CN107562635A - 嵌入式软件测试辅助系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出的一种嵌入式软件测试辅助系统，旨在提供一种能够提高测试环境搭建效率，降低操作难度，提升易用性的软件测试辅助系统。本发明通过下述技术方案予以实现：上位机构建被测设备与配测设备的测试交联环境，描述总线属性和界面控制文件ICD，以及测试用例前置条件、测试步骤，并按前置条件、测试步骤形成控制律调度测试数据发送、判断接收数据，根据ICD格式对接收数据逆向解析；下位机配合上位机通过具体总线发送数据，接收数据，自动化执行数据仿真、收发流程控制构筑的测试用例和设计，实现嵌入式软件外围设备的仿真和与外围设备数据交互过程中的监视和检测。本发明基于数据收发流程执行控制构筑测试场景的测试用例，缩短了开发仿真系统的时间。

Description

嵌入式软件测试辅助系统

技术领域

本发明涉及一种广泛应用于航空、航天、汽车、通信和家电等领域，主要用于MIL-STD-1553B总线、以太网、RS232/422/485总线、CAN总线、ARNIC429总线通信的嵌入式软件测试辅助系统。

背景技术

随着计算机硬件技术的进步,元件的集成度也大大增加，使嵌入式系统的硬件性能得到了极大的提高；在摩尔定律的带动下，嵌入式系统实现的功能越来越多、越来越复杂，因此，嵌入式软件的复杂性和规模日益增加，在系统中所占的比例越来高，扮演的角色也越来越重要，其质量对整个嵌入式系统的最终质量起着决定性作用。没有经过严格的、有效的测试，带着潜在危险的代码交付到用户手中，经常会给用户带来巨大的经济损失，有时甚至会造成灾难性的事故。例如1996年，欧洲耗资亿美元的Ariane-5火箭发射后解体爆炸。导致这个灾难性后果的原因是惯性参考系统中的一个软件设计错误，设计人员想当然的认为这个软件不会发生错误而未对它进行充分的测试。1999年，大力神4B火箭发射军用卫星失败，耗资5600万美元的；UNIVAL联合航空订票系统的废而不用，都是因为软件质量故障而引起的。因此，软件测试是软件质量保证的关键元素，这就要求对嵌入式系统，包括嵌入式软件、嵌入式硬件进行严格的测试、确认和验证。一般来说，嵌入式软件测试在4个阶段上进行，即单元测试、集成测试、系统测试、硬件/软件集成测试。前3个阶段适用于任何软件的测试，硬件/软件集成测试阶段是嵌入式软件所特有的，目的是验证嵌入式软件与其所控制的硬件设备能否正确地交互。硬件/软件集成测试阶段，在构建测试环境和测试辅助支撑方面存在以下困难：

1、嵌入式软件所涉及的系统外部设备几乎全是专用；

2、嵌入式软件可能由于没有通常的外围设备导致在测试过程中很难进行检测和观察；

3、嵌入式软件存在与外部系统按照流程进行数据交互，这对测试也提出了更高的要求；

4、现有半实物仿真系统，缺乏测试用例设计、测试用例自动化执行的能力。

目前，国内外对基于总线通信的半实物仿真测试及环境构建进行了有益的探索，通过半实物仿真系统对总线数据构建、与被测系统通信等，实现了对被测系统外围设备的模拟，也解决了测试过程中对数据的检测和观察难题。对于第3个问题，大部分半实物仿真测试系统缺乏对总线数据交互流程的模拟能力，或者二次开发实现，给使用带来了很多的不便。

发明内容

本发明的目的是针对现有半实物仿真测试系统存在的不足之处，提供一种能够提高测试环境搭建效率，并能降低操作难度，提升易用性，基于总线通信、收发流程执行控制的嵌入式软件测试辅助系统。

本发明解决现有基于总线通信的半实物仿真测试系统存在的不足所采用的方案是：一种嵌入式软件测试辅助系统，包括：连通以太网的上位机、通过多类总线横向扩展的多台下位机，上位机软件包含运行于上位机操作系统中的功能层、逻辑层和数据层，下位机软件包含运行于各下位机操作系统中的服务层和驱动层；下位机通过以太网与一台上位机形成嵌入式软件测试辅助系统，其特征在于：上位机构建被测设备与配测设备的测试交联环境，描述总线属性和界面控制文件ICD，以及测试用例前置条件、测试步骤，并按前置条件、测试步骤形成控制律调度测试数据发送、判断接收数据，根据界面控制文件ICD格式对接收数据逆向解析；下位机配合上位机通过具体总线发送数据，接收数据，自动化执行数据仿真、收发流程控制构筑的测试用例、被测设备测试项目配置和设计，实现嵌入式软件外围设备的仿真和在与外围设备数据交互过程中的监视和检测。

测试执行过程中，上位机在后台完成自动组包、自动生成校验位，并将数据添加发送目的地标签后推送至下位机，下位机接受上位机的总线参数配置、测试数据发送控制、保活查询，拆解数据，根据目的地标签把数据通过总线发送至被测设备，实时将总线上接收的被测设备的数据上报至上位机，上位机软件在下位机的配合下实现测试工程管理、工程配置、测试设计、测试执行、测试数据发送、测试数据接收、接收数据解析和下位机管理；上位机软件录入被测设备各功能名称，逐一在测试设计界面中针对各功能设计测试用例，周期发送或条件应答构建测试设计的前置条件，发送测试数据、预期接收数据组成的测试流程、步骤形成测试用例，调用后台数据封装、类型转换、测试用例执行、测试数据接收和数据解析模块，以及下位机软件提供的数据收发服务，完成测试用例执行和断言、测试数据接收和解析。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

提高了测试环境搭建效率。本发明采用连通以太网的上位机、通过多类总线横向扩展的多台下位机，包含功能层、逻辑层和数据层的上位机软件，包含服务层和驱动层的下位机软件，下位机通过以太网与一台上位机形成嵌入式软件测试辅助系统，利用由上位机内置ARNIC429板卡、Moxia卡、100M/1000M以太网卡、MIL-STD-1553B板卡、外接USB CAN控制盒的下位机，包含功能层、逻辑层和数据层的上位机软件，包含服务层和驱动层的下位机软件构成的系统进行总线数据模拟和激励、接收数据识别和应答、数据收发流程配置和执行控制、基于数据收发流程执行控制构筑测试场景的测试用例设计和自动化执行，采用配置、零编码的方式搭建测试环境，提高了操作人员对测试环境搭建的效率，可以帮助开发人员或测试人员实现嵌入式软件外围设备的仿真，实现在与外围设备数据交互过程中的监视和检测，实现模拟外围设备按照流程与嵌入式软件进行数据交互，实现测试用例设计和自动化执行能力和基于总线通信的强度测试。集成测试用例设计和用例自动化执行，缩短了测试人员回归测试的时间。

能降低操作难度。本发明数据添加发送目的地标签后推送至下位机，下位机接受上位机的总线参数配置、测试数据发送控制、保活查询，拆解数据，根据目的地标签把数据通过总线发送至被测设备，实时将总线上接收的被测设备的数据上报至上位机，上位机软件在下位机的配合下实现测试工程管理、工程配置、测试设计、测试执行、测试数据发送、测试数据接收、接收数据解析和下位机管理，缩短了为项目定制开发仿真系统的时间，减少了开发定制仿真然间的人力资源。在上位机软件强度测试界面勾选具体下位机->总线->发送方向界面控制文件ICD，点击生成测试数据按钮，上位机软件根据界面控制文件ICD各元素配置的枚举值、边界、步进，采用组合方式生成测试数据，操作人员可对生成的测试数据进行选择性删除，得到测试数据集。并对勾选的各下位机->总线设置发送时间间隔。点击执行按钮，系统将生成的数据，按照总线设置的时间间隔进行发送。在上位机软件中进入下位机管理界面，可观察下位机健康状态，绿色表示正常，红色为故障或通信失败，可设对下位机周期保活时间，确定后上位机按照该时间周期查询下位机健康状态。

提升易用性。本发明采用上位机软件录入被测设备各功能名称，逐一在测试设计界面中针对各功能设计测试用例，周期发送或条件应答构建测试设计的前置条件，发送测试数据、预期接收数据组成的测试流程、步骤形成测试用例，调用后台数据封装、类型转换、测试用例执行、测试数据接收和数据解析模块，以及下位机软件提供的数据收发服务，完成测试用例执行和断言、测试数据接收和解析。通过总线数据模拟、接收数据识别和应答、数据收发流程配置和执行控制等方法实现与外部系统按照流程进行数据交互，达到对复杂控制、通信流程的模拟。通过数据收发流程配置和执行控制构筑测试场景的测试用例设计和自动化执行，有助于扩大自动化测试在嵌入式软件的适应性。其中，通过配置实现总线数据的模拟、测试环境的搭建、基于数据收发流程执行控制构筑测试场景的测试用例设计和自动化执行，降低了操作的难度，提升了易用性。

具有强度测试功能。本发明通过配置实现基于总线通信的嵌入式软件测试辅助系统，支持多路的MIL-STD-1553B总线、以太网、RS232/422/485总线、CAN总线、ARNIC429总线通信，具有总线数据模拟能力、总线数据激励能力、接收数据识别和应答能力、数据收发流程配置和执行控制能力、基于数据收发流程执行控制构筑测试场景的测试用例设计和自动化执行能力。以帮助开发人员或测试人员实现嵌入式软件外围设备的仿真，实现在与外围设备数据交互过程中的监视和检测，实现模拟外围设备按照流程与嵌入式软件进行数据交互，实现测试用例设计和自动化执行，实现基于总线通信的强度测试。

可减少重复投资。本发明通过测试环境配置、测试用例设计、测试用例执行实现嵌入式软件外围交联设备仿真，实现由数据仿真、收发流程控制构筑的测试用例设计和自动化执行的嵌入式软件辅助测试过程，适应常见总线和多种协议，可复用性较高，减少了开发定制仿真软件的重复投资。

附图说明

下面结合附图和实施例对本专利进一步说明。

图1本发明嵌入式软件测试辅助系统组成示意图。

图2是图1的原理框图。

图3是图1的运行原理示意图。

图4是本发明嵌入式软件测试辅助系统软件的组成框图。

具体实施方式

参阅图1、图2。在以下实施例中，嵌入式软件测试辅助系统，包括，上位机、外接USB CAN控制盒的下位机1、安装Moxia卡和MIL-STD-1553B板卡的下位机2、安装ARNIC429板卡的下位机3、上位机软件和下位机软件，下位机通过对应的总线与被测设备连接。下位机1机箱内安装100M/1000M以太网卡、外接USB CAN控制盒，下位机2机箱内安装Moxia卡、MIL-STD-1553B板卡，下位机3机箱内安装ARNIC429板卡，通过对应的数据总线与被测设备进行物理连接，构成下位机物理平台。下位机数量可根据实际应用增减，或根据总线情况灵活增减，总线板卡也可根据实际情况调整到1台或多台下位机，各下位机通过以太网、交换机实现与上位机的交联、互通。多类总线可以横向扩展至多台下位机，并通过以太网与一台上位机形成嵌入式软件测试辅助系统。

下位机机箱内置ARNIC429板卡、Moxia卡、100M/1000M以太网卡、MIL-STD-1553B板卡、外接USB CAN控制盒构成物理平台，ARNIC429板卡通过ARNIC429总线、USB CAN控制盒通过Can总线，RS422/RS485/RS232Moxia卡通过RS422总线、RS485总线、RS232总线连接被测设备。运行下位机软件实现各类板卡的初始化、总线管理、测试数据发送、测试数据接收等。下位机接受上位机的总线参数配置、测试数据发送控制、保活查询，并实时将总线上接收的数据上报至上位机。上位机安装、运行上位机软件，并在下位机的配合下实现测试工程管理、工程配置、测试设计、测试执行、测试数据接收、下位机管理等功能。

上位机安装、运行上位机软件，并在下位机的配合下实现测试工程管理、工程配置、测试设计、测试执行、测试数据发送、测试数据接收、接收数据解析、下位机管理等功能。上位机软件包含运行于上位机操作系统中的功能层、逻辑层和数据层，下位机软件包含运行于各下位机操作系统中的服务层和驱动层。下位机通过以太网与一台上位机形成嵌入式软件测试辅助系统。上位机构建被测设备与配测设备的测试交联环境，描述总线属性和界面控制文件ICD，以及测试用例前置条件、测试步骤，并按前置条件、测试步骤形成控制律调度测试数据发送、判断接收数据，根据界面控制文件ICD格式对接收数据逆向解析；下位机配合上位机通过具体总线发送数据，接收数据，自动化执行数据仿真、收发流程控制构筑的测试用例和设计，实现嵌入式软件外围设备的仿真和在与外围设备数据交互过程中的监视和检测。

下位机接受上位机的总线参数配置、测试数据发送控制、保活查询，并实时将总线上接收的数据上报至上位机。测试执行过程中，上位机在后台完成自动组包、自动生成校验位，并将数据添加发送目的地标签后推送至下位机，下位机接受上位机的总线参数配置、测试数据发送控制、保活查询，拆解数据，根据目的地标签把数据通过总线发送至被测设备，实时将总线上接收的被测设备的数据上报至上位机，上位机软件在下位机的配合下实现测试工程管理、工程配置、测试设计、测试执行、测试数据发送、测试数据接收、接收数据解析和下位机管理；上位机软件录入被测设备各功能名称，逐一在测试设计界面中针对各功能设计测试用例，周期发送或条件应答构建测试设计的前置条件，发送测试数据、预期接收数据组成的测试流程、步骤形成测试用例，调用后台数据封装、类型转换、测试用例执行、测试数据接收和数据解析模块，以及下位机软件提供的数据收发服务，完成测试用例执行和断言、测试数据接收和解析。

测试用例执行具有单个用例执行和自动化执行两种方式，执行结束后能给出测试结果。单个用例执行时，在测试设计中选择被测件功能下具体测试用例，点击执行，上位机软件将按照测试用例中步骤顺序，依次执行，至到某步骤执行失败或所有步骤执行完毕结束。

自动化执行时，勾选待执行的测试用例或全部测试用例，点击自动执行按钮，上位机软件逐一执行选择的测试用例。执行结束后通过用例为绿色，未通过用例为红色。点击未通过的红色用，显示未通过的步骤，未通过的断言主要有两种，一是接收数据超时；二是接收数据与预期不符合。

总线数据格式仿真采用层级方式，依此为公共枚举值、基础层级界面控制文件ICD元素、组合层级界面控制文件ICD元素、可扩展层级界面控制文件ICD元素配置，最后选择以上一个或多个层级构成具体总线数据格式。

被测设备测试项目配置包含设备信息配置、测试交联环境配置、总线配置、界面控制文件ICD配置，设备信息配置中对上位机和每台下位机通信地址，以及每台下位机所拥有总线板卡信息的进行配置。在测试交联环境配置界面的资源信息中可观察到系统所有下位机，以及各下位机具有的总线。在交联环境配置界面通过图形化的方式绘制被测件与配测件之间的交联关系，并标注被测件、配测件、总线信息。双击交联环境中的总线，进入该总线的界面控制文件ICD格式配置。

测试设计时，在上位机软件中录入被测件各功能名称，确定后逐一在测试设计界面中针对各功能设计测试用例。测试用例设计过程包含前置条件配置、测试步骤配置。通过配置周期测试数据发送、条件应答实现被测件功能所需要的前置条件，如果需配置周期发送，选择具体下位机->总线->发送方向界面控制文件ICD，确定后弹出根据界面控制文件ICD格式动态生成的测试数据输入界面，填写测试数据后设置为周期发送，同时输入周期发送间隔时间；如果需配置条件应答发送，选择具体下位机->总线->接收方向界面控制文件ICD，并在发送方向界面控制文件ICD中选择收到该类数据后的应答界面控制文件ICD，确定后弹出根据应答界面控制文件ICD格式动态生成的测试数据输入界面，填写应答数据后设置为条件应答。

上位机发送测试数据、预期接收数据组成测试步骤配置，按测试执行顺序添加1个或多个测试步骤形成测试用例；添加测试步骤时如果为发送测试数据，选择具体下位机->总线->发送方向界面控制文件ICD，确定后弹出根据界面控制文件ICD格式动态生成的测试数据输入界面，输入、确定发送测试数据后完成步骤添加；添加测试步骤时如果为接收数据，选择具体下位机->总线->接收方向界面控制文件ICD，确定后弹出根据界面控制文件ICD格式动态生成的测试数据输入界面，输入、确定接收数据，同时，设置接收该测试数据的等待时间；按执行顺序，重复添加发送测试数据或预期接收数据，构成该被测件具体功能的测试用例。

在上位机软件中选择需要监听的数据总线，下位机接收到数据后推送给上位机，原始数据显示到上位机测试数据接收界面，同时，统计该总线接收到的消息数量，总数据量。在上位机测试数据接收节目选择某条接收数据，选择解析，上位软件可逆向数据解析，解析结果显示至测试数据接收窗口。

设备信息配置输出的文件拷贝至下位机软件根目录下，下位机软件根据此文件中的信息初始化与上位机的通信，以及该下位机的总线。并通过以太网向上位机软件提供测试数据发送、总线管理，总线测试数据接收服务。

运行在上位机的上位机软件配置包含向工程管理功能提供逻辑处理接口的工程管理模块，向测试设计功能提供逻辑处理接口的测试用例设计模块，向测试执行功能提供逻辑处理接口的测试用例执行模块，向测试工程配置功能、测试用例设计模块、测试用例执行模块、发送数据管理模块、接收数据管理模块提供逻辑处理接口的仿真配置信息管理模块，向测试数据接收功能提供逻辑处理接口的接收数据管理模块，向下位机管理功能接收提供逻辑处理接口的下位机管理模块，向仿真配置信息管理模块提供XML文件读、写、检索接口的数据存储引擎，向发送队列管理模块提供以太网UDP协议发送接口和接收以太网数据并推送至接收数据缓存的以太网通信模块，接收数据封装模块推送的消息报文，调用以太网通信模块提供的发送接口，实现发送数据队列管理和测试数据发送的测试数据发送队列管理模块，按照界面控制文件ICD格式，调用数据类型转换模块将用户填写数据组装成消息报文，并添加标有目标总线、地址或通道等信息的标签后将消息报文推送到测试数据发送队列管理模块进行发送的数据封装模块，按照界面控制文件ICD格式，调用数据类型转换模块实现接收数据的转换、解析的数据解析模块，接收测试用例执行模块的用户数据，从仿真配置信息管理模块获取界面控制文件ICD格式并一起推送至数据封装模块的发送数据管理模块。工程管理模块调用仿真配置信息管理模块创建或读取项目配置项信息XML文件，实现向工程管理功能提供的逻辑处理接口。操作人员进行设备信息、交联环境、总线、界面控制文件ICD配置后调用仿真配置信息管理模块提供的逻辑处理接口创建或修改项目配置项信息XML文件。仿真配置信息管理模块向测试用例设计模块返回下位机、总线、界面控制文件ICD信息，测试用例设计模块组织成级联关系集合送至测试设计功能，测试用例设计中前置条件环节，如果需周期发送数据，则在级联关系集合中选择发送方向界面控制文件ICD，确定后测试设计功能根据界面控制文件ICD格式动态生成供用户输入的界面，用户填写具体数据、周期发送时间；如果需条件应答，则在级联关系集合中选择接收方向界面控制文件ICD，再在级联关系集合发送方向中选择应答界面控制文件ICD，确定后测试设计功能根据界面控制文件ICD格式动态生成供用户输入的界面，用户填写具体数据。如果无前提条件设置，可直接添加测试步骤，操作人员根据发送或接收数据，在级联关系集合中选取界面控制文件ICD，并在动态生成的输入界面填写具体值，如果是接收数据需要设置该步骤等待时间，测试用例设计模块按照特有XML格式调用仿真配置信息管理模块固化测试用例设计信息。测试用例执行模块调用仿真配置信息管理模块读取待执行用例的设计信息，形成按时间进程调度发送数据管理模块、接收数据管理模块的控制律，执行过程中发送失败、未接收到数据或接收数据与预期不一致，则测试用例执行不通过，否则通过。发送数据管理模块接收测试用例执行模块输入的界面控制文件ICD编号和填写数据，调用仿真配置信息管理模块检索出发送界面控制文件ICD格式，与填写数据一起输入数据封装模块，数据封装模块根据界面控制文件ICD格式、填写数据，调用数据类型转换模块组装成消息报文，并在消息报文前添加标有目标下位机、总线、地址或通道等信息的标签，然后调用以太网通信模块提供的UDP协议发送接口将消息报文通过以太网发送至下位机。以太网通信模块接收到下位机发送的接收数据，将其推送到接收数据缓存，接收数据管理模块不断读取接收数据缓存的数据直到读空为止，读取一包数据将标签和数据解开，数据推送至测试数据接收窗口，操作人员调用接收数据管理模块提供的接口对某接收数据解析时，根据标签中源下位机、总线、地址或通道，以及数据中的类型值，调用仿真配置信息管理模块检索出具体界面控制文件ICD格式，再将界面控制文件ICD格式和待解析数据传递至数据解析模块，数据解析模块按照界面控制文件ICD格式，调用数据类型转换模块对数据逆向解析，然后将解析结果回传接收数据管理模块，再输出至测试数据接收窗口。下位机管理模块调用以太网通信模块周期查询下位机，根据下位机应答信息判断下位机健康状态，并上报至下位机管理功能界面，同时向下位机管理功能提供总线操作接口。

运行在上位机的上位机软件配置包含接收上位机控制数据判断后转发至测试数据发送模块、或调用总线管理模块进行总线控制，接收测试数据接收模块发送的总线数据推送至上位机的以太网通信模块，下位机软件启动后调用数据存储引擎获取项目配置信息，然后初始化以太网通信模块、总线管理模块的初始化模块，调用以太网TCP驱动、以太网UDP驱动、CAN总线驱动、RS422/RS485/RS232Moxia卡总线驱动、ARNIC429总线驱动、1553总线驱动进行对应总线初始化、测试数据发送、测试数据接收的数据总线引擎。下位机软件启动初始化模块调用数据存储引擎获取项目配置信息，初始化以太网通信模块、总线管理模块，总线管理模块进一步调用数据总线引擎完成各总线的初始化。以太网通信模块初始化完成后开始接收并应答上位机软件周期查询，同时，接收以太网数据判断后，如果为总线控制数据，则用总线管理模块进行总线控制，如果为上位机发送数据，则进行解包，得到目的标签和待发数据，再根据目的标签调用数据总线引擎将待发测试数据发送至对应总线，当数据总线引擎接收到某总线数据时，在接收数据前添加该下位机、源总线、地址或通道的标签，推送至测试数据接收模块，测试数据接收模块调用以太网通信模块提供的发送接口将测试数据发送至上位机。

参阅图3。嵌入式软件测试辅助系统由上位机、下位机，以及部署的上位机软件和下位机软件构成，具有新建、打开、关闭、保存、备份工程等工程管理，设备信息配置、测试交联环境配置、总线配置、界面控制文件ICD配置等工程配置，被测件功能管理、测试用例设计、手动生成测试、自动生成测试数据、强度测试设计等测试设计，自动组包、自动生成校验码、测试用例执行、自动化执行、强度测试执行等测试执行，测试数据发送、发送统计等测试数据发送，测试数据接收、接收统计等测试数据接收，接收数据解析，总线管理、上下位机保活等下位机管理功能。

具体操作步骤如下：

步骤1：操作人员打开上位机、各下位机电源，接通之间以太网网络连接，并在上位机中打开上位机软件，如果是新建工程，则录入工程名称，确定后即可完成新建工程；如果是打开工程，则选择工程路径，选中工程文件，确定即可完成打开工程；如果是备份工程必须已新建或打开工程，选中存放工程备份的文件夹，软件将工程数据备份至目标路径；如果是保存工程必须已新建或打开工程，点击保存则把当前内存中的测试工程配置、测试设计写入磁盘文件存放。新建或打开工程后，上位机软件初始化工程配置、测试设计、测试数据接收、下位机管理界面，并可在下位机管理界面中观察到下位机健康状态。

步骤2：已完成测试工程配置则跳过此步。新建工程或工程配置发生变更时需要进行测试工程配置。操作人员对上位机和每台下位机通信地址形成完成设备信息配置，对每台下位机所拥有总线板卡信息的进行配置完成总线配置。然后，在交联环境配置界面的资源信息中可观察到系统所有下位机，以及各下位机具有的总线资源。操作人员在交联环境配置界面通过图形化的方式绘制被测件与配测件之间的交联关系，并标注被测件、配测件、总线信息完成测试交联环境配置。双击交联环境中的总线，进入该总线的界面控制文件ICD格式配置。界面控制文件ICD配置为层级方式，依次为公共枚举值配置、基础层级界面控制文件ICD元素配置、组合层级界面控制文件ICD元素配置、可扩展层级界面控制文件ICD元素配置，最后选择以上一个或多个层级构成具体界面控制文件ICD配置。通过以上方式，最后完成测试工程配置。

步骤3：已进行测试设计中的被测件功能管理则跳过此步。被测件功能管理可对被测件功能进行增、删、改。在测试用例设计前，需要通过被测件功能管理在上位机软件中录入被测件各功能名称，形成被测软件的功能树。同时，也可以对被测件功能进行修改和删除。

步骤4：已进行测试设计中的测试用例设计则跳过此步。在被测件功能名称下添加测试用例，上位机软件跳转至测试用例设计界面，测试用例设计过程包括前置条件配置，测试步骤配置，并涉及手动测试数据功能。

步骤4——子步骤1：如果需要对被测件进行周期测试数据发送(如：周期查询)，或接收某数据自动应答某条数据(如：接收健康查询，回复自检结果)，则在前置条件中配置。配置步骤如下：首先，如果为周期发送，选择具体下位机->总线->发送方向界面控制文件ICD，确定后弹出根据界面控制文件ICD格式动态生成的测试数据输入界面，填写测试数据完成手动生成测试数据，然后设置为周期发送，同时输入周期发送间隔时间；如果为条件应答发送，选择具体下位机->总线->接收方向界面控制文件ICD，并在发送方向界面控制文件ICD中选择收到该类数据后的应答界面控制文件ICD，确定后弹出根据应答界面控制文件ICD格式动态生成的测试数据输入界面，填写应答数据完成手动生成测试数据，然后后设置为条件应答。

步骤4——子步骤2：如果不需要前置条件配置，或已经完成前置条件配置，则可进入测试用例设计。测试用例设计为一组发送数据或预期接收数据的测试步骤组成。如果为发送数据，选择具体下位机->总线->发送方向界面控制文件ICD，确定后弹出根据界面控制文件ICD格式动态生成的测试数据输入界面，输入、确定发送数据完成手动生成测试数据，即完成步骤添加；如果为接收数据，选择具体下位机->总线->接收方向界面控制文件ICD，确定后弹出根据界面控制文件ICD格式动态生成的测试数据输入界面，输入、确定预期接收数据，同时，设置接收该数据的等待时间。重复子步骤2，按执行顺序，添加发送数据或接收数据，构成该功能点测试用例的测试步骤。

重复步骤4，完成测试用例设计，重复该方法完成整个被测件功能的测试用例设计。

步骤5：已进行测试设计中的强度测试设计则跳过此步。强度测试包含连续循环执行测试、随机大数据量测试。连续循环执行测试时，可在强度测试界面选择步骤4设计的测试用例，形成用例集合，同时，设置连续执行时间，即完成连续循环执行测试的设计。随机大数据量测试时，选择具体下位机->总线->发送方向界面控制文件ICD，点击自动生成测试数据，上位机软件根据界面控制文件ICD格式、各元素配置的枚举值、边界、步进，采用组合方式生成测试数据，操作人员可对生成的测试数据进行选择性删除，得到测试数据集，并对勾选的具体下位机->总线设置发送时间间隔，即完成随机大数据量测试的设计。

步骤6：不需要测试执行中的测试用例执行则跳过此步。测试用例执行涉及自动组包、自动生成校验位功能。在测试设计中选择被测件功能下具体测试用例，点击执行，上位机软件将按照测试用例中步骤顺序，依次执行，至到某步骤执行失败或所有步骤执行完毕结束。执行结束后通过用例为绿色，未通过用例为红色。点击未通过的红色用，显示未通过的步骤，未通过的断言主要有两种，一是接收数据超时；二是接收数据与预期不符合。

测试执行过程中，在上位机后台完成自动组包、自动生成校验位，推送至测试数据发送，即步骤9。

步骤7：不需要测试执行中的自动化执行则跳过此步。自动化执行时，勾选待执行的测试用例或全部测试用例，点击自动执行按钮，上位机软件逐一按照步骤6方式执行选择的测试用例。执行结束后，按照步骤6的方式生成测试结果。

步骤8：不需要强度测试则跳过此步。完成步骤5强度测试设计，如果是连续循环执行测试，则循环执行选择的测试用例集合，直到连续执行时间结束，期间出现未通过用例，则输出未通过的步骤和当时未通过的时间。如果是随机大数据量测试，点击执行按钮，系统将生成的数据集，按照总线设置的时间间隔进行发送，直到操作人员点击停止。

步骤9：如果执行了步骤6或步骤7或步骤8，则测试数据发送将被自动调用执行，接收到发送数据后，测试数据发送功能将在发送数据添加发送目的地标签，然后推送至下位机，下位机拆解数据，根据目的地标签把数据通过总线发送至被测件。通过发送统计功能可观察到该总线累积发送数据包和数据量，同时发送原始数据可在上位机软件中查看。

步骤10：不需要进行测试数据接收则跳过此步。测试数据接收需在上位机软件中选择需要监听的数据总线，下位机根据监听设置将接收到数据后推送给上位机，原始数据显示到上位机测试数据接收界面，同时，接收统计功能将统计该总线接收到的消息数量，总数据量。

步骤11：不需要进行接收数据解析则跳过此步。操作人员选择某条接收数据，选择解析，上位软件根据步骤2的界面控制文件ICD配置信息，进行逆向数据解析，解析结果显示至测试数据接收窗口，即完成接收数据解析。

步骤12：不需要进行下位机管理则跳过此步。上下位机保活时，在上位机软件中进入下位机管理界面，设对下位机周期保活时间，确定后上位机按照该时间周期查询下位机健康状态，在下位机管理界面可观察下位机健康状态，绿色表示正常，红色为故障或通信失败。总线管理包括总线初始化、总线关闭，在用户设置或取消具体总线监视时被调用。

步骤13：执行完各类任务后，选择关闭工程，软件退出。

参见图4。嵌入式软件测试辅助系统软件由上位机软件和下位机软件构成，上位机软件与下位机软件通过以太网UDP协议进行通信。上位机软件包括：功能层、逻辑层和数据层。功能层是操作人员直接交互的功能界面，包括：新建工程、打开工程、关闭工程、保存工程、备份工程等功能的工程管理；设备信息配置、交联环境配置、总线配置、界面控制文件ICD配置等功能的测试工程配置；被测件功能管理、测试用例设计、手动生成测试数据、自动生成测试数据、强度测试设计等功能的测试设计；测试用例执行、自动化执行、强度测试执行等的测试执行；测试数据接收、数据解析、接收统计等功能的测试数据接收；保活功能、总线初始化、总线关闭等功能的下位机管理。逻辑层是上位机软件核心逻辑处理层，工程管理模块调用仿真配置信息管理模块创建或读取项目配置项信息XML文件，实现向功能层的工程管理提供逻辑处理接口，数据存储引擎实现向磁盘写入、读取XML文件，以及检索，并向仿真配置信息管理模块提供接口。测试用用例设计模块向功能层的测试设计提供逻辑接口，调用仿真配置信息管理模块返回下位机、总线、界面控制文件ICD信息，并组织成级联关系集合送至测试设计功能，测试用例设计中前置条件环节，如果需周期发送数据，则在级联关系集合中选择发送方向界面控制文件ICD，确定后测试设计功能根据界面控制文件ICD格式动态生成供用户输入的界面，用户填写具体数据、周期发送时间；如果需条件应答，则在级联关系集合中选择接收方向界面控制文件ICD，再在级联关系集合发送方向中选择应答界面控制文件ICD，确定后测试设计功能根据界面控制文件ICD格式动态生成供用户输入的界面，用户填写具体数据。如果无前提条件设置，可直接添加测试步骤，操作人员根据发送或接收数据，在级联关系集合中选取界面控制文件ICD，并在动态生成的输入界面填写具体值，如果是接收数据需要设置该步骤等待时间，完成测试用例设计后调用仿真配置信息管理模块按照特有XML格式向磁盘写入测试用例设计信息。测试用例执行模块向功能层的测试执行提供逻辑接口，调用仿真配置信息管理模块读取待执行用例的设计信息，形成按时间进程调度发送数据管理模块、接收数据管理模块的控制律，然后测试用例执行模块调用发送数据管理模块，并写入界面控制文件ICD编号和填写数据，发送数据管理模块调用仿真配置信息管理模块检索出发送界面控制文件ICD格式，与填写数据一起输入数据封装模块，数据封装模块根据界面控制文件ICD格式、填写数据，调用数据类型转换模块组装成消息报文，并在消息报文前添加标有目标下位机、总线、地址或通道等信息的标签，然后调用以太网通信模块提供的UDP协议发送接口将消息报文通过以太网发送至下位机。仿真配置信息管理模块向功能层的测试工程配置提供逻辑接口，操作人员进行设备信息、交联环境、总线、界面控制文件ICD配置后调用仿真配置信息管理模块提供的逻辑处理接口创建或修改项目配置项信息XML文件。操作人员调用接收数据管理模块提供的接口对某接收数据解析时，根据标签中源下位机、总线、地址或通道，以及数据中的类型值，调用仿真配置信息管理模块检索出具体界面控制文件ICD格式，再将界面控制文件ICD格式和待解析数据传递至数据解析模块，数据解析模块按照界面控制文件ICD格式，调用数据类型转换模块对数据逆向解析，然后将解析结果回传接收数据管理模块，再输出至测试数据接收窗口，以太网通信模块接收到下位机发送的接收数据，将其推送到接收数据缓存，接收数据管理模块不断读取接收数据缓存的数据直到读空为止，读取一包数据将标签和数据解开，数据推送至功能层的测试数据接收窗口。下位机管理模块向功能层的下位机管理提供逻辑接口，调用以太网通信模块周期查询下位机，根据下位机应答信息判断下位机健康状态，并上报至功能层的下位机管理功能界面，同时向功能层提供总线操作接口。数据层负责存储项目配置数据XML文件。

下位机软件包括：服务层、驱动层。服务层通过以太网向上位机软件提供测试数据发送、总线管理，总线测试数据接收服务。服务层是下位机的核心，下位机软件启动后，初始化模块调用数据存储引擎获取项目配置信息，初始化以太网通信模块、总线管理模块，总线管理模块进一步调用数据总线引擎完成各总线的初始化。以太网通信模块初始化完成后开始接收并应答上位机软件周期查询，同时，接收以太网数据判断后，如果为总线控制数据，则用总线管理模块进行总线控制，如果为上位机发送数据，则进行解包，得到目的标签和待发数据，再根据目的标签调用数据总线引擎将待发测试数据发送至对应总线。当数据总线引擎接收到某总线数据时，在接收数据前添加该下位机、源总线、地址或通道的标签，推送至测试数据接收模块，测试数据接收模块调用以太网通信模块提供的发送接口将测试数据发送至上位机。驱动层包括了供数据存储引擎读写的项目配置数据，供数据总线引擎实现总线初始化和数据收发调用的以太网TCP驱动、以太网UDP驱动、CAN总线驱动、RS422/RS485/RS232Moxia卡总线驱动、ARNIC429总线驱动、1553总线驱动。

Claims (10)

1.一种嵌入式软件测试辅助系统，包括：连通以太网的上位机、通过多类总线横向扩展的多台下位机，上位机软件包含运行于上位机操作系统中的功能层、逻辑层和数据层，下位机软件包含运行于各下位机操作系统中的服务层和驱动层；下位机通过以太网与一台上位机形成嵌入式软件测试辅助系统，其特征在于：上位机构建被测设备与配测设备的测试交联环境，描述总线属性和界面控制文件ICD，以及测试用例前置条件、测试步骤，并按前置条件、测试步骤形成控制律调度测试数据发送、判断接收数据，根据界面控制文件ICD格式对接收数据逆向解析；下位机配合上位机通过具体总线发送数据，接收数据，自动化执行数据仿真、收发流程控制构筑的测试用例、被测设备测试项目配置和设计，实现嵌入式软件外围设备的仿真和在与外围设备数据交互过程中的监视和检测。

2.如权利要求1所述的嵌入式软件测试辅助系统，其特征在于：测试执行过程中，上位机在后台完成自动组包、自动生成校验位，并将数据添加发送目的地标签后推送至下位机，下位机接受上位机的总线参数配置、测试数据发送控制、保活查询，拆解数据，根据目的地标签把数据通过总线发送至被测设备，实时将总线上接收的被测设备的数据上报至上位机，上位机软件在下位机的配合下实现测试工程管理、工程配置、测试设计、测试执行、测试数据发送、测试数据接收、接收数据解析和下位机管理；上位机软件录入被测设备各功能名称，逐一在测试设计界面中针对各功能设计测试用例，周期发送或条件应答构建测试设计的前置条件，发送测试数据、预期接收数据组成的测试流程、步骤形成测试用例，调用后台数据封装、类型转换、测试用例执行、测试数据接收和数据解析模块，以及下位机软件提供的数据收发服务，完成测试用例执行和断言、测试数据接收和解析。

3.如权利要求1所述的嵌入式软件测试辅助系统，其特征在于：测试用例执行具有单个用例执行和自动化执行两种方式，执行结束后给出测试结果；单个测试用例执行时，在测试设计中选择被测件功能下具体测试用例，上位机软件按照测试用例中步骤顺序，依次执行，至到某步骤执行失败或所有步骤执行完毕结束；自动化执行时，上位机软件逐一执行选择的测试用例。

4.如权利要求1所述的嵌入式软件测试辅助系统，其特征在于，被测设备测试项目配置包含设备信息配置、测试交联环境配置、总线配置、界面控制文件ICD配置，设备信息配置中对上位机和每台下位机通信地址，以及每台下位机所拥有总线板卡信息的进行配置。

5.如权利要求1所述的嵌入式软件测试辅助系统，其特征在于，测试用例设计过程包含前置条件配置，测试步骤配置，通过配置周期测试数据发送、条件应答实现被测件功能所需要的前置条件，如果需配置周期发送，选择具体下位机->总线->发送方向界面控制文件ICD确定后弹出根据界面控制文件ICD格式动态生成的测试数据输入界面，填写测试数据后设置为周期发送，同时输入周期发送间隔时间；如果需配置条件应答发送，选择具体下位机->总线->接收方向界面控制文件ICD，并在发送方向界面控制文件ICD中选择收到该类数据后的应答界面控制文件ICD，确定后弹出根据应答界面控制文件ICD格式动态生成的测试数据输入界面，填写应答数据后设置为条件应答。

6.如权利要求1所述的嵌入式软件测试辅助系统，其特征在于，上位机发送测试数据、预期接收数据组成测试步骤配置，按测试执行顺序添加1个或多个测试步骤形成测试用例；添加测试步骤时如果为发送测试数据，选择具体下位机->总线->发送方向界面控制文件ICD，确定后弹出根据界面控制文件ICD格式动态生成的测试数据输入界面，输入、确定发送测试数据后完成步骤添加；添加测试步骤时如果为接收数据，选择具体下位机->总线->接收方向界面控制文件ICD，确定后弹出根据界面控制文件ICD格式动态生成的测试数据输入界面，输入、确定接收数据，同时，设置接收该测试数据的等待时间；按执行顺序，重复添加发送测试数据或预期接收数据，构成该被测件具体功能的测试用例。

7.如权利要求2所述的嵌入式软件测试辅助系统，其特征在于，上位机设备信息配置输出的文件拷贝至下位机软件根目录下，下位机软件根据此文件中的信息初始化与上位机的通信，以及该下位机的总线，并通过以太网向上位机软件提供测试数据发送、总线管理，总线测试数据接收服务。

8.如权利要求1所述的测试用例设计中前置条件配置，其特征在于，上位机软件配置包含向工程管理功能提供逻辑处理接口的工程管理模块，向测试设计功能提供逻辑处理接口的测试用例设计模块，向测试执行功能提供逻辑处理接口的测试用例执行模块，向测试工程配置功能、测试用例设计模块、测试用例执行模块、发送数据管理模块、接收数据管理模块提供逻辑处理接口的仿真配置信息管理模块，向测试数据接收功能提供逻辑处理接口的接收数据管理模块，向下位机管理功能接收提供逻辑处理接口的下位机管理模块，向仿真配置信息管理模块提供XML文件读、写、检索接口的数据存储引擎，向发送队列管理模块提供以太网UDP协议发送接口和接收以太网数据并推送至接收数据缓存的以太网通信模块，接收数据封装模块推送的消息报文，调用以太网通信模块提供的发送接口，实现发送数据队列管理和测试数据发送的测试数据发送队列管理模块，按照界面控制文件ICD格式，调用数据类型转换模块将用户填写数据组装成消息报文，并添加标有目标总线、地址或通道等信息的标签后将消息报文推送到测试数据发送队列管理模块进行发送的数据封装模块，按照界面控制文件ICD格式，调用数据类型转换模块实现接收数据的转换、解析的数据解析模块，接收测试用例执行模块的用户数据，从仿真配置信息管理模块获取界面控制文件ICD格式并一起推送至数据封装模块的发送数据管理模块。

9.如权利要求8所述的测试用例设计中测试步骤配置，其特征在于，工程管理模块调用仿真配置信息管理模块创建或读取项目配置项信息XML文件，实现向工程管理功能提供的逻辑处理接口；仿真配置信息管理模块向测试用例设计模块返回下位机、总线、界面控制文件ICD信息，测试用例设计模块组织成级联关系集合送至测试设计功能，测试用例设计中前置条件环节，如果需周期发送数据，则在级联关系集合中选择发送方向界面控制文件ICD，确定后测试设计功能根据界面控制文件ICD格式动态生成供用户输入的界面；如果需条件应答，则在级联关系集合中选择接收方向界面控制文件ICD，再在级联关系集合发送方向中选择应答界面控制文件ICD，确定后测试设计功能根据界面控制文件ICD格式动态生成供用户输入的界面；下位机管理模块调用以太网通信模块周期查询下位机，根据下位机应答信息判断下位机健康状态，并上报至下位机管理功能界面，同时向下位机管理功能提供总线操作接口。

10.如权利要求8所述的嵌入式软件测试辅助系统，其特征在于，以太网通信模块初始化完成后开始接收并应答上位机软件周期查询，同时，接收以太网数据判断后，如果为总线控制数据，则用总线管理模块进行总线控制，如果为上位机发送数据，则进行解包，得到目的标签和待发数据，再根据目的标签调用数据总线引擎将待发测试数据发送至对应总线；当数据总线引擎接收到某总线数据时，在接收数据前添加该下位机、源总线、地址或通道的标签，推送至测试数据接收模块，测试数据接收模块调用以太网通信模块提供的发送接口将测试数据发送至上位机。