關(guān)于機(jī)電綜合管理系統(tǒng)軟件測(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì)的思考

王山虎　陳?！幓劬?/p>

摘要：針對(duì)航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)綜合化、硬件共享化、功能軟件化引發(fā)軟件規(guī)模、復(fù)雜度指數(shù)級(jí)上升的趨勢(shì)，軟件測(cè)試迎來(lái)了新的的困難和挑戰(zhàn)。從測(cè)試環(huán)境和測(cè)試流程方面，針對(duì)機(jī)電管理系統(tǒng)測(cè)試，重點(diǎn)說(shuō)明了測(cè)試環(huán)境組成、運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程、測(cè)試的輸入輸出數(shù)據(jù)、測(cè)試模型的開發(fā)等，為機(jī)載大規(guī)模復(fù)雜軟件測(cè)試驗(yàn)證提供了解決方案，提高軟件的可靠性。

關(guān)鍵詞：航空電子軟件功能化機(jī)載大規(guī)模測(cè)試模型

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，航空電子系統(tǒng)經(jīng)歷了分立式航空電子系統(tǒng)、聯(lián)合式航空電子系統(tǒng)到綜合化航空電子系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程，而現(xiàn)在又朝著硬件結(jié)構(gòu)綜合化、功能軟件化、采用高速總線網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)飛機(jī)機(jī)電管理系統(tǒng)綜合化程度越來(lái)越高，軟件規(guī)模也越來(lái)越大，國(guó)內(nèi)某大型飛機(jī)機(jī)電綜合管理系統(tǒng)軟件規(guī)模達(dá)百萬(wàn)行，如此大規(guī)模軟件，對(duì)軟件測(cè)試平臺(tái)的搭建提出了更高的要求。

1測(cè)試環(huán)境概述

1.1測(cè)試環(huán)境特征

機(jī)載軟件的測(cè)試環(huán)境包括軟件運(yùn)行環(huán)境和測(cè)試工具環(huán)境。測(cè)試工具一般要求是經(jīng)過(guò)鑒定的工具欺件測(cè)試環(huán)境應(yīng)具有可控性和真實(shí)性的特征。外圍部分為仿真或模擬環(huán)境，則可控性很好但是真實(shí)性不夠;若外圍部分都是真實(shí)環(huán)境，則可控性不夠。一般測(cè)試級(jí)別（單元測(cè)試、部件測(cè)試、配置項(xiàng)測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試）越低，環(huán)境要求越可控，測(cè)試方法也越簡(jiǎn)單，測(cè)試結(jié)果易于獲得;測(cè)試級(jí)別越高，環(huán)境要求越真實(shí)，便于從整體發(fā)現(xiàn)軟件缺陷。

嵌入式軟件的測(cè)試環(huán)境一般分為全數(shù)字仿真環(huán)境、半實(shí)物仿真環(huán)境、全實(shí)物測(cè)試環(huán)境三種。測(cè)試環(huán)境需要符合軟件研制總要求、軟件開發(fā)文檔等要求，同時(shí)能滿足多樣性測(cè)試的要求。比如故障模式、異常狀態(tài)、強(qiáng)度或降級(jí)狀態(tài)的模擬等，要求測(cè)試環(huán)境的可控性較高;而性能、接口等測(cè)試又要求測(cè)試環(huán)境更加真實(shí)。必要時(shí)，測(cè)試某個(gè)軟件可以建立多個(gè)測(cè)試環(huán)境。

針對(duì)機(jī)載系統(tǒng)大規(guī)模的軟件，需要搭建一套完整的軟件測(cè)試環(huán)境，它是測(cè)試所需的一組自動(dòng)工具、固件和硬件的集合，典型組成見圖1。

1.2測(cè)試環(huán)境要求

針對(duì)大規(guī)模機(jī)電綜合管理系統(tǒng)軟件，應(yīng)用軟件通常在幾個(gè)分區(qū)內(nèi)運(yùn)行。重點(diǎn)需要驗(yàn)證平臺(tái)和應(yīng)用的功能、性能和安全性等，相關(guān)測(cè)試工作大致可以與傳統(tǒng)測(cè)試級(jí)別中的配置項(xiàng)級(jí)和系統(tǒng)級(jí)測(cè)試相對(duì)應(yīng)。因此，除了滿足一般嵌入式軟件測(cè)試環(huán)境要求外，機(jī)載大規(guī)模軟件測(cè)試環(huán)境還需滿足如下要求：

a足夠多的硬件接口，能夠與機(jī)電管理計(jì)算機(jī)數(shù)量眾多的外部接口互聯(lián)，接口類型包括：AF DX（或1394、FC等）、ARINC429、CAN、RS422、離散量輸入輸出、模擬量輸入輸出以及一些特殊I/O接口，為此，需要大量接口板卡和相應(yīng)驅(qū)動(dòng)程序。

b具備靈活的配置能力，能夠支持軟件在不同階段和不同配置下的測(cè)試。

c具備動(dòng)態(tài)擴(kuò)展能力，能夠根據(jù)被測(cè)軟件和目標(biāo)機(jī)的要求，方便地?cái)U(kuò)展測(cè)試環(huán)境的規(guī)模，應(yīng)對(duì)功能軟件化的新需求。

2測(cè)試流程及內(nèi)容

機(jī)電綜合管理系統(tǒng)軟件測(cè)試，由其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定，一般采取自底向上增量式集成測(cè)試的策略，分別是平臺(tái)測(cè)試、應(yīng)用測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試、多系統(tǒng)集成測(cè)試、全系統(tǒng)集成測(cè)試、地面測(cè)試及試飛等步驟，詳見下圖2。

2.1平臺(tái)測(cè)試

平臺(tái)測(cè)試主要包括操作系統(tǒng)測(cè)試、操作系統(tǒng)與硬件集成測(cè)試、平臺(tái)配置測(cè)試等。

操作系統(tǒng)測(cè)試主要按照操作系統(tǒng)軟件級(jí)別要求開展操作系統(tǒng)的單元測(cè)試、部件測(cè)試、配置項(xiàng)測(cè)試，以及標(biāo)準(zhǔn)（比如：ARIlxlC653）符合性測(cè)試和健壯性測(cè)試。

操作系統(tǒng)與硬件集成測(cè)試主要將操作系統(tǒng)加載至機(jī)電管理系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，測(cè)試操作系統(tǒng)的功能及性能。典型的功能測(cè)試包括：分區(qū)管理、進(jìn)程管理、時(shí)間管理、緩沖管理、分區(qū)間通信管理、共享數(shù)據(jù)區(qū)管理等;典型的性能測(cè)試包括：引導(dǎo)時(shí)間、分區(qū)/進(jìn)程上下文切換時(shí)間、中斷/異常響應(yīng)時(shí)間、接口性能測(cè)試和最大能力測(cè)試等。

平臺(tái)配置測(cè)試在系統(tǒng)最終配置下進(jìn)行。最終配置由各個(gè)分區(qū)應(yīng)用的局部配置和操作系統(tǒng)的全局配置組成，填寫在操作系統(tǒng)的配置表中，主要內(nèi)容包括：分區(qū)數(shù)量、主幀時(shí)間長(zhǎng)度、分區(qū)間通信使用的采樣/隊(duì)列通道號(hào)、分區(qū)內(nèi)通信使用的緩沖/信號(hào)量/事件的數(shù)量、異常和中斷掛接的處理程序、看門狗持續(xù)時(shí)間等。平臺(tái)測(cè)試環(huán)境示意圖如圖3所示。

2.2應(yīng)用軟件測(cè)試

應(yīng)用測(cè)試主要在最終應(yīng)用配置情況下，測(cè)試加載于平臺(tái)分區(qū)中的應(yīng)用;主要包括應(yīng)用模塊測(cè)試、應(yīng)用模塊集成測(cè)試及應(yīng)用與硬件集成測(cè)試。

模塊測(cè)試主要對(duì)應(yīng)用模塊軟件執(zhí)行單元測(cè)試、部件測(cè)試。模塊集成測(cè)試主要對(duì)應(yīng)用進(jìn)行配置項(xiàng)測(cè)試及系統(tǒng)測(cè)試。應(yīng)用與硬件集成測(cè)試，主要在硬件平臺(tái)上進(jìn)一步測(cè)試應(yīng)用的功能、性能等指標(biāo)。應(yīng)用測(cè)試如下圖4所示。

2.3系統(tǒng)測(cè)試

在系統(tǒng)測(cè)試階段開始時(shí)，必須保證每個(gè)已測(cè)應(yīng)用的配置與先前進(jìn)行應(yīng)用測(cè)試時(shí)所用配置相同。測(cè)試內(nèi)容包括：資源管理和共享資源分配、健康監(jiān)控、故障管理、系統(tǒng)負(fù)載、應(yīng)用和分區(qū)之間互動(dòng)關(guān)系是否合適且受到控制、對(duì)數(shù)據(jù)總線和I/O消息的使用是否正確等。

3結(jié)語(yǔ)

對(duì)著機(jī)電系統(tǒng)綜合化程度越來(lái)越高，機(jī)載軟件的規(guī)模和復(fù)雜度呈觀出指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)，為了適應(yīng)現(xiàn)代飛機(jī)功能軟件化的要求，機(jī)載軟件傳統(tǒng)的研制過(guò)程和方法需要不斷的變革、完善，軟件測(cè)試做為軟件開發(fā)過(guò)程中的重要一環(huán)，需要緊跟時(shí)代步伐，不斷完善軟件測(cè)試環(huán)境、提升軟件測(cè)試驗(yàn)證技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]洪沛，康介祥，機(jī)載軟件自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]，測(cè)控技術(shù)2014（07）

[2]敏剛，封演利，張蕾，秦浩·一種航空機(jī)載軟件測(cè)試項(xiàng)目的進(jìn)度改進(jìn)模型[J].電子測(cè)試，2017（12）

[3]ARINC653， Avionics Application Software Standard Interface[S].2006