基于仿真環(huán)境的無線電高度表軟件測試方法

張蕾　周敏剛

摘 要：搭建高逼真度的仿真環(huán)境，對無線電高度表軟件的功能和性能指標(biāo)進(jìn)行考核驗(yàn)證，設(shè)計(jì)無線電高度表功能的測試用例，通過軟件測試發(fā)現(xiàn)功能缺陷和軟件隱患?？商岣哕浖渲庙?xiàng)和系統(tǒng)測試的效率，有利于配置模擬不同故障模態(tài)、提高測試的充分性和有效性。

關(guān)鍵詞：無線電高度表；配置項(xiàng)測試；仿真環(huán)境

無線電高度表，測量飛機(jī)到地面垂直距離的重要機(jī)載設(shè)備，它測量的高度是飛機(jī)距離地面的真是高度、它能在各種氣候條件下精確測量飛機(jī)距離地面或海面的相對高度，高度探測能力是無線電高度表的主要能力，通常指無線電高度表探測范圍和精度。

無線電高度表采取軟件與硬件相結(jié)合的開發(fā)方式，系統(tǒng)的主要功能實(shí)現(xiàn)都在軟件功能模塊中。軟件測評是從不同角度，用不同方法，對系統(tǒng)指標(biāo)要求進(jìn)行考核驗(yàn)證，本文提出基于仿真環(huán)境的軟件測試方法，研究同一系列無線電高度表軟件探測能力指標(biāo)測試方法，通過軟件測試發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)缺陷和軟件隱患。

1 測試對象分析

以某無線電高度表軟件作為測試對象開展測試方法研究。駐留在無線電高度表接口板CPU上的高度表軟件，將從高度表時(shí)間/數(shù)碼板讀取來的15位并行碼高度數(shù)字信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為1553B串行數(shù)字信號(hào)和RS-422串行數(shù)字信號(hào)，并響應(yīng)1553B總線命令。響應(yīng)的命令包括環(huán)繞命令、非法命令及十種方式命令（不帶字同步、帶字同步、發(fā)送狀態(tài)字、啟動(dòng)自檢、取自檢結(jié)果、發(fā)送器關(guān)閉、取消發(fā)送器關(guān)閉、復(fù)位遠(yuǎn)程終端、發(fā)送矢量字、發(fā)送上一命令）。

另外，還根據(jù)高度信息，控制高度表三路跳閘信號(hào)。該高度表的高度數(shù)據(jù)分辨率為0.5米，1553B總線高度數(shù)據(jù)刷新周期為50ms。高度表軟件的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

此軟件要控制接口板實(shí)現(xiàn)下述功能：

1）經(jīng)GJB289A-97多路數(shù)據(jù)總線（以下簡稱1553B總線）以數(shù)字形式輸出高度測量數(shù)據(jù)和其它數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信息；

2）經(jīng)RS-422接口以數(shù)字形式輸出高度測量數(shù)據(jù)；

3）經(jīng)離散線送出3路跳閘信號(hào)；

4）實(shí)現(xiàn)高度表加電自檢和啟動(dòng)自檢的功能。

高度表軟件包含1個(gè)主程序和2個(gè)中斷程序：主程序包括芯片初始化、自檢、讀取時(shí)間數(shù)碼板送來的并行高度信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、根據(jù)高度信息控制高度表產(chǎn)生3路跳閘信號(hào)；中斷程序包括1553B中斷、RS-422中斷。

2 測試環(huán)境建立

測試環(huán)境由無線電高度表、總線控制（BC）仿真環(huán)境和高度表綜合檢測儀構(gòu)成。利用檢測儀為高度表提供各種模態(tài)的高度數(shù)據(jù)和供電，并且利用檢測儀檢測驗(yàn)證高度表的422信號(hào)輸出和跳閘信號(hào)輸出，利用BC仿真環(huán)境產(chǎn)生模擬1553B總線命令和檢測相應(yīng)高度表的1553B輸出信號(hào)。

測試環(huán)境總體部署如圖2所示。

3 測試方法說明

基于模擬環(huán)境的軟件測試方法，采用功能分解法，按照無線電高度表功能和使用，制定測試項(xiàng)目和內(nèi)容。設(shè)計(jì)測試用例。以模擬數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)無線電高度表軟件運(yùn)行，對軟件進(jìn)行功能和模態(tài)測試。

3.1 測試環(huán)境的差異性分析和有效性

BC仿真環(huán)境安裝在一臺(tái)PC機(jī)上，用微機(jī)串口232與高度表（安裝接口板）連接，通過模擬總線控制器BC向高度表接口板發(fā)送1553B總線命令，使高度表軟件響應(yīng)命令請求，完成1553B信號(hào)輸出，并將輸出結(jié)果返回PC機(jī)顯示。高度表綜合檢測儀用電纜與高度表（安裝接口板）連接，通過模擬高度表接口板的外部接口，包括模擬輸入高度數(shù)據(jù)的接口、RS-422串行通訊（輸出高度數(shù)據(jù)）接口、以及顯示跳閘信號(hào)接口，向高度表接口板輸入信號(hào)激勵(lì)高度表軟件運(yùn)行，對其進(jìn)行綜合測試，并將運(yùn)行結(jié)果通過這些接口回送給檢測儀，供測試人員分析高度表軟件運(yùn)行的正確性。

高度表軟件測試環(huán)境的輸入和輸出使用方法為：從高度表綜合檢測儀中輸入高度數(shù)據(jù)值（十進(jìn)制），并通過BC仿真環(huán)境模擬發(fā)送1553B總線命令；在高度表綜合檢測儀中觀察RS-422串行通訊口輸出（十進(jìn)制）的高度數(shù)據(jù)值和顯示的跳閘信號(hào)，以及PC機(jī)中顯示的1553B信號(hào)輸出（十六進(jìn)制）結(jié)果是否同預(yù)期結(jié)果一致。

3.2 軟件測試的原則

軟件測試的目的是找到潛伏在軟件中的錯(cuò)誤，以保證和提高軟件的質(zhì)量。要想找出軟件中的所有缺陷，確保軟件完美無缺，是一種理想狀態(tài)，選擇合理的測試集就存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)。測試過程中必須做好測試集選取和風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別工作。

3.3 測試模態(tài)的選取

3.3.1響應(yīng)十種方式命令

初始化PC機(jī)內(nèi)1553B仿真卡，按照指定協(xié)議配置總線表、模擬機(jī)上BC功能，按照總線通通信協(xié)議向無線電高度表發(fā)送總線命令，分別測試高度表軟件對十種不同命令響應(yīng)功能是否正確；分別是“不帶字同步”、 “啟動(dòng)自測試”、“復(fù)位遠(yuǎn)程終端”、“發(fā)送器關(guān)閉”、“發(fā)送狀態(tài)字”、“取消發(fā)送器關(guān)閉”、“發(fā)送矢量字”、“帶數(shù)據(jù)字的同步方式命令”、“發(fā)送上一命令”和“發(fā)送自檢測字”方式命令。

3.3.2自檢功能

通過高度表檢測儀模擬不同情況的加電自檢工況，分別選取以下測試點(diǎn)：高度表正常時(shí)加電自檢、高度表故障時(shí)（高度值設(shè)為15m、64m）加電自檢、高度表正常時(shí)周期自檢、高度表故障時(shí)（高度值設(shè)為15m、64m）周期自檢、高度表正常時(shí)啟動(dòng)自檢、高度表故障時(shí)（高度值設(shè)為15m、64m）啟動(dòng)自檢。

3.3.3經(jīng)1553B總線周期輸出高度數(shù)據(jù)

通過BC仿真器接收高度表不同狀態(tài)下的周期測高狀態(tài)、 數(shù)據(jù)處理、中斷處理。分別設(shè)置以下測試點(diǎn)： 24m、768m、1000m、1500m、1800m、2000m、4096m、無效模擬高度數(shù)據(jù)、0m、6000m。

3.3.4經(jīng)RS-422接口輸出高度數(shù)據(jù)

通過高度表檢測儀的RS422接口接收高度表不同狀態(tài)下的周期測高狀態(tài)、 數(shù)據(jù)處理、中斷處理。分別設(shè)置以下測試點(diǎn)： 24m、768m、1000m、1500m、1800m、2000m、4096m、無效模擬高度數(shù)據(jù)、0m、6000m。

3.3.5跳閘功能

通過高度表檢測儀經(jīng)離散線接口接收高度表送出3路跳閘信號(hào)，分別設(shè)置以下測試點(diǎn)： 20m、50m、170m、2300m、無效模擬高度數(shù)據(jù)、30m、60m、200m。

3.3.6余量測試

測試滿負(fù)荷情況下高度表內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)占用空間的數(shù)據(jù)，實(shí)測占用空間為5.61KB，滿足占用空間余量≥20%要求。

3.3.7強(qiáng)度測試

檢測判斷高度表周期自檢時(shí)間，要求50ms±2ms秒，測量5次周期控制時(shí)間均為50ms。加電自檢時(shí)間要求是1分鐘內(nèi)成，實(shí)際測量5次時(shí)間分別為45s、47s、45s、48s、48s。

3.4 測試充分性分析

基于模擬環(huán)境的配置項(xiàng)級測試在測試需求分析階段，測試方依據(jù)軟件需求規(guī)格說明和測試人員識(shí)別的隱含需求，歸納出高度表軟件配置項(xiàng)級測試項(xiàng)7項(xiàng)。測試設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)階段依據(jù)測試需求分析階段中確定的測試項(xiàng)，分別設(shè)計(jì)了測試用例概要表和詳細(xì)表，共設(shè)計(jì)52個(gè)配置項(xiàng)級測試用例，覆蓋各測試項(xiàng)所要求的測試類型及測試內(nèi)容。這種自頂向下的測試需求分解，可以從軟件需求規(guī)格說明一直追蹤到測試用例，反之亦可追蹤，從而保證了系統(tǒng)級測試的充分性。

3.5 測試差異和異常分析

在配置項(xiàng)測試中，測試方使用的測試環(huán)境與測試需求規(guī)格說明要求一致，在測試執(zhí)行前，測試人員和開發(fā)方進(jìn)行了測試環(huán)境確認(rèn)，并就測試用例的適應(yīng)性和可執(zhí)行性進(jìn)行了分析與再次確認(rèn)，保證了測試用例的最大限度執(zhí)行。在測試執(zhí)行過程中，根據(jù)測試環(huán)境對測試用例的操作步驟進(jìn)行了修改完善，保證了測試用例的正確性。

4 結(jié)語

基于模擬環(huán)境的軟件測試，對無線電高度表軟件的全部功能和工作流程進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)軟件缺陷和高度表功能性能缺陷。通過搭建可配置的高逼真度載機(jī)模擬環(huán)境和飛機(jī)模擬環(huán)境，基于實(shí)際使用的典型數(shù)據(jù)模態(tài)設(shè)置測試用例，能對高度表軟件以及系統(tǒng)功能進(jìn)行功能驗(yàn)證和性能驗(yàn)證，同時(shí)只需調(diào)整配置接口協(xié)議和測試模態(tài)，該方法便可推廣至該系列的高度表軟件測試。

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作者簡介：張蕾（1979-），女，工程師，主要從事機(jī)載嵌入式軟件測試技術(shù)的研究工作。