沈鵬，李利，胡曉燕，金媛媛

(中航工業(yè)洪都，江西南昌，330024)

基于國(guó)內(nèi)某技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)總線數(shù)據(jù)的通用解析方法研究

沈鵬，李利，胡曉燕，金媛媛

(中航工業(yè)洪都，江西南昌，330024)

國(guó)內(nèi)某技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)總線在我國(guó)航空航天、武器平臺(tái)等方面的應(yīng)用十分廣泛，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)總線數(shù)據(jù)格式要求嚴(yán)格。在型號(hào)軟件測(cè)試中，由于接口控制數(shù)據(jù)數(shù)量非常多，若采用普通的數(shù)據(jù)解析方法將帶來(lái)很大的工作量，因此需要一種高效的數(shù)據(jù)解析方法以提高測(cè)試效率。本文針對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)總線數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，結(jié)合某型號(hào)接口控制數(shù)據(jù)文件的若干數(shù)據(jù)類型，研究了基于該標(biāo)準(zhǔn)總線數(shù)據(jù)的測(cè)試通用解析方法。

國(guó)內(nèi)某技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；總線數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)解析；軟件測(cè)試

0 引言

航空電子設(shè)備軟件關(guān)系著飛機(jī)的飛行安全，由此對(duì)航空電子軟件的測(cè)試工作提出了非常高的要求。國(guó)內(nèi)某技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)總線在我國(guó)航空電子設(shè)備的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)總線數(shù)據(jù)格式要求嚴(yán)格。在國(guó)內(nèi)進(jìn)行航電總線測(cè)試時(shí)，會(huì)針對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行專用的測(cè)試工具開(kāi)發(fā)，用來(lái)進(jìn)行總線數(shù)據(jù)分析測(cè)試工作，在分析過(guò)程中，對(duì)于數(shù)據(jù)的解析是一個(gè)重點(diǎn)。但由于一般測(cè)試數(shù)據(jù)解析工具是針對(duì)固定的型號(hào)軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)的，如果設(shè)備型號(hào)的變更導(dǎo)致軟件相關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)的變更，這種測(cè)試數(shù)據(jù)解析工具可能就無(wú)法滿足要求，因此需要一種通用的總線數(shù)據(jù)測(cè)試解析方法來(lái)進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)的解析。一方面可以在處理大量的數(shù)據(jù)項(xiàng)解析時(shí)，節(jié)約測(cè)試工作量；另一方面，當(dāng)型號(hào)軟件發(fā)生變更時(shí)，只需要進(jìn)行很小的數(shù)據(jù)項(xiàng)配置工作，即可繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)試解析，大大節(jié)約了測(cè)試的時(shí)間和成本。

在型號(hào)軟件測(cè)試中，對(duì)于接口控制數(shù)據(jù)文件中總線數(shù)據(jù)的測(cè)試是十分重要的，但由于數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)量多，這就需要工具進(jìn)行總線數(shù)據(jù)的測(cè)試解析。基于國(guó)內(nèi)某技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)總線的數(shù)據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)中有著嚴(yán)格的要求，針對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)總線數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，結(jié)合某型號(hào)接口控制數(shù)據(jù)文件的若干數(shù)據(jù)類型，研究基于國(guó)內(nèi)某技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)總線數(shù)據(jù)的測(cè)試通用解析方法，以提高型號(hào)軟件的測(cè)試效率。

1 國(guó)內(nèi)某技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)總線數(shù)據(jù)特點(diǎn)

國(guó)內(nèi)某技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)總線全稱是數(shù)字式時(shí)分制指令/響應(yīng)型多路傳輸數(shù)據(jù)總線，總線上傳輸?shù)臄?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采用標(biāo)準(zhǔn)中定義的消息和字的格式。該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，消息是包括一個(gè)指令字、一個(gè)狀態(tài)字和若干數(shù)據(jù)字及狀態(tài)響應(yīng)間隔在內(nèi)的傳輸序列[1]。字是一個(gè)信息序列，包括指令字、狀態(tài)字和數(shù)據(jù)字三種類型的字[1]。每個(gè)字的字長(zhǎng)為20位，由16位有效位加同步頭和奇偶校驗(yàn)位組成。

該標(biāo)準(zhǔn)總線數(shù)據(jù)的一個(gè)重要特點(diǎn)是位優(yōu)先權(quán)。也就是說(shuō)，在總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字，總是每個(gè)字的最高有效位在先，按數(shù)值遞減的次序跟著較低有效位[1]。如果在總線上發(fā)送的信息，其精度或分辨率超過(guò)16位，也應(yīng)先發(fā)送最高有效位。超過(guò)16位的再按數(shù)據(jù)遞減的次序組成第二個(gè)字發(fā)送，允許將多個(gè)參數(shù)信息的位合并成一個(gè)數(shù)據(jù)字。

2 測(cè)試解析工作模式

在型號(hào)軟件測(cè)試中，通過(guò)總線數(shù)據(jù)采集模塊采集到國(guó)內(nèi)某技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)總線數(shù)據(jù)，測(cè)試解析工具獲取采集到的總線數(shù)據(jù)，在工具進(jìn)行初始化時(shí)，能從數(shù)據(jù)庫(kù)中取得相應(yīng)的數(shù)據(jù)項(xiàng)配置信息，然后根據(jù)數(shù)據(jù)項(xiàng)的配置信息對(duì)此總線數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行解析，并能通過(guò)選擇已配置的數(shù)據(jù)項(xiàng)信息，自動(dòng)根據(jù)配置信息調(diào)用相應(yīng)的算法進(jìn)行解析，得到最終的目標(biāo)數(shù)據(jù)。由于在目前實(shí)際的測(cè)試工作中，常用的測(cè)試分析工具，如BusTools，在進(jìn)行數(shù)據(jù)字的解析時(shí)，會(huì)自動(dòng)處理同步頭和奇偶校驗(yàn)位，并在接口控制數(shù)據(jù)文件中僅對(duì)有效數(shù)據(jù)位進(jìn)行定義。因此，對(duì)于20位的數(shù)據(jù)字，本文只對(duì)其中16位的有效數(shù)據(jù)位進(jìn)行分析。測(cè)試解析工作的工作模式如圖1所示。

3 典型數(shù)據(jù)分析

通過(guò)對(duì)某型軟件接口控制數(shù)據(jù)文件中所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，得出主要有五種數(shù)據(jù)類型，以下是對(duì)此五種數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)特點(diǎn)的分析。

3.1需進(jìn)行十進(jìn)制轉(zhuǎn)換的普通數(shù)據(jù)

圖1 測(cè)試解析工作模式

需進(jìn)行十進(jìn)制轉(zhuǎn)換的普通數(shù)據(jù)主要是在單個(gè)數(shù)據(jù)字內(nèi)，指定了該數(shù)據(jù)二進(jìn)制表示形式的起始位和結(jié)束位，若為有符號(hào)數(shù)，則需要指定符號(hào)位。然后，根據(jù)起始位、結(jié)束位和符號(hào)位信息截取目標(biāo)數(shù)據(jù)段，并進(jìn)行二進(jìn)制向十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制結(jié)果與單位量進(jìn)行換算，即可得到這種類型數(shù)據(jù)的目標(biāo)值，數(shù)據(jù)處理過(guò)程如圖2所示。

圖2 需進(jìn)行十進(jìn)制轉(zhuǎn)換的普通數(shù)據(jù)類型

在對(duì)這種類型的數(shù)據(jù)處理時(shí)，需要注意區(qū)分有符號(hào)數(shù)據(jù)和無(wú)符號(hào)數(shù)據(jù)。由于二進(jìn)制數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的是數(shù)據(jù)的補(bǔ)碼，正數(shù)的補(bǔ)碼就是其原碼，而負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼則是其原碼按位取反再加1。

3.2 枚舉型數(shù)據(jù)

枚舉型數(shù)據(jù)包括十進(jìn)制匹配和二進(jìn)制匹配兩種類型。枚舉型數(shù)據(jù)主要是在單個(gè)數(shù)據(jù)字內(nèi)，指定了該數(shù)據(jù)二進(jìn)制表示形式的起始位和結(jié)束位，根據(jù)起始位和結(jié)束位信息截取目標(biāo)數(shù)據(jù)段，枚舉型數(shù)據(jù)的目標(biāo)值采用鍵-值對(duì)的形式進(jìn)行匹配，數(shù)據(jù)處理過(guò)程如圖3所示。

若為十進(jìn)制匹配數(shù)據(jù)，則將目標(biāo)數(shù)據(jù)段進(jìn)行二進(jìn)制向十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行鍵-值對(duì)的匹配，找到目標(biāo)數(shù)據(jù)。

若為二進(jìn)制匹配數(shù)據(jù)，則將目標(biāo)數(shù)據(jù)段直接進(jìn)行鍵-值對(duì)的匹配，找到目標(biāo)數(shù)據(jù)。

圖3 枚舉型數(shù)據(jù)類型

3.3 需進(jìn)行十進(jìn)制轉(zhuǎn)換的復(fù)合型數(shù)據(jù)

圖4 需進(jìn)行十進(jìn)制轉(zhuǎn)換的復(fù)合型數(shù)據(jù)類型

需進(jìn)行十進(jìn)制轉(zhuǎn)換的復(fù)合型數(shù)據(jù)主要是通過(guò)將多個(gè)需要進(jìn)行十進(jìn)制轉(zhuǎn)換的普通數(shù)據(jù)類型進(jìn)行拼接得到目標(biāo)結(jié)果，數(shù)據(jù)處理過(guò)程如圖4所示。

常見(jiàn)的該類型數(shù)據(jù)如日期，需要得到年月日時(shí)分秒的數(shù)據(jù)信息，通過(guò)將若干數(shù)據(jù)字中的若干目標(biāo)數(shù)據(jù)段進(jìn)行截取，并采用第一種數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換方式進(jìn)行十進(jìn)制轉(zhuǎn)換，最后將所有的轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行拼接得到最終的目標(biāo)數(shù)據(jù)。

3.4 需進(jìn)行十進(jìn)制轉(zhuǎn)換的三十二位型數(shù)據(jù)

需進(jìn)行十進(jìn)制轉(zhuǎn)換的三十二位型數(shù)據(jù)主要是指在總線上發(fā)送的信息超過(guò)16位，而超過(guò)16位的按數(shù)據(jù)遞減的次序組成第二個(gè)字發(fā)送。該目標(biāo)數(shù)據(jù)段分隔在兩個(gè)數(shù)據(jù)字中，需要分別將兩個(gè)數(shù)據(jù)字中的有效數(shù)據(jù)段進(jìn)行拼接，再進(jìn)行二進(jìn)制向十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換，最終得到目標(biāo)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)處理過(guò)程如圖5所示。

3.5 常量型數(shù)據(jù)

圖5 需進(jìn)行十進(jìn)制轉(zhuǎn)換的三十二位數(shù)據(jù)

常量型數(shù)據(jù)是在單個(gè)數(shù)據(jù)字中，指定了該數(shù)據(jù)的起始位和結(jié)束位，但目標(biāo)數(shù)據(jù)段對(duì)應(yīng)的目標(biāo)值是一個(gè)常量，無(wú)需進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

4 數(shù)據(jù)解析算法設(shè)計(jì)

4.1 普通數(shù)據(jù)算法設(shè)計(jì)

假設(shè)數(shù)據(jù)塊的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)字符串為S，目標(biāo)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)塊中的字號(hào)為m，通過(guò)目標(biāo)數(shù)據(jù)字在該數(shù)據(jù)塊中的字號(hào)可以得到目標(biāo)數(shù)據(jù)字的十六進(jìn)制字符串，目標(biāo)數(shù)據(jù)字的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)為SHex，通過(guò)字符串截取方法Substring獲取目標(biāo)數(shù)據(jù)字的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)字符串SHex，則：

目標(biāo)數(shù)據(jù)字二進(jìn)制表示形式為SBinary，經(jīng)過(guò)方法HexToBinary(SHex)將十六進(jìn)制字符串SHex轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制表示形式SBinary。得到目標(biāo)數(shù)據(jù)字的二進(jìn)制字符串后，根據(jù)數(shù)據(jù)項(xiàng)的起始位、結(jié)束位信息，獲得目標(biāo)數(shù)據(jù)段的二進(jìn)制字符串Starget。

若目標(biāo)數(shù)據(jù)符號(hào)位為正，假設(shè)Starget的位數(shù)為n，單位量的值為u0。遍歷目標(biāo)數(shù)據(jù)段的二進(jìn)制字符串，則目標(biāo)數(shù)據(jù)計(jì)算公式f(n)為：

若目標(biāo)數(shù)據(jù)符號(hào)位為負(fù)，先對(duì)目標(biāo)數(shù)據(jù)段二進(jìn)制字符串末位減1，再對(duì)所有數(shù)據(jù)位取反，得到負(fù)數(shù)的原碼二進(jìn)制字符串Snew，假設(shè)Snew的位數(shù)為n，單位量的值為u0。遍歷目標(biāo)數(shù)據(jù)段的二進(jìn)制字符串，則目標(biāo)數(shù)據(jù)計(jì)算公式f(n)為：4.2枚舉型數(shù)據(jù)算法設(shè)計(jì)

枚舉型數(shù)據(jù)的算法與普通數(shù)據(jù)算法是一致的，通過(guò)數(shù)據(jù)項(xiàng)所在的字號(hào)、起始位、結(jié)束位、符號(hào)位等信息計(jì)算得到目標(biāo)數(shù)據(jù)段所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)后，需要根據(jù)枚舉配置項(xiàng)的鍵值對(duì)數(shù)據(jù)，匹配得到目標(biāo)數(shù)據(jù)。

4.3 復(fù)合型數(shù)據(jù)算法設(shè)計(jì)

復(fù)合型數(shù)據(jù)是由多個(gè)普通數(shù)據(jù)組合而成，假設(shè)復(fù)合型數(shù)據(jù)是由n個(gè)普通數(shù)據(jù)構(gòu)成，第i個(gè)普通數(shù)據(jù)的位數(shù)為length(i)，則復(fù)合型數(shù)據(jù)的目標(biāo)數(shù)據(jù)計(jì)算公式f(n)為：

4.4 三十二位型數(shù)據(jù)算法設(shè)計(jì)

三十二位型數(shù)據(jù)是由兩個(gè)數(shù)據(jù)字組成，假設(shè)數(shù)據(jù)塊的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)字符串為S，第一個(gè)數(shù)據(jù)字字號(hào)為m，第二個(gè)數(shù)據(jù)字字號(hào)為n，且m＜n，第一個(gè)數(shù)據(jù)字的起始位為s1，結(jié)束位為e1；第二個(gè)數(shù)據(jù)字的起始位為s2，結(jié)束位為e2。第一個(gè)數(shù)據(jù)字的有效二進(jìn)制數(shù)據(jù)段為S1，第二個(gè)數(shù)據(jù)字的有效二進(jìn)制數(shù)據(jù)段為S2，則：

目標(biāo)二進(jìn)制數(shù)據(jù)段Starget則為S1和S2的連接字符串，目標(biāo)數(shù)據(jù)的計(jì)算公式與普通數(shù)據(jù)的計(jì)算公式一致。

4.5 常量型數(shù)據(jù)算法設(shè)計(jì)

常量型數(shù)據(jù)的目標(biāo)數(shù)據(jù)值是一個(gè)常量，假設(shè)常量為C0，則目標(biāo)數(shù)據(jù)計(jì)算公式f(n)為：

5 結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)國(guó)內(nèi)某技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)總線數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，結(jié)合某型號(hào)接口控制數(shù)據(jù)文件中的接口數(shù)據(jù)信息，提取通用的數(shù)據(jù)類型并進(jìn)行了分析。再根據(jù)各數(shù)據(jù)類型的特點(diǎn)進(jìn)行算法設(shè)計(jì)，得到通用的幾種測(cè)試數(shù)據(jù)類型的解析公式。在測(cè)試工作中，只需要完善各個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)相應(yīng)的配置信息，在獲取總線數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)塊后，可以按照相應(yīng)的配置信息進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，并自動(dòng)得到解析結(jié)果。此解析方法在用于該標(biāo)準(zhǔn)總線數(shù)據(jù)的解析時(shí)可以較小地受型號(hào)變更的影響，只需對(duì)配置信息進(jìn)行修改，即可進(jìn)行總線數(shù)據(jù)的解析工作。

[1]數(shù)字式時(shí)分制指令/響應(yīng)型多路傳輸數(shù)據(jù)總線.GJB289A-97.1998，5.

[2]布朗，等.軟件測(cè)試.原理與實(shí)踐(英文版).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2012.

[3]劉振宇,王恒.基于形式化方法的測(cè)試驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)研究.計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì),2008.

[4]程燁,高建華.與設(shè)計(jì)模式相結(jié)合的測(cè)試驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)方法.計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì),2006.

>>>作者簡(jiǎn)介

沈鵬，男，1988年出生，2013年畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)，工程師，現(xiàn)從事軟件工程專業(yè)工作。

Research on General Analytical Method of Bus Data Based on Domestic Technical Standard

Shen Peng,Li Li,Hu Xiaoyan,Jin Yuanyuan

(AVIC-HONGDU,Nanchang,Jiangxi,330024)

A domestic technical standard for bus data is widely applied in Chinese aerospace,weapon platform,etc. The standard strictly limits the format of bus data.Since the interface control data is enormous and normal data analytical method will cause tremendous workload during the test of software,a effective data analytical method to increase test efficiency is needed.Base on the characteristics of standard bus data and certain data types of interface control document,a research on the general analytical method is performed based on the standard bus data.

A domestic technical standard;Bus data;Data analysis;Software test

2016-10-19）