電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)測(cè)試

國(guó)電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司 曹冬華 張 健 國(guó)電南瑞科技股份有限公司 黃湛堯

1 引言

電網(wǎng)智能終端作為電網(wǎng)自動(dòng)化和智能化的重要組成部分，為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠性、穩(wěn)定性和安全性提供了有力支撐。而嵌入式軟件系統(tǒng)則是電網(wǎng)智能終端的核心，直接影響著其性能和功能。因此，嵌入式軟件系統(tǒng)測(cè)試在電網(wǎng)智能終端的研發(fā)過(guò)程中具有重要意義。本文介紹了電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)測(cè)試的原則和方法，包括黑盒測(cè)試、白盒測(cè)試和灰盒測(cè)試等測(cè)試方法。

2 電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)的測(cè)試原則和方法

2.1 測(cè)試原則

電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)的測(cè)試必須遵循以下原則。一是完整性：測(cè)試應(yīng)該覆蓋所有的功能需求、性能需求和安全需求，確保軟件系統(tǒng)的完整性；二是一致性：測(cè)試應(yīng)該按照軟件系統(tǒng)規(guī)格說(shuō)明書(shū)中的需求進(jìn)行測(cè)試，確保測(cè)試結(jié)果與規(guī)格說(shuō)明書(shū)一致；三是可靠性：測(cè)試應(yīng)該具有高度的可靠性，測(cè)試結(jié)果應(yīng)該能夠可靠地反映出軟件系統(tǒng)的真實(shí)性能和質(zhì)量；四是可重復(fù)性：測(cè)試應(yīng)該具有可重復(fù)性，以確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性；五是可維護(hù)性：測(cè)試應(yīng)該具有良好的可維護(hù)性，以方便后續(xù)的維護(hù)和測(cè)試工作[1]。

2.2 測(cè)試方法

2.2.1 黑盒測(cè)試

黑盒測(cè)試是基于軟件系統(tǒng)的功能需求進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試人員不需要了解軟件系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，只需要了解軟件系統(tǒng)的輸入輸出和預(yù)期結(jié)果。測(cè)試人員通過(guò)模擬各種輸入情況，以檢查軟件系統(tǒng)的輸出是否與預(yù)期結(jié)果一致，從而確定軟件系統(tǒng)的正確性和完整性。

黑盒測(cè)試通常分為以下幾個(gè)步驟：一是確定測(cè)試目標(biāo)和測(cè)試范圍；二是設(shè)計(jì)測(cè)試用例，包括正常輸入、異常輸入和邊界輸入等；三是執(zhí)行測(cè)試用例，記錄測(cè)試結(jié)果；四是分析測(cè)試結(jié)果，查找缺陷和錯(cuò)誤；五是編寫(xiě)測(cè)試報(bào)告，向開(kāi)發(fā)人員反饋。

2.2.2 白盒測(cè)試

白盒測(cè)試是基于軟件系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試人員需要了解軟件系統(tǒng)的代碼和內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制。通過(guò)分析代碼結(jié)構(gòu)和程序邏輯，測(cè)試人員可以確定軟件系統(tǒng)的正確性和完整性。

白盒測(cè)試通常分為以下幾個(gè)步驟：一是分析軟件系統(tǒng)的代碼結(jié)構(gòu)和程序邏輯；二是設(shè)計(jì)測(cè)試用例，覆蓋所有的代碼路徑和分支；三是執(zhí)行測(cè)試用例，記錄測(cè)試結(jié)果；四是分析測(cè)試結(jié)果，查找缺陷和錯(cuò)誤；五是編寫(xiě)測(cè)試報(bào)告，向開(kāi)發(fā)人員反饋。

2.2.3 灰盒測(cè)試

灰盒測(cè)試是介于黑盒測(cè)試和白盒測(cè)試之間的一種測(cè)試方法，既考慮了軟件系統(tǒng)的功能需求，也考慮了軟件系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。測(cè)試人員需要了解軟件系統(tǒng)的代碼和內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制，同時(shí)也需要了解軟件系統(tǒng)的功能需求和用戶(hù)需求。

灰盒測(cè)試通常分為以下幾個(gè)步驟：一是分析軟件系統(tǒng)的代碼結(jié)構(gòu)和程序邏輯；二是設(shè)計(jì)測(cè)試用例，包括正常輸入、異常輸入和邊界輸入等，覆蓋所有的代碼路徑和分支；三是執(zhí)行測(cè)試用例，記錄測(cè)試結(jié)果；四是分析測(cè)試結(jié)果，查找缺陷和錯(cuò)誤；五是編寫(xiě)測(cè)試報(bào)告，向開(kāi)發(fā)人員反饋。

3 測(cè)試用例設(shè)計(jì)

3.1 功能測(cè)試用例設(shè)計(jì)

功能測(cè)試用例是指針對(duì)軟件系統(tǒng)的功能需求，設(shè)計(jì)的測(cè)試用例。在電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)中，功能測(cè)試用例應(yīng)該覆蓋所有的功能需求，并且需要考慮各種輸入情況，以確保軟件系統(tǒng)的正確性和完整性。

功能測(cè)試用例設(shè)計(jì)應(yīng)該按照以下步驟進(jìn)行：一是確定測(cè)試目標(biāo)和測(cè)試范圍；二是從需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)中提取功能需求；三是設(shè)計(jì)測(cè)試用例，包括正常輸入、異常輸入和邊界輸入等；四是執(zhí)行測(cè)試用例，記錄測(cè)試結(jié)果；五是分析測(cè)試結(jié)果，查找缺陷和錯(cuò)誤；六是編寫(xiě)測(cè)試報(bào)告，反饋給開(kāi)發(fā)人員。

在設(shè)計(jì)功能測(cè)試用例時(shí)，需要注意以下幾個(gè)方面。一是功能覆蓋率：測(cè)試用例應(yīng)該覆蓋所有的功能需求，確保軟件系統(tǒng)的功能完整性；二是輸入輸出覆蓋率：測(cè)試用例應(yīng)該覆蓋各種輸入情況，以檢查軟件系統(tǒng)的輸出是否與預(yù)期結(jié)果一致；三是異常情況覆蓋率：測(cè)試用例應(yīng)該覆蓋各種異常情況，以確保軟件系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；四是邊界情況覆蓋率：測(cè)試用例應(yīng)該覆蓋各種邊界情況，以確保軟件系統(tǒng)的正確性和完整性。

表1 測(cè)試用例設(shè)計(jì)覆蓋率數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3.2 性能測(cè)試用例設(shè)計(jì)

性能測(cè)試用例是指針對(duì)軟件系統(tǒng)的性能需求，設(shè)計(jì)的測(cè)試用例。在電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)中，性能測(cè)試用例應(yīng)該覆蓋所有的性能需求，并且需要考慮各種負(fù)載情況，以確保軟件系統(tǒng)的性能優(yōu)良。

性能測(cè)試用例設(shè)計(jì)應(yīng)該按照以下步驟進(jìn)行：一是確定測(cè)試目標(biāo)和測(cè)試范圍；二是從性能規(guī)格說(shuō)明書(shū)中提取性能需求；三是設(shè)計(jì)測(cè)試用例，包括負(fù)載測(cè)試、并發(fā)測(cè)試、壓力測(cè)試等；四是執(zhí)行測(cè)試用例，記錄測(cè)試結(jié)果；五是分析測(cè)試結(jié)果，查找性能瓶頸和問(wèn)題；六是編寫(xiě)測(cè)試報(bào)告，向開(kāi)發(fā)人員反饋。

在設(shè)計(jì)性能測(cè)試用例時(shí)，需要注意以下幾個(gè)方面。一是負(fù)載覆蓋率：測(cè)試用例應(yīng)該覆蓋各種負(fù)載情況，以檢查軟件系統(tǒng)在不同負(fù)載下的性能表現(xiàn)；二是并發(fā)覆蓋率：測(cè)試用例應(yīng)該覆蓋各種并發(fā)情況，以檢查軟件系統(tǒng)在不同并發(fā)下的性能表現(xiàn)；三是壓力覆蓋率：測(cè)試用例應(yīng)該覆蓋各種壓力情況，以檢查軟件系統(tǒng)在不同壓力下的性能表現(xiàn)；四是測(cè)試數(shù)據(jù)覆蓋率：測(cè)試用例應(yīng)該使用不同的測(cè)試數(shù)據(jù)，以檢查軟件系統(tǒng)在不同數(shù)據(jù)情況下的性能表現(xiàn)。

3.3 兼容性測(cè)試用例設(shè)計(jì)

兼容性測(cè)試用例是指針對(duì)軟件系統(tǒng)的兼容性需求，設(shè)計(jì)的測(cè)試用例。在電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)中，兼容性測(cè)試用例應(yīng)該覆蓋所有的兼容性需求，并且需要考慮不同的硬件和軟件環(huán)境，以確保軟件系統(tǒng)的兼容性和可移植性。

兼容性測(cè)試用例設(shè)計(jì)應(yīng)該按照以下步驟進(jìn)行：一是確定測(cè)試目標(biāo)和測(cè)試范圍；二是從兼容性規(guī)格說(shuō)明書(shū)中提取兼容性需求；三是設(shè)計(jì)測(cè)試用例，包括不同硬件和軟件環(huán)境下的測(cè)試；四是執(zhí)行測(cè)試用例，記錄測(cè)試結(jié)果；五是分析測(cè)試結(jié)果，查找兼容性問(wèn)題和錯(cuò)誤；六是編寫(xiě)測(cè)試報(bào)告，向開(kāi)發(fā)人員反饋。

在設(shè)計(jì)兼容性測(cè)試用例時(shí)，需要注意以下幾個(gè)方面：一是硬件覆蓋率：測(cè)試用例應(yīng)該覆蓋各種不同的硬件環(huán)境，以檢查軟件系統(tǒng)在不同硬件環(huán)境下的兼容性表現(xiàn)；二是軟件覆蓋率：測(cè)試用例應(yīng)該覆蓋各種不同的軟件環(huán)境，以檢查軟件系統(tǒng)在不同軟件環(huán)境下的兼容性表現(xiàn)；三是版本覆蓋率：測(cè)試用例應(yīng)該覆蓋各種不同的版本號(hào)，以檢查軟件系統(tǒng)在不同版本下的兼容性表現(xiàn)；四是操作系統(tǒng)覆蓋率：測(cè)試用例應(yīng)該覆蓋各種不同的操作系統(tǒng)環(huán)境，以檢查軟件系統(tǒng)在不同操作系統(tǒng)環(huán)境下的兼容性表現(xiàn)。

表2 缺陷統(tǒng)計(jì)

4 測(cè)試評(píng)估

4.1 測(cè)試結(jié)果分析與評(píng)估

測(cè)試結(jié)果分析與評(píng)估是對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析和評(píng)估，以確定軟件系統(tǒng)是否符合規(guī)格說(shuō)明書(shū)中的要求[2]。在電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)中，測(cè)試結(jié)果分析與評(píng)估應(yīng)該按照以下步驟進(jìn)行：一是收集測(cè)試結(jié)果和測(cè)試日志；二是對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分類(lèi)，包括通過(guò)、未通過(guò)和阻塞等；三是對(duì)未通過(guò)的測(cè)試用例進(jìn)行分析，找出缺陷和錯(cuò)誤；四是根據(jù)缺陷的嚴(yán)重性和優(yōu)先級(jí)，確定缺陷處理的優(yōu)先級(jí)；五是給開(kāi)發(fā)人員反饋測(cè)試結(jié)果和缺陷信息；六是編寫(xiě)測(cè)試報(bào)告，評(píng)估軟件系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果和質(zhì)量。

在電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)中，可以采用以下數(shù)據(jù)和公式進(jìn)行測(cè)試覆蓋率評(píng)估。第一，代碼行數(shù)：假設(shè)電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)中的代碼行數(shù)為10000行；第二，分支數(shù)：假設(shè)系統(tǒng)中有200個(gè)分支；第三，條件數(shù)：假設(shè)系統(tǒng)中有400個(gè)條件。

測(cè)試覆蓋率的計(jì)算公式如下：

語(yǔ)句覆蓋率=已執(zhí)行的語(yǔ)句數(shù)/總語(yǔ)句數(shù)；

分支覆蓋率=已執(zhí)行的分支數(shù)/總分支數(shù)；

條件覆蓋率=已滿(mǎn)足的條件數(shù)/總條件數(shù)。

例如，假設(shè)已執(zhí)行的語(yǔ)句數(shù)為9000行，已執(zhí)行的分支數(shù)為180個(gè)，已滿(mǎn)足的條件數(shù)為360個(gè)，則：

語(yǔ)句覆蓋率=9000/10000 = 90%；

分支覆蓋率=180/200=90%；

條件覆蓋率=360/400=90%。

4.2 測(cè)試覆蓋率評(píng)估

測(cè)試覆蓋率評(píng)估是對(duì)測(cè)試用例設(shè)計(jì)的覆蓋率進(jìn)行評(píng)估，以確定測(cè)試用例設(shè)計(jì)的完整性和有效性。在電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)中，測(cè)試覆蓋率評(píng)估應(yīng)該按照以下步驟進(jìn)行：第一，收集測(cè)試用例設(shè)計(jì)的覆蓋率數(shù)據(jù)；若對(duì)測(cè)試用例設(shè)計(jì)的覆蓋率進(jìn)行分析，包括語(yǔ)句覆蓋率、分支覆蓋率和條件覆蓋率等；第二，對(duì)未覆蓋的部分進(jìn)行分析，找出測(cè)試用例設(shè)計(jì)的缺陷和問(wèn)題；第三，根據(jù)測(cè)試用例設(shè)計(jì)的缺陷和問(wèn)題，對(duì)測(cè)試用例進(jìn)行修改和優(yōu)化；第四，重新執(zhí)行測(cè)試用例，并重新進(jìn)行測(cè)試覆蓋率評(píng)估；第五，編寫(xiě)測(cè)試報(bào)告，評(píng)估測(cè)試用例設(shè)計(jì)的完整性和有效性。

4.3 缺陷管理和缺陷跟蹤

在電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)中，可以使用以下方法和工具進(jìn)行缺陷管理和跟蹤。第一，缺陷分類(lèi)：根據(jù)缺陷的性質(zhì)和嚴(yán)重程度，將缺陷分為不同的類(lèi)別，如功能缺陷、性能缺陷、安全缺陷等；第二，缺陷跟蹤工具：使用缺陷跟蹤工具來(lái)記錄和跟蹤缺陷信息，如Bugzilla、Jira 等；第三，缺陷報(bào)告：及時(shí)向開(kāi)發(fā)人員反饋測(cè)試結(jié)果和缺陷信息，提供詳細(xì)的缺陷報(bào)告，包括缺陷描述、復(fù)現(xiàn)步驟、截圖等；第四，缺陷分析：對(duì)已發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行分析和評(píng)估，包括缺陷的嚴(yán)重程度、影響范圍、復(fù)現(xiàn)率等；第五，缺陷修復(fù)：開(kāi)發(fā)人員根據(jù)缺陷報(bào)告進(jìn)行修復(fù)，并及時(shí)更新缺陷狀態(tài)；第六，缺陷驗(yàn)證：測(cè)試人員驗(yàn)證已修復(fù)的缺陷，并更新缺陷狀態(tài)。

表3 缺陷跟蹤記錄

5 結(jié)語(yǔ)

在軟件開(kāi)發(fā)中，測(cè)試評(píng)估是確保軟件質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文基于電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)的特點(diǎn)，介紹了測(cè)試結(jié)果分析與評(píng)估、測(cè)試覆蓋率評(píng)估，以及缺陷管理和缺陷跟蹤的方法。這些方法和技巧可以幫助開(kāi)發(fā)人員和測(cè)試人員更好地進(jìn)行軟件測(cè)試和評(píng)估，確保軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在今后的軟件開(kāi)發(fā)中，應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到測(cè)試評(píng)估的重要性，并不斷提升測(cè)試評(píng)估的能力和水平，為軟件質(zhì)量保駕護(hù)航。