CN104866419A - 一种虚拟平台以及应用层软件测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种虚拟平台及应用层软件测试方法和系统，该虚拟平台用于应用层软件的测试，包括控制器对应的控制器层动态链接库文件，以及应用层软件对应的应用层动态链接库文件，还包括对上述文件中的任务进行调度的任务调度模块以及输入输出接口，该方案中通过生成动态链接库文件，无需获得控制器和应用层软件的底层代码，只通过应用的上层函数即可实现对其测试，可以解决动力系统各控制器是由不同供应商开发不方便提供源代码的问题。在此平台中集成的物理仿真模型不受实时性要求，可搭建更加精确的物理仿真模型，扩大测试覆盖度。

Description

一种虚拟平台以及应用层软件测试方法及系统

技术领域

本发明涉及一种软件测试领域，具体地说是一种虚拟平台及应用层软件测试方法及系统。

背景技术

随着汽车技术的发展和普及，汽车拥有量越来越多，其导致的环境问题也日益突出。新能源汽车被广泛认为是解决汽车尾气污染和石油能源短缺等问题的主要途径之一。新能源汽车整车的动力系统主要有动力电池、动力电池管理系统（简称BMS:Battery Management System）、驱动电机、电机控制器（简称MCU：Motor Control Unit）、整车控制器（简称VCU：Vehicle Control Unit）、发动机、发动机控制器（简称ECU：Electronict Control Unit ）组成。随着新能源汽车的快速发展，对其动力系统核心零部件的产品性能、可靠性要求也越来越重要。

为了保证这些核心部件的性能，对其特性进行多方面的测试是必须的。现有测试技术中软件在环测试（简称SIL：Software in the loop）, 可以在模拟的环境中验证动力系统各控制器的应用层软件的功能。但是前提条件是该控制器软件是自主开发的有源代码。目前新能源汽车动力系统各控制器开发分别属于不同的供应商负责开发，由于市场竞争、技术保密等原因，其开发产品的源代码都具有保密性，不方便提供源代码，这就导致无法实现对各控制器的应用程序软件的在环测试。

现有测试技术中硬件在环测试（简称HIL：Hardware in the loop）可以在模拟的环境中验证动力系统各控制器的功能。HIL测试系统包括真实的控制器硬件和在硬件上运行的嵌入式软件、物理仿真模型、物理或模拟的负载。虽然HIL测试可以是有效的，不过HIL测试需要真实的物理负载或实时模拟的负载，而这可能是昂贵的。此外，HIL测试系统有实时性的要求，这对搭建物理仿真模型的大小和精确性有较大的限制，可能会影响功能测试和性能测试的覆盖程度和效果。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中新能源汽车各控制器的应用层软件的在环软件测试需要各控制器的源代码、硬件在环测试成本高、效果差的问题，从而提出一种无需各控制器的源代码、测试效果好的虚拟平台及软件测试方法。

为解决上述技术问题，本发明的提供一种虚拟平台以及基于该平台的软件测试方法及系统。

本发明提供一种虚拟平台，用于应用层软件的测试，包括：

第一动态链接库：用于存储车辆各个控制器对应的控制器层动态链接库文件；

第二动态链接库：用于存储车辆各个控制器的应用层软件对应的应用层动态链接库文件；

任务调度模块：识别第一动态链接库内的控制器层动态链接库文件中的任务，并识别第二动态链接库中应用层动态链接库文件中的任务，并添加任务的执行顺序；

输入输出接口：接收外部信号、对外输出信号。

优选地，所述的虚拟平台，还包括显示装置，作为用户的操作界面和显示界面。

优选地，所述的虚拟平台中，所述输入输出接口包括硬件的IO接口、CAN接口。

本发明还提供一种应用层软件测试方法，包括如下过程：

获取车辆各个控制器对应的控制器层动态链接库文件；

获取各个控制器的应用层软件对应的应用层动态链接库文件；

导入所述控制器层动态链接库文件和应用层动态链接库文件；

识别导入的文件中的任务，建立任务的执行顺序；

识别导入文件中的输入与输出接口，并配置输入输出接口；

设计测试用例，输入测试量，观测输出量，执行测试。

优选地，所述的软件测试方法，所述获取车辆各个控制器对应的控制器层动态链接库文件的过程，包括：

根据车辆动力系统建立多个物理模型；

将每个物理模型转换成动态链接库文件。

优选地，所述的软件测试方法，所述物理模型包括车辆动力学模型、驾驶员模型、发动机物理本体模型、电机物理本体模型、电池物理本体模型或变速器物理本体模型。

优选地，所述的软件测试方法，识别导入的文件中的任务，建立任务的执行顺序的过程中，基于事件触发或基于时间来设置任务的执行顺序。

优选地，所述的软件测试方法，识别导入的文件中的任务，建立任务的执行顺序的过程中，设置有执行任务的周期。

优选地，所述的软件测试方法，所述应用层软件包括基于模型开发的代码或手写源代码或采用以上两种方式集成的代码。

本发明还提供一种应用层软件测试系统，包括：

第一获取单元：获取车辆各个控制器对应的控制器层动态链接库文件；

第二获取单元：获取各个控制器的应用层软件对应的应用层动态链接库文件；

导入单元：导入所述控制器层动态链接库文件和应用层动态链接库文件；

任务识别单元：识别导入的文件中的任务，建立任务的执行顺序；

接口识别单元：识别导入文件中的输入与输出接口，并配置输入输出接口；

测试单元：设计测试用例，输入测试量，观测输出量，执行测试。

优选地，软件测试系统，所述第一获取单元包括：

建模单元：根据车辆动力系统建立多个物理模型；

转换单元：将每个物理模型转换成动态链接库文件。

优选地，所述的软件测试系统，所述物理模型包括车辆动力学模型、驾驶员模型、发动机物理本体模型、电机物理本体模型、电池物理本体模型或变速器物理本体模型。

优选地，所述的软件测试系统，所述任务识别单元中基于事件触发或基于时间来设置任务的执行顺序。

优选地，所述软件测试系统，所述任务识别单元中设置有执行任务的周期。

优选地，所述的软件测试系统，所述应用层软件包括基于模型开发的代码或手写源代码或采用以上两种方式集成的代码。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，

（1）本发明提供一种虚拟平台，用于应用层软件的测试，包括控制器对应的控制器层动态链接库文件，以及应用层软件对应的应用层动态链接库文件，还包括对上述文件中的任务进行调度的任务调度模块以及输入输出接口，该方案中通过生成动态链接库文件，无需获得控制器和应用层软件的底层代码，只通过应用的上层函数即可实现对其测试，可以解决动力系统各控制器是由不同供应商开发不方便提供源代码的问题。在此平台中集成的物理仿真模型不受实时性要求，可搭建更加精确的物理仿真模型，扩大测试覆盖度。

（2）本发明中还提供一种基于该虚拟平台的应用软件测试方法，通过虚拟平台集成新能源汽车动力系统中各控制器的实际应用层软件来获得全部或一部分控制算法，只需将应用层软件转换生成动态链接库文件（.dll），可以使用更少的源代码，在不方便提供源代码的情况下也可以测试，有利于开发者的技术保密，也提高了的测试范围，在此平台中集成的物理仿真模型不受实时性要求，可搭建更加精确的物理仿真模型，扩大测试覆盖度。此平台完全是在PC机上Matlab/Simulink环境下运行,不需要其他硬件支持。

（3）本实施例中提供一个应用层软件测试系统，包括第一获取单元、第二获取单元、导入单元、任务识别单元、接口识别单元、测试单元，只需将应用层软件转换生成动态链接库文件（.dll）此方法可以解决动力系统各控制器是由不同供应商开发不方便提供源代码的问题。并且在此系统中集成的物理仿真模型不受实时性要求，可搭建更加精确的物理仿真模型，扩大测试覆盖度。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1  是本发明实施例中的虚拟平台的结构框图；

图2  是本发明实施例中的虚拟平台的运行测试环境示意图；

图3  是本发明实施例中的应用层软件测试方法的流程图；

图4  是本发明实施例中的应用层软件测试系统的结构框图。

具体实施方式

实施例1 ：

本实施例中提供一种虚拟平台，结构框图如图1所示，用于应用程序软件的测试。主要包括以下部分：

（1）第一动态链接库：用于存储车辆各个控制器对应的控制器层动态链接库文件。

各个控制器都具有其对应的物理仿真模型，物理仿真模型，即模拟整车及其他部件的模型，包括车辆动力学模型、驾驶员模型、电池模型、电机模型、发动机模型，可以模拟整车的运行工况。传感器模型，可模拟传感器特性和故障情况。以及执行器模型，模拟控制器驱动控制的附件模型及故障情况。物理仿真模型从控制器应用层软件接收输入并且产生输出，所述输出可以被反馈给控制器应用层软件。可通过Matlab/Simulink、AMESim、C/C++、Python等建立物理模型。

建立物理仿真模型后，将其转换生成在仿真环境中运行的.dll文件，然后将这些文件存储在第一动态链接库内。

（2）第二动态链接库：用于存储车辆各个控制器的应用层软件对应的应用层动态链接库文件。

控制器软件开发分为底层基础软件和应用层软件。底层基础软件实现数据采集、输出驱动、任务调度、通信协议等功能，应用层软件实现的是控制策略算法。目前控制器应用层软件主要开发方法有基于模型建模然后自动生成代码、手写代码、或采用以上两种方式集成的代码。本实施例中控制器应用层软件为被测试系统，控制器应用层软件需转换生成在仿真环境中运行的动态链接库文件（以下简称.dll文件），存储在第二动态链接库中。

（3）任务调度模块：识别第一动态链接库内的控制器层动态链接库文件中的任务，并识别第二动态链接库中应用层动态链接库文件中的任务，并添加任务的执行顺序；

此平台包含的任务调度模块，可自动识别出.dll文件中的任务并设置任务调度。任务指的是在仿真期间执行的软件函数，任务可以包括多个子任务。虚拟平台中的任务调度是调度执行任务的次序。调度模块可以是基于事件或时间的。即可以在出现特定条件时执行一系列任务或在相同时间段内以序列次序来执行多个任务。

（4）输入输出接口：接收外部信号、对外输出信号。

此平台包含CAN接口模块，CAN接口模块用于在仿真环境下各控制器中CAN信号的输入、输出的关联；CAN总线数据传输在汽车控制中已广泛使用。此平台还包含硬件IO接口模块，此模块用于在仿真环境下各控制器、执行器、传感器之间模拟信号、数字信号的关联。

（5）作为优选的方式，本实施例中的虚拟平台还包括显示装置，作为用户的操作界面和显示界面。此平台包含GUI界面，实现了上述任务调度、CAN接口、硬件IO接口的可视化配置，方便使用人员应用。并且可从GUI界面中配置测试用例和结果观测。

本实施例中提供的虚拟平台，用于应用层软件的测试，包括控制器对应的控制器层动态链接库文件，以及应用层软件对应的应用层动态链接库文件，还包括对上述文件中的任务进行调度的任务调度模块以及输入输出接口，该方案中通过生成动态链接库文件，无需获得控制器和应用层软件的底层代码，只通过应用的上层函数即可实现对其测试，可以解决动力系统各控制器是由不同供应商开发不方便提供源代码的问题。在此平台中集成的物理仿真模型不受实时性要求，可搭建更加精确的物理仿真模型，扩大测试覆盖度。

实施例2：

本实施例中提供一种基于上述实施例中的虚拟平台的应用层软件测试方法，运行环境如图2所示，流程图如图3所示，包括如下步骤：

S1：获取车辆各个控制器对应的控制器层动态链接库文件。

根据新能源汽车动力系统设计搭建车辆动力学模型、驾驶员模型、发动机物理本体模型、电机物理本体模型、电池物理本体模型、变速器物理本体模型，可通过Matlab/Simulink、AMESim、C/C++、Python等建立物理模型。获取上述模型后，将搭建的物理模型分别转换生成在仿真环境中运行的动态链接库文件（以下简称.dll文件）。如果物理模型中有供应商开发的，只需供应商提供生成的dll文件即可不需要提供物理模型。

S2：获取各个控制器的应用层软件对应的应用层动态链接库文件。

将各被测控制器的应用层软件分别生成.dll文件，各控制器的应用层软件可以为基于模型开发的、手写的源代码、或采用以上两种方式集成的代码。本实例中被测控制器包括电池管理系统BMS、电机控制器MCU、变速器控制器TCU、整车控制器VMS；如果控制器中有供应商开发的，只需供应商提供控制器的应用层软件生成的dll文件，不需要提供控制器的应用层软件源代码。

S3：导入所述控制器层动态链接库文件和应用层动态链接库文件。

将步骤2和步骤3中生成的.dll文件导入虚拟平台。

动态链接库文件，是一种不可执行的二进制程序文件，它允许程序共享执行特殊任务所必需的代码和其他资源。

例如，Windows提供的DLL文件中包含了允许基于Windows的程序在Windows环境下操作的许多函数和资源。Windows中，DLL多数情况下是带有DLL扩展名的文件，但也可能是EXE或其他扩展名；Debian系统中常常是.so的文件。它们向运行于Windows操作系统下的程序提供代码、数据或函数。程序可根据DLL文件中的指令打开、启用、查询、禁用和关闭驱动程序。

S4：识别导入的文件中的任务，建立任务的执行顺序。

虚拟平台自动识别被导入的.dll文件中的任务，将各任务添加至相对应的任务调度模块。例如任务调度模块有5ms、10ms、100ms的，.dll文件中有5ms为周期执行的任务，将此任务添加至5ms的任务调度模块。

此处的任务指的是在仿真期间执行的软件函数，任务可以包括多个子任务。虚拟平台中的任务调度是调度执行任务的次序。调度模块可以是基于事件或时间的。即可以在出现特定条件时执行一系列任务或在相同时间段内以序列次序来执行多个任务。

S5：识别导入文件中的输入与输出接口，并配置输入输出接口。

虚拟平台自动识别各个.dll文件的输入与输出接口。在虚拟平台中配置CAN接口、IO接口。CAN接口是CAN总线的数据传输接口，IO接口是硬件的输入输出接口，用于在仿真环境下各控制器、执行器、传感器之间模拟信号、数字信号的关联，根据具体的使用配置即可。

S6：设计测试用例，输入测试量，观测输出量，执行测试。

测试时，即在上述配置好的测试环境中依据需要进行测试用例设计，在GUI界面中选择驾驶员模型输入驾驶员操作行为，选择需要观测的变量，测试执行后得到输出结果。本发明中步骤3、4、5、6的配置操作是在GUI界面中实现，该测试系统在Simulink环境下运行。

该测试方法可以在PC机上matlab环境下快速虚拟集成，可以脱离其他软件集成其模型/源代码，可以使开发与测试流程并行。

实施例3：

本实施例中还提供应用层软件测试系统，结构框图如图4所示，包括

第一获取单元：获取车辆各个控制器对应的控制器层动态链接库文件；

第二获取单元：获取各个控制器的应用层软件对应的应用层动态链接库文件；

导入单元：导入所述控制器层动态链接库文件和应用层动态链接库文件；

任务识别单元：识别导入的文件中的任务，建立任务的执行顺序；

接口识别单元：识别导入文件中的输入与输出接口，并配置输入输出接口；

测试单元：设计测试用例，输入测试量，观测输出量，执行测试。

优选地，软件测试系统中所述第一获取单元包括：

建模单元：根据车辆动力系统建立多个物理模型；

转换单元：将每个物理模型转换成动态链接库文件。

优选地，所述的软件测试系统中所述物理模型包括车辆动力学模型、驾驶员模型、发动机物理本体模型、电机物理本体模型、电池物理本体模型或变速器物理本体模型。

优选地，所述的软件测试系统中，所述任务识别单元中基于事件触发或基于时间来设置任务的执行顺序。

在进一步优选地实施方式中，所述软件测试系统中所述任务识别单元中设置有执行任务的周期。

优选地，所述的软件测试系统，所述应用层软件包括基于模型开发的代码或手写源代码或采用以上两种方式集成的代码。

本实施例中提供一个应用层软件测试系统，包括第一获取单元、第二获取单元、导入单元、任务识别单元、接口识别单元、测试单元，只需将应用层软件转换生成动态链接库文件（.dll）此方法可以解决动力系统各控制器是由不同供应商开发不方便提供源代码的问题。并且在此系统中集成的物理仿真模型不受实时性要求，可搭建更加精确的物理仿真模型，扩大测试覆盖度。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

Claims (15)

1.一种虚拟平台，用于应用层软件的测试，其特征在于，包括：

第一动态链接库：用于存储车辆各个控制器对应的控制器层动态链接库文件；

第二动态链接库：用于存储车辆各个控制器的应用层软件对应的应用层动态链接库文件；

任务调度模块：识别第一动态链接库内的控制器层动态链接库文件中的任务，并识别第二动态链接库中应用层动态链接库文件中的任务，并添加任务的执行顺序；

输入输出接口：接收外部信号、对外输出信号。

2.根据权利要求1所述的虚拟平台，其特征在于：还包括显示装置，作为用户的操作界面和显示界面。

3.根据权利要求1所述的虚拟平台，其特征在于：所述输入输出接口包括硬件的IO接口、CAN接口。

4.一种应用层软件测试方法，其特征在于，包括如下过程：

获取车辆各个控制器对应的控制器层动态链接库文件；

获取各个控制器的应用层软件对应的应用层动态链接库文件；

导入所述控制器层动态链接库文件和应用层动态链接库文件；

识别导入的文件中的任务，建立任务的执行顺序；

识别导入文件中的输入与输出接口，并配置输入输出接口；

设计测试用例，输入测试量，观测输出量，执行测试。

5.根据权利要求4所述的软件测试方法，其特征在于，所述获取车辆各个控制器对应的控制器层动态链接库文件的过程，包括：

根据车辆动力系统建立多个物理模型；

将每个物理模型转换成动态链接库文件。

6.根据权利要求5所述的软件测试方法，其特征在于，所述物理模型包括车辆动力学模型、驾驶员模型、发动机物理本体模型、电机物理本体模型、电池物理本体模型或变速器物理本体模型。

7.根据权利要求6所述的软件测试方法，其特征在于，识别导入的文件中的任务，建立任务的执行顺序的过程中，基于事件触发或基于时间来设置任务的执行顺序。

8.根据权利要求6所述的软件测试方法，其特征在于，识别导入的文件中的任务，建立任务的执行顺序的过程中，设置有执行任务的周期。

9.根据权利要求6所述的软件测试方法，其特征在于，所述应用层软件包括基于模型开发的代码或手写源代码或采用以上两种方式集成的代码。

10.一种应用层软件测试系统，其特征在于，包括：

第一获取单元：获取车辆各个控制器对应的控制器层动态链接库文件；

第二获取单元：获取各个控制器的应用层软件对应的应用层动态链接库文件；

导入单元：导入所述控制器层动态链接库文件和应用层动态链接库文件；

任务识别单元：识别导入的文件中的任务，建立任务的执行顺序；

接口识别单元：识别导入文件中的输入与输出接口，并配置输入输出接口；

测试单元：设计测试用例，输入测试量，观测输出量，执行测试。

11.根据权利要求10所述的软件测试系统，其特征在于，所述第一获取单元包括：

建模单元：根据车辆动力系统建立多个物理模型；

转换单元：将每个物理模型转换成动态链接库文件。

12.根据权利要求6所述的软件测试系统，其特征在于，所述物理模型包括车辆动力学模型、驾驶员模型、发动机物理本体模型、电机物理本体模型、电池物理本体模型或变速器物理本体模型。

13.根据权利要求6所述的软件测试系统，其特征在于，所述任务识别单元中基于事件触发或基于时间来设置任务的执行顺序。

14.根据权利要求6所述的软件测试系统，其特征在于，所述任务识别单元中设置有执行任务的周期。

15.根据权利要求6所述的软件测试系统，其特征在于，所述应用层软件包括基于模型开发的代码或手写源代码或采用以上两种方式集成的代码。