CN112699033A - 一种多分区机载软件测试用例多级同步加载方法 - Google Patents

一种多分区机载软件测试用例多级同步加载方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于机载软件测试领域，适用于高安全多分区机载应用软件测试。提供一种多分区机载应用软件测试用例多级同步加载方法，包括：步骤(1)测试宿主机与嵌入式测试系统之间通过测试端口连接；步骤(2)对测试用例元素进行关联，生成测试用例集合，测试用例元素包括：前提和约束、测试输入、期望结果、测试结果、操作过程；步骤(3)通过外部激励器对系统间接口和系统接口进行测试用例集合的加载；步骤(4)嵌入式测试系统驻留在目标机的多分区机载应用软件中，是测试任务执行函数的集合，嵌入式测试系统、测试用例集合与待测软件一起编译链接，并在测试开始前加载到待测机载计算机上运行。

Description

一种多分区机载软件测试用例多级同步加载方法
技术领域
本发明适用于高安全多分区机载应用软件测试。属于机载软件测试领域。
背景技术
航空机载电子系统综合化模块化(Integrated Modular Avionics，简称IMA)，使得一套机载计算机物理平台承担多应用领域、多系统、不同任务类型，成为必然的发展趋势。为了解决IMA带来的故障隔离和信息安全问题，现有的高安全机载操作系统都采用了分区机制，提供分区间隔离和分区间通信能力，典型分区操作系统，如Wind River VxWorksAE653和我国自主产权天脉系统AcoreOS 653。
相较于传统的联合航空电子架构(FAA，Federated Avionics Architectures)，要求每个航空功能模块都必须独享一套计算资源和通讯接口，而IMA架构可以在一个通用的计算资源上运行一个或多个航空功能模块。在IMA和高安全分区机载操作系统发展背景下，以及可靠性、安全性和高标准的质量要求下，对软件测试提出了新的挑战。
目前对于IMA的多分区大规模复杂综合系统机载软件的测试工作，主要还是基于FAA架构下的独立软件配置项为基础，按照常规的测试流程(如单元测试、部件测试、配置项测试和系统测试)、常规的测试方法(如等价类、边界值、覆盖率等)，而没有针对该类软件的特点设计具有针对性和综合性的测试方法，因此，难以固化知识经验，形成该类软件的测试能力。
发明内容
发明目的：提供一种多分区机载软件测试用例多级同步加载方法，能够对多分区机载应用软件分区内部和各分区间进行测试用例多级同步加载，并且能够支持测试用例的交互式人工加载和自动批量加载，并且能记录和分析测试结果。通过多级同步加载能够高效地进行软件缺陷的追踪、分析和定位。
技术方案：
一种多分区机载应用软件测试用例多级同步加载方法，包括：
步骤(1)测试宿主机与嵌入式测试系统之间通过测试端口连接；
步骤(2)对测试用例元素进行关联，生成测试用例集合，测试用例元素包括：前提和约束、测试输入、期望结果、测试结果、操作过程；
步骤(3)通过外部激励器对系统间接口和系统接口进行测试用例集合的加载；
步骤(4)嵌入式测试系统驻留在目标机的多分区机载应用软件中，是测试任务执行函数的集合，嵌入式测试系统、测试用例集合与待测软件一起编译链接，并在测试开始前加载到待测机载计算机上运行。
测试宿主机包括：测试任务编辑、测试任务编译、测试用例配置、通信管理、运行控制、测试结果分析、测试报告生成和测试结果存储。
嵌入式测试系统包括：通信管理、测试指令解析、测试任务管理和数据缓存。
步骤(3)具体为：
通过外部激励器加载测试用例的方式进行软件配置项或系统级的动态测试，是对目标机进行的黑盒测试，测试用例通过机载计算机的外部输入接口加载。
步骤(4)具体为：
通过宿主机加载测试用例的方式，将测试用例直接加载到被测软件的任何需要关注的程序变量上，并且获取任何需要关注的程序变量：无论是程序运行的中间变量，还是最终输出结果变量。
外部输入接口包括：系统间接口和系统接口。
程序变量包括：程序内部变量、程序内部接口、程序外部接口、操作系统API。
步骤(3)包括：
步骤(31)通过测试宿主机将TIN由外部激励器进行系统间接口和系统接口的测试，并且将TR反馈给测试宿主机；
步骤(32)对于TR需要将测试输出与被测软件驻留的系统的外部接口关联；
步骤(33)在测试宿主机中建立ER与TR之间的联系用于测试结果分析。
步骤(4)包括：
(41)测试用例元素中的PR驻留在测试宿主机中，通过PR设置测试配置文件中的配置环境变量；
(42)TP所描述的测试操作过程用于设计测试用例的加载时序逻辑；
(43)通过测试宿主机下载TIN到嵌入式测试系统，将TIN与被测软件中的程序变量关联，执行程序内部变量、程序内部接口、程序外部接口、操作系统API的测试，并且将TR反馈给测试宿主机；
(44)对于TR需要将测试输出与被测软件中的程序变量关联。
还包括
步骤(5)执行系统间接口、系统接口和程序内部变量、程序内部接口、程序外部接口、操作系统API对每个分区应用软件进行独立测试；
步骤(6)执行系统间接口、系统接口和程序内部变量、程序内部接口、程序外部接口、操作系统API对系统中所有分区进行综合测试。
有益效果：本发明能够对多分区机载应用软件分区内部和各分区间进行测试用例多级同步加载，包括：程序内部变量、程序内部接口、程序外部接口、操作系统API、系统间接口、系统接口，并且能够支持测试用例的交互式人工加载和自动批量加载，并且能记录和分析测试结果。通过多级同步加载能够高效地进行软件缺陷的追踪、分析和定位，提高软件测试效率。
附图说明
图1为本发明多分区系统机载应用软件架构示意图。
图2为本发明测试用例多级同步加载示意图。
具体实施方式
多分区系统机载应用软件架构如图1所示。由应用层、分区操作系统(PartitionOS)、核心操作系统层(CoreOS)、可配置组件、模块支持层(MSL)、处理器模块和接口模块组成。其中PartitionOS中实现Arinc653库，为应用任务的运行提供的基本的资源与管理。CoreOS提供分区运行的基本环境，包括分区的加载、引导、重构以及分区调度与通信等。
应用层由多分区构成，由不同分区应用软件实现各种专业应用领域的功能。分区技术很好的实现了系统的时空隔离，分区之间互不影响，独立运行，分区的运行要满足时间和空间的要求。分区之间不允许直接通信，必须通过由操作系统控制的端口来通信。
本发明创新性地设计了多分区机载应用软件测试用例的多级同步加载方法，能够支持测试用例的交互式人工加载和自动批量加载，并且能记录和分析测试结果。
测试用例的加载接口主要包括：测试宿主机和外部激励器。
a)通过外部激励器加载测试用例的方式进行软件配置项或系统级的动态测试，是对目标机进行的黑盒测试，测试用例通过机载计算机的外部输入接口加载。
b)通过宿主机加载测试用例的方式，能够将测试用例直接加载到被测软件的任何需要关注的程序变量上，并且获取任何需要关注的程序变量：无论是程序运行的中间变量，还是最终输出结果变量。并且该方式能够实现测试用例的自动批量加载和自动化测试。
如图2所示为以“分区N”为例的测试用例多级同步加载原理，测试用例的元素被预先存储在宿主机中，测试用例元素说明如表1所示。
表1 测试用例元素说明
Figure BDA0002869862870000031
Figure BDA0002869862870000041
测试用例元素关联及加载过程如下所述：
a)测试用例元素中的PR用于设置测试配置文件中的环境变量。
b)TIN需要将测试输入与被测软件中的程序变量关联。
c)TR需要将测试输出与被测软件中的程序变量关联。
d)建立ER与TR之间的联系用于测试结果分析。
e)TP所描述的测试操作过程用于设计测试用例的加载时序逻辑。
f)测试执行完成后将宿主机的测试管理系统所获取的测试结果按照表1关联组装后就形成了测试报告。
如图2为测试用例多级同步加载方法，其中：
a)测试宿主机，测试宿主机与嵌入式测试系统之间通过测试端口连接。测试宿主机是测试环境与测试人员之间的人机交互接口主要功能包括：测试任务编辑、测试任务编译、测试用例配置、通信管理、运行控制、测试结果分析、测试报告生成和测试结果存储。
b)嵌入式测试系统，嵌入式测试系统驻留在目标机的多分区机载应用软件中，是测试任务执行函数的集合。嵌入式测试系统与待测软件一起编译链接,并在测试开始前加载到待测机载计算机上运行。主要功能包括：通信管理、测试指令解析、测试任务管理和数据缓存。
c)外部激励器，用于仿真与被测机载计算机交联的外部设备或系统。
测试用例多级加载包括：
1.程序内部变量
2.程序内部接口
3.程序外部接口
4.操作系统API
5.系统间接口
6.系统接口
一种多分区机载应用软件测试用例多级同步加载方法，包括：
(1)测试宿主机与嵌入式测试系统之间通过测试端口连接，测试宿主机是测试环境与测试人员之间的人机交互接口。
(2)对测试用例元素进行关联，生成测试用例集合，测试用例元素包括：前提和约束(PR，Precondition and Restriction)、测试输入(TIN，Test Input)、期望结果(ER，Expected Result)、测试结果(TR，Test Result)、操作过程(TP，Test Process)。
(3)通过外部激励器对系统间接口和系统接口进行测试用例集合的加载。
(4)嵌入式测试系统驻留在目标机的多分区机载应用软件中，是测试任务执行函数的集合。嵌入式测试系统、测试用例集合与待测软件一起编译链接，并在测试开始前加载到待测机载计算机上运行。
测试宿主机包括：测试任务编辑、测试任务编译、测试用例配置、通信管理、运行控制、测试结果分析、测试报告生成和测试结果存储。
嵌入式测试系统包括：通信管理、测试指令解析、测试任务管理和数据缓存。
步骤3具体包括：(31)通过外部激励器加载测试用例的方式进行软件配置项或系统级的动态测试，是对目标机进行的黑盒测试，测试用例通过机载计算机的外部输入接口加载。
步骤4具体包括：(41)通过宿主机加载测试用例的方式，将测试用例直接加载到被测软件的任何需要关注的程序变量上，并且获取任何需要关注的程序变量：无论是程序运行的中间变量，还是最终输出结果变量。
在步骤(31)中包括：
(51)系统间接口
(52)系统接口
在步骤(41)中包括：
(61)程序内部变量
(62)程序内部接口
(63)程序外部接口
(64)操作系统API
在步骤(31)中包括：
(71)通过测试宿主机将TIN由外部激励器进行步骤(51)～(52)的测试，并且将TR反馈给测试宿主机。
(72)对于TR需要将测试输出与被测软件驻留的系统的外部接口关联。
(73)在测试宿主机中建立ER与TR之间的联系用于测试结果分析。
在步骤(41)中包括：
(74)测试用例元素中的PR驻留在测试宿主机中，通过PR设置测试配置文件中的配置环境变量。
(75)TP所描述的测试操作过程用于设计测试用例的加载时序逻辑。
(76)通过测试宿主机下载TIN到嵌入式测试系统，将TIN与被测软件中的程序变量关联，执行步骤(61)～(64)的测试，并且将TR反馈给测试宿主机。
(77)对于TR需要将测试输出与被测软件中的程序变量关联。
还包括：
执行步骤(51)～(52)和(61)～(64)对每个分区应用软件进行独立测试。
执行步骤(51)～(52)和(61)～(64)对系统中所有分区进行综合测试。
实施例
以某型飞机的机电管理系统(EMS)的机电核心处理机(EMP)为例。EMP机载软件是基于Wind River VxWorks AE653操作系统的多分区机载应用软件。主要完成：1.对机电控制系统进行数据采集和状态监测；2.综合处理机电控制系统的故障告警；3执行部分机电控制系统控制和管理功能；4管理机电控制系统之间的数据传输；5.利用虚拟仪表技术在航电系统显示器上显示各个机电控制系统的构型信息、当前状态、参数、提示和告警信息等内容；6.机电控制系统故障数据的存储、显示和BIT等维护管理功能。
EMP的应用功能由如下多分区机载应用软件共同完成：
1)总线分区应用软件；
2)燃油分区应用软件；
3)液压分区应软件；
4)舱门分区应用软件；
5)防火分区应用软件；
6)供电分区应用软件；
7)环控分区应用软件；
8)起落架分区软件；
9)用电气分区应用软件；
10)维护分区应用软件。
对于EMP机载应用软件，通过如下两个步骤实施本发明：
步骤一：针对EMP机载应用软件的10个分区应用软件的每个分区软件建立如图2所示的多级同步测试，用于每个分区应用软件的独立测试。
步骤二：对EMP机载应用软件的所有分区建立如图2所示的多级同步测试，用于对EMP整个系统进行测试。

Claims (10)

1.一种多分区机载应用软件测试用例多级同步加载方法，其特征在于，包括：
步骤(1)测试宿主机与嵌入式测试系统之间通过测试端口连接；
步骤(2)对测试用例元素进行关联，生成测试用例集合，测试用例元素包括：前提和约束、测试输入、期望结果、测试结果、操作过程；
步骤(3)通过外部激励器对系统间接口和系统接口进行测试用例集合的加载；
步骤(4)嵌入式测试系统驻留在目标机的多分区机载应用软件中，是测试任务执行函数的集合，嵌入式测试系统、测试用例集合与待测软件一起编译链接，并在测试开始前加载到待测机载计算机上运行。
2.如权利要求1所述的一种多分区机载应用软件测试用例多级同步加载方法，其特征在于，测试宿主机包括：测试任务编辑、测试任务编译、测试用例配置、通信管理、运行控制、测试结果分析、测试报告生成和测试结果存储。
3.如权利要求1所述的一种多分区机载应用软件测试用例多级同步加载方法，其特征在于，嵌入式测试系统包括：通信管理、测试指令解析、测试任务管理和数据缓存。
4.如权利要求1所述的一种多分区机载应用软件测试用例多级同步加载方法，其特征在于，步骤(3)具体为：
通过外部激励器加载测试用例的方式进行软件配置项或系统级的动态测试，是对目标机进行的黑盒测试，测试用例通过机载计算机的外部输入接口加载。
5.如权利要求1所述的一种多分区机载应用软件测试用例多级同步加载方法，其特征在于，步骤(4)具体为：
通过宿主机加载测试用例的方式，将测试用例直接加载到被测软件的任何需要关注的程序变量上，并且获取任何需要关注的程序变量：无论是程序运行的中间变量，还是最终输出结果变量。
6.如权利要求4所述的一种多分区机载应用软件测试用例多级同步加载方法，其特征在于：外部输入接口包括：系统间接口和系统接口。
7.如权利要求5所述的一种多分区机载应用软件测试用例多级同步加载方法，其特征在于：程序变量包括：程序内部变量、程序内部接口、程序外部接口、操作系统API。
8.如权利要求6所述的一种多分区机载应用软件测试用例多级同步加载方法，其特征在于：
步骤(3)包括：
步骤(31)通过测试宿主机将TIN由外部激励器进行系统间接口和系统接口的测试，并且将TR反馈给测试宿主机；
步骤(32)对于TR需要将测试输出与被测软件驻留的系统的外部接口关联；
步骤(33)在测试宿主机中建立ER与TR之间的联系用于测试结果分析。
9.如权利要求7所述的一种多分区机载应用软件测试用例多级同步加载方法，其特征在于：步骤(4)包括：
(41)测试用例元素中的PR驻留在测试宿主机中，通过PR设置测试配置文件中的配置环境变量；
(42)TP所描述的测试操作过程用于设计测试用例的加载时序逻辑；
(43)通过测试宿主机下载TIN到嵌入式测试系统，将TIN与被测软件中的程序变量关联，执行程序内部变量、程序内部接口、程序外部接口、操作系统API的测试，并且将TR反馈给测试宿主机；
(44)对于TR需要将测试输出与被测软件中的程序变量关联。
10.如权利要求6或7所述的一种多分区机载应用软件测试用例多级同步加载方法，其特征在于：还包括
步骤(5)执行系统间接口、系统接口和程序内部变量、程序内部接口、程序外部接口、操作系统API对每个分区应用软件进行独立测试；
步骤(6)执行系统间接口、系统接口和程序内部变量、程序内部接口、程序外部接口、操作系统API对系统中所有分区进行综合测试。
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