智能電能表軟件測試技術(shù)分析

丘卉，陳巧巧

（廣東省計量科學(xué)研究院，廣東　廣州　510405）

0 引言

在智能電網(wǎng)的建設(shè)下，相關(guān)配套設(shè)施的建設(shè)已經(jīng)成為社會各界關(guān)注的焦點，智能電能表的推廣可以有效改善用電條件，提高電網(wǎng)使用的自動化水平，對于降低電能消耗有著極為重要的意義。在智能電能表的應(yīng)用中，電能控制、計量、監(jiān)測、管理等方面都需要借助計算機(jī)才能順利完成，為了使其中的操作功能更加準(zhǔn)確、便捷，軟件規(guī)模也越來大，復(fù)雜程度日益提高。在軟件運行的過程中，錯誤是時常出現(xiàn)的問題，如果未得到及時的糾正，往往會對人們的生活與生產(chǎn)用電造成不良的影響，為了及時發(fā)現(xiàn)問題，必須要合理使用智能電能表軟件測試技術(shù)[1]。

1 智能電能表軟件測試技術(shù)的應(yīng)用特點

智能電能表內(nèi)嵌軟件是嵌入式系統(tǒng)軟件，這一系統(tǒng)是以計算機(jī)技術(shù)作為核心，能夠適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對于成本、功能、功耗、體積的要求，可以分為硬件、軟件兩個部分組成。硬件是由微處理器與外圍接口電路構(gòu)成，軟件則包括操作系統(tǒng)、硬件抽象層、應(yīng)用平臺、板級支持包與應(yīng)用程序，目前，市面上常用的智能電能表平臺是依賴微處理器進(jìn)行處理，可以滿足基本的運行要求。不同于一般的軟件測試，智能電能表平臺根據(jù)實際運行環(huán)境與軟件開發(fā)環(huán)境的不同，可以分為基于宿主機(jī)與基于目標(biāo)機(jī)兩種類型，前者的測試速度較快，容易構(gòu)建測試環(huán)境，但是需要在模擬環(huán)境中，才能夠運行；后者微控制器類型多樣，但是空間資源狹窄，難以搭建測試環(huán)境，對于軟件安全性、可信性與可靠性提出了更高的要求。

2 智能電能表軟件測試技術(shù)的應(yīng)用分析

2.1 交叉測試技術(shù)

為了保證測試工作的順利進(jìn)行，需要選擇適宜的測試環(huán)境，利用交叉測試技術(shù)，可以對電表軟件測試進(jìn)行簡單的劃分，其中，與硬件關(guān)聯(lián)不大的測試，是在host之中完成，與硬件關(guān)聯(lián)度較高的內(nèi)容是在targert中完成，再根據(jù)具體的運行需求進(jìn)行驗證[2]。除非系統(tǒng)特別指定的單元測試是基于目標(biāo)環(huán)境下開展，其他的測試工作，都需要在宿主機(jī)環(huán)境中才能完成。

2.2 自動化測試技術(shù)

在智能電能表軟件測試技術(shù)的應(yīng)用中，如果依靠手工測試，不僅出錯率高，且效率非常低，借助于自動化測試工具，可以有效提高測試質(zhì)量和測試效率。目前，常用的嵌入式軟件測試工具有靜態(tài)測試工具與動態(tài)測試工具兩類，靜態(tài)測試工具能夠在代碼非運行狀態(tài)下快速完成檢測，常用的測試工具有Polyspace、Klocwork、QAC、Logiscope、C+等；常用的動態(tài)測試工具有白盒測試工具與黑盒測試工具兩類，可以完成集成測試、單元測試、系統(tǒng)測試功能，能夠自動構(gòu)建出測試環(huán)境，提供相關(guān)覆蓋率信息，輔助分析各類性能情況，提高測試的安全性與可靠性。在測試工具的選擇上，要基于測試項目的類別合理選擇，綜合考慮到平臺、語言、性價比、工具易用性等要求。

2.3 注入測試技術(shù)

注入測試技術(shù)是通過外部設(shè)備或特殊手段激發(fā)電能表進(jìn)入異常處理流程，驗證電能表是否具有異常應(yīng)對機(jī)制一種測試方法。它是用人工的方法有意施加故障于運行特定工作負(fù)載目標(biāo)系統(tǒng)中，加速系統(tǒng)的錯誤和失效的發(fā)生，同時觀測和回收系統(tǒng)對所注入故障的反應(yīng)情況，分析回收的信息，提供有關(guān)結(jié)果的試驗過程。

3 軟件測試方案的設(shè)計流程

軟件測試方案的設(shè)計需要考慮到多種因素，在測試的開始，就要獨立列出文檔審查與靜態(tài)分析項目，提高測試有效性。其中，文檔是測試執(zhí)行的主要依據(jù)，內(nèi)容包括軟件需求說明、系統(tǒng)需求說明、文檔類型等，現(xiàn)有的很多電能表軟件開發(fā)粗糙，缺乏詳細(xì)的文檔資料，給后續(xù)的項目管理與測試工作造成了不便。智能電能表軟件測試技術(shù)是基于C語言環(huán)境開發(fā)而出，編譯器環(huán)境多采用主流的LAR、Gcc、HEW與Keil，一般的嵌入式軟件靜態(tài)測試工具，都可以支持智能電能表的設(shè)計要求。在具體的編寫過程中，需要重視編碼規(guī)則的書寫，如果規(guī)則書寫不正確，會導(dǎo)致系統(tǒng)運行出現(xiàn)不定時的死機(jī)，甚至?xí)萑胍环N惡性循環(huán)，為了提高代碼的可移植性、可靠性以及可維護(hù)性，對于智能電能表產(chǎn)品編碼的編寫，要應(yīng)用規(guī)范的規(guī)則，對于此，可以參考C語言編碼規(guī)則MISRA C，也可以結(jié)合實際項目經(jīng)驗，來提取適宜的軟件編碼規(guī)范[3-6]。

在單元到系統(tǒng)測試的具體測試環(huán)境上，需要根據(jù)操作需求來選擇，智能電能表目標(biāo)機(jī)環(huán)境多采用ARM內(nèi)核微控制器或者8-32位單片機(jī)，常用的測試工具有RTRT、Testbed，使用此類測試工具可以順利完成集成、單元、內(nèi)存分析、性能測試工作。

在具體的測試方面，需要遵循如下的原則：

3.1 循序漸進(jìn)

軟件測試是貫穿在整個軟件生命周期中的，工作量大，測試具有無止境的特征，在測試初期，需要遵循循序漸進(jìn)原則，先從自動化靜態(tài)測試來著手，杜絕常見缺陷，對語言C編碼規(guī)則進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計，再根據(jù)要求增加集成測試與動態(tài)單元，實現(xiàn)測試工作的工程化。

3.2 先進(jìn)性

在測試時，要利用先進(jìn)的測試工具，這是順利完成軟件測試工作的有效武器，為此，需要應(yīng)用成熟性的嵌入式軟件測試工具，如QAC、Klocwork、Testbed，構(gòu)建新的軟件測試自動化平臺，也可以在一定的技術(shù)條件下，自行開發(fā)出符合要求的測試工具。

3.3 體系化

軟件測試屬于電表行業(yè)的新型技術(shù)領(lǐng)域，人員測試?yán)碚撝苯佑绊懼鴾y試工作的開展成效，測試人員的實力也會直接決定測試效果，為此，必須要重點培養(yǎng)專業(yè)化的測試人員。測試工作是一個常態(tài)、長期、系統(tǒng)的過程，測試流程、測試質(zhì)量管控、人員分配都是影響測試運行可靠性的關(guān)鍵因素，必須要協(xié)調(diào)好上述各個因素。技術(shù)和方法是測試的基礎(chǔ)，統(tǒng)一明確的測試標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范是確保測試工作正規(guī)、有序開展的根本保證[7-9]。公司應(yīng)首先制定內(nèi)部測試內(nèi)容、測試流程、測試采取的基本方法和準(zhǔn)則等，或可基于哪些自動化測試平臺，作為指導(dǎo)性文件，使測試有章可依[10]。

4 結(jié)語

智能電能表中電能計量、電能控制、在線監(jiān)測和在線管理等功能基本上都要依賴于計算機(jī)程序完成，加強(qiáng)軟件測試尤為重要。智能電能表的軟件測試需要由起步到逐漸成熟的一個過程，也是一個循序漸進(jìn)的流程，為了提高測試工作的應(yīng)用效果，需要關(guān)注各類因素，協(xié)調(diào)好各工作的關(guān)系。

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