）测试用例序列的自动执行大大减小了测试人员的工作量，尤其是在进行回归测试时，只需重新执行测试用例序列，不需要人工参与。同时由于测试结果被自动记录下来，便于事后进行分析，因此测试人员不需要实时跟踪测试过程。 

（3）基于AD板卡（见图1）搭建测试系统，通过编制程序直接访问该板卡驱动来产生激励，因此平台的成本较低，结构和功能非常精简，操作简便，使用灵活，而且便于与其它系统互操作，总体经济性优于使用dSPACE或LabVIEW构建的测试系统。 

附图说明

图1是测试系统硬件连接图； 

图2是测试过程流程图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

本发明的汽车车身电子控制器功能的黑盒测试系统,包括PC机、接口板卡、接线盒，所述的PC机与接线盒相连，所述的接线盒与汽车的车身控制器互相通讯，所述的PC机还通过接口板卡与汽车车身控制器相连。所述的接线盒通过PCI插槽与PC机相连。所述的接口板卡包括USB/CAN总线转换卡和CAN/LIN总线转换卡，所述的PC机通过USB/CAN总线转换卡和CAN/LIN总线转换卡与车身控制器的串口相连。所述的接线盒带有开关量输入输出接口和脉冲输入信道，信道的个数大于车身控制器端口的个数。 

一种基于状态迁移模型和冲突事件枚举的汽车车身控制器黑盒测试系统，步骤如下： 

步骤1：安装所述的黑盒测试系统； 

步骤2：给车身控制器上电，打开PC上的测试程序界面； 

步骤3：对比车身控制器技术任务书，将每条功能测试项分解为一个状态迁移，并形成状态迁移表格，该表格是自动产生测试用例的依据； 

步骤4：对比车身控制器技术任务书，建立冲突事件列表，即认定出所有可能同时发生的事件集合； 

步骤5：根据状态迁移表格，编制测试程序，并根据状态收尾相连的原则，形成测试用例序列； 

步骤6：将被测车身控制器与接口板卡通过接线盒连接。启动测试程序界面，选择测试用例序列以及可能的事件组合，进行自动测试； 

步骤7：根据测试结果记录，分析控制器功能是否符合技术任务要求。 

在步骤1中，根据待测车身控制器输入输出接口类型选择板卡。对于车身控制器测试，其输入信号主要是开关信号、脉冲信号以及CAN/LIN信号，因此选择的接口板卡应带有开关量输入输出接口和脉冲输入信道，信道的个数大于车身控制器端口的个数，完全能够满足测试要求。CAN/LIN接口采用单独板卡，通过USB接口与PC机相连。 

在步骤3中，状态迁移表格的列分别为：s，event，condition，action，s’，其中s表示初始状态，event表示触发事件，condition表示执行条件，action表示执行动作，s’表示目的状态。表格中的每一行表示一个状态迁移，其含义是：当控制器处于状态s时，如果事件event发生，而且条件condition满足，那么控制器将执行动作action，然后状态变换到s’。一个状态迁移表示一条测试功能项。状态迁移表格形式如表1所示。 

表1是状态迁移表格的一个例子。每条迁移表示一个功能项。比如第1条状态迁移表示使用车钥匙解锁左前门的功能，第3条状态迁移表示加速自动落锁功能。 

在步骤4中，建立的冲突事件列表表示了可能同时发生的事件集合，并给出冲突事件的响应优先级。表2给出了冲突事件列表的一个例子。 

表1 状态迁移表 

表2 冲突事件列表 

表中大于号“>”表示“优先级高于”的意思。冲突事件的认定以及优先级的确定依赖于技术任务要求。冲突事件的同时发生很难用手工测试来模拟，需要自动测试的支持。 

在步骤5中，形成测试用例序列时，按照前一个迁移的目的状态是后一个迁移的初始状态的原则，形成测试用例序列。比如，对于表1中的例子，可以形成序列“1，2，3”，“1，3， 2”，“1，2，3，4”等测试用例序列。为了完整的测试所有用例，测试用例序列集合应覆盖所有状态和所有状态迁移。 

在步骤7中，自动执行测试用例序列时，每执行完一条状态迁移，测试程序都把执行结果自动记录下来，以便进行事后分析。对于车身通过对测试系统结构如图1所示。硬件系统主要包括PC机部分、信号板卡（数字I/O卡，CAN卡等），电源，接线盒（外围辅助电路）以及被测ECU控制单元，即车身控制器。通过在PC机上运行测试程序达到模拟车身信号环境的目的。板卡通过PCI插槽与PC机相连。PC上的程序驱动板卡产生车身控制器需要的外部激励，同时车身控制器的做动信号也通过板卡传入到计算机，以便进行分析。根据车身控制器的具体输入输出端口要求，我们选用NI的数字I/O板卡，通过板卡产生开关输入信号（如车门开关，行李箱开关，发动机盖开关，前门钥匙位置开关，点火钥匙，点火信号，危险警示灯开关，雨刷停止位等）和脉冲输入信号。脉冲信号主要用于产生车速和碰撞信息。板卡上的信道通过接线盒与车身控制器的输入输出端口相连。 

由于在选用的接口板卡上没有CAN/LIN接口，我们通过外置一块CAN接口卡来发生和接收CAN/LIN消息。CAN卡一端通过USB接口与PC机相连，另一端通过CAN/LIN总线与车身控制器上的CAN/LIN接口相连。 

测试流程如图2所示。首先把被测车身控制器如图1所示接入测试系统，并上电，同时运行PC机上的测试程序。 

首先进行状态迁移序列的测试。可以利用测试程序提供的机制构造符合要求的任意测试用例序列，也可以选择预先制定的测试用例序列，点击按钮对这些序列进行自动测试。序列中每条状态迁移的时间间隔为1s，保证在下一条状态迁移执行之前，前一条迁移执行完毕。 

然后进行冲突事件的测试。选择预先制定的冲突事件集，并选择相关的状态迁移，点击按钮进行测试。 

以上两类测试的过程和结果信息都被测试程序自动记录下来。测试人员在测试完毕后分析测试结果，如果测试结果符合技术要求，则认为控制器功能达到要求。如果不符合技术要求，则根据测试的过程和结果信息，分析可能的原因，并进行软硬件修改，修改完毕后进入下一轮测试流程。 

Claims (8)

1. 一种汽车车身电子控制器功能的黑盒测试系统,其特征在于：包括PC机、接口板卡、接线盒，所述的PC机与接线盒相连，所述的接线盒与汽车的车身控制器互相通讯，所述的PC机还通过接口板卡与汽车的车身控制器相连。

2.如权利要求1所述的系统,其特征在于：所述的接线盒通过PCI插槽与PC机相连。

3. 如权利要求1所述的系统,其特征在于：所述的接口板卡包括USB/CAN 总线转换卡和CAN/LIN总线转换卡，所述的PC 机通过USB/CAN 总线转换卡和CAN/LIN总线转换卡与车身控制器的串口相连。

4. 如权利要求1所述的系统,其特征在于：所述的接线盒带有开关量输入输出接口和脉冲输入信道，信道的个数大于车身控制器端口的个数。

5. 如权利要求1所述的系统的测试方法，包括如下步骤：

步骤1 ：安装所述的黑盒测试系统；

步骤 2： 给车身控制器上电，打开PC上的测试程序界面；

步骤3：对比车身控制器技术任务书，将每条功能测试项分解为一个状态迁移，并形成状态迁移表格，该表格是自动产生测试用例的依据；

步骤4：对比车身控制器技术任务书，建立冲突事件列表，即认定出所有可能同时发生的事件集合；并给出冲突事件的响应优先级；

步骤5：根据状态迁移表格，编制测试程序，并根据状态首尾相连的原则，形成测试用例序列；

步骤6：选择测试用例序列以及可能的冲突事件组合，进行自动测试；

步骤7：根据测试结果记录，分析控制器功能是否符合技术任务要求；若符合，结束测试，若不符合，对软硬件重新修改，返回步骤3。

6. 如权利要求5所述的系统的测试方法，其特征在于：在步骤3中，所述的状态迁移表格的列分别为：s, event, condition, action, s’， 其中s表示初始状态，event表示触发事件，condition表示执行条件，action表示执行动作，s’表示目的状态，表格中的每一行表示一个状态迁移，其含义是：当控制器处于状态s时，如果事件event发生，而且条件condition满足，那么控制器将执行动作action，然后状态变换到s’；一个状态迁移表示一条测试功能项。

7. 如权利要求5所述的系统的测试方法，其特征在于：在步骤5中，形成测试用例序列时，按照前一个迁移的目的状态是后一个迁移的初始状态的原则来形成测试用例序列。

8. 如权利要求5所述的系统的测试方法，其特征在于：在步骤7中，自动执行测试用例序列时，每执行完一条状态迁移，测试程序都把执行结果自动记录下来，以便进行事后分析；对于车身控制器测试，需要记录的执行结果包括如下几项：输入端口号、输入电平、输入电平维持时间、输出端口号、输出电平、输出电平维持时间。