朱志承 陳志強(qiáng)

(1.北京全路通信信號研究設(shè)計院集團(tuán)有限公司，北京 100070；2.北京市高速鐵路運行控制系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，北京 100070)

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，軟件開發(fā)的周期大大縮短，對軟件的安全質(zhì)量要進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)。軟件測試承擔(dān)著重要的任務(wù)，尤其是在一些關(guān)鍵領(lǐng)域，如航空航天、高鐵等行業(yè)對軟件可靠性和安全性都有很高的要求。

軟件測試自動化是通過開發(fā)和使用一些軟件測試工具、軟件自動測試系統(tǒng)，特別適合于軟件測試中重復(fù)而繁瑣的活動。軟件測試自動化技術(shù)一般是指一個特定測試的一系列指令，這些指令可以被自動化測試工具執(zhí)行。

在開發(fā)軟件自動測試系統(tǒng)過程中，一定要明確自動測試系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，各部分功能性要求。從軟件自動化測試的范圍和測試的屬性來看，通過研究自動測試過程中軟件的運作機(jī)制，信息的流動情況以及事件執(zhí)行順序等，得到自動測試系統(tǒng)的一般體系結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 自動測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 The chart of automatic test system

1 車載軟件自動測試系統(tǒng)組成原理

在車載軟件自動測試系統(tǒng)中，通過主引擎、分引擎與車載軟件之間的交互，最終實現(xiàn)車載軟件功能測試。測試流程如圖2所示。

圖2 車載軟件自動測試系統(tǒng)流程圖Fig.2 The flow chart of on-board software automatic test system

通過研究可以對車載軟件自動測試系統(tǒng)的流程做以下總結(jié)。

1）主引擎讀取測試案例腳本，并解析腳本，打包成數(shù)據(jù)包，調(diào)用腳本命令函數(shù)，通過測試接口發(fā)送給各分引擎。

2）各分引擎接到主引擎發(fā)來的測試命令數(shù)據(jù)包時，對測試命令數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，并通過在相應(yīng)測試引擎上的接口來操作相應(yīng)的軟件。

3）被測軟件響應(yīng)相應(yīng)的測試操作，并通過通道返回參數(shù)數(shù)據(jù)。

4）主引擎根據(jù)返回的各種參數(shù)數(shù)據(jù)對比測試條件，判斷測試執(zhí)行情況，以此來判斷測試的進(jìn)度。

5）主引擎判斷測試狀態(tài)后，記錄測試結(jié)果，記錄測試日志數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫，方便以后的分析。

6）主引擎查找下一個腳本，周期執(zhí)行上述操作。

通過上面幾個步驟，完成自動測試的一個周期。從上述步驟可以看出，在整個自動測試環(huán)境中，自動測試主引擎起到測試的組織和管理角色，是測試環(huán)境中很重要的一部分。

2 車載軟件自動測試系統(tǒng)組成

車載軟件自動測試系統(tǒng)對系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的功能性測試，以便使系統(tǒng)能夠安全高效的運行。車載軟件自動測試系統(tǒng)主要包括主引擎、DMI分引擎、車載分引擎，測試腳本文件和測試結(jié)果記錄數(shù)據(jù)庫等，系統(tǒng)框架如圖3所示。

圖3 車載軟件自動測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.3 The architecture of on-board software automatic test system

通過圖3可以看出，車載軟件自動測試系統(tǒng)的各部分的組成及基本功能。

1）主引擎

主引擎是整個測試工作的組織者，通過加載解析測試案例腳本，并把它轉(zhuǎn)換成測試命令傳送給各分引擎，使車載軟件、OTE環(huán)境以及DMI軟件進(jìn)行相應(yīng)的操作，完成自動測試功能。同時，主引擎還對測試數(shù)據(jù)和腳本進(jìn)行程度作判斷，判斷測試案例是否成功，并把測試結(jié)果及測試數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫，以便進(jìn)行測試后的分析。

2）DMI分引擎

DMI分引擎從DMI軟件動態(tài)獲取系統(tǒng)的實時參數(shù)信息，并打包成數(shù)據(jù)包，發(fā)送給測試主引擎進(jìn)行處理。同時，通過相應(yīng)接口DMI分引擎可以獲取主引擎的控制命令，根據(jù)測試案例要求的控制命令，DMI分引擎進(jìn)行相應(yīng)的操作，如按壓啟動鍵、緩解按鈕等。

3）車載分引擎

車載分引擎通過接口直接獲取系統(tǒng)的實時信息，并根據(jù)測試案例腳本的要求，將這些信息發(fā)送給測試環(huán)境主引擎。同時，車載分引擎也能獲取主引擎的測試命令，通過測試接口對測試命令進(jìn)行解析，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)的各種操作，如設(shè)置列車運行方向、對列車加減速等。同時，它還能夠根據(jù)測試命令讀取線路數(shù)據(jù)腳本，為系統(tǒng)運行設(shè)置線路環(huán)境。

4）測試案例腳本

測試案例腳本通過自動化的測試命令使主引擎組織整個測試活動。測試腳本是把測試過程腳本化的操作過程，通過測試腳本，測試人員可以有目的地組織測試活動，對系統(tǒng)進(jìn)行測試。

5）測試結(jié)果記錄數(shù)據(jù)庫

在測試工作中，會產(chǎn)生大量的測試數(shù)據(jù)日志，對這些數(shù)據(jù)的保存有利于測試后對問題的分析與整理，所以要在測試活動中建立測試結(jié)果記錄數(shù)據(jù)庫。一方面對每個測試案例腳本的測試結(jié)果進(jìn)行保存，另一方面，對測試過程中產(chǎn)生的大量測試數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的保存。

3 車載軟件自動測試系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 自動測試主引擎實現(xiàn)

自動測試系統(tǒng)主引擎作為自動測試活動的組織者，在自動測試環(huán)境中，自動測試主引擎主要承擔(dān)解析腳本、發(fā)送測試命令、回收數(shù)據(jù)、判斷測試結(jié)果、保存數(shù)據(jù)等功能。所以，在整個測試環(huán)境中，測試主引擎起著主要的推動作用，是測試軟件的核心。自動測試主引擎的流程設(shè)計如圖4所示。

圖4 主引擎流程圖Fig.4 The flow chart of the main engine

3.2 測試命令腳本的設(shè)計與實現(xiàn)

在車載軟件自動測試系統(tǒng)中，每一個案例都可以看成是列車的一次獨立運行，運行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，可以用來分析車載軟件的功能實現(xiàn)的漏洞。在此基礎(chǔ)上，提出對測試案例腳本化，即把每一個測試案例轉(zhuǎn)化成腳本與參數(shù)值，在自動測試系統(tǒng)測試過程中，自動讀取腳本來進(jìn)行測試工作。

根據(jù)車載軟件自動測試功能需求，編制以下幾種腳本命令。

1）測試環(huán)境控制命令

此類型命令主要是對測試環(huán)境進(jìn)行預(yù)處理，相當(dāng)于操作前的準(zhǔn)備工作。例如：Load_TDGFile（FileName）、Goto_Position（Position）。

2）模擬列車控制命令

模擬對列車的控制，主要包括列車速度控制、列車接口控制、列車制動控制。例如：Set_Want-Speed（WantSpeed)、Set_Throttle

（Power)、Set_Cabin（State)。

3）DMI控制命令

此類型命令主要模擬司機(jī)按壓DMI按鈕操作，向ATP發(fā)送設(shè)定鍵值和設(shè)置列車長度等，例如：DMI_SetKey（DMIKey)。

4）測試流程與測試結(jié)果驗證命令

主引擎主要通過此類命令來控制測試流程的進(jìn)行，同時結(jié)合系統(tǒng)的返回數(shù)據(jù)，檢驗測試結(jié)果是否與預(yù)期相符，以便檢驗系統(tǒng)測試是否成功，例如：Expect_ATPMode（Mode，Time)、Supervise_ATPMode（Mode，Position)、Wait_Train Speed GE（Speed，Time)。

3.3 測試數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn)

測試數(shù)據(jù)的記錄要求詳細(xì)，有條理性，在后期的測試分析階段能從測試數(shù)據(jù)中提取有效信息。同時，由于測試案例可能有多個，為提高測試分析效率，必須對整體測試情況進(jìn)行記錄，記錄本測試案例的總體測試情況，失敗位置與腳本命令等。把測試數(shù)據(jù)的記錄分在3個數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行，內(nèi)容如下。

1）總體測試結(jié)果記錄數(shù)據(jù)庫

此數(shù)據(jù)庫包含各個測試案例的測試結(jié)果，通過此數(shù)據(jù)庫記錄的數(shù)據(jù)，測試分析人員可以得出測試過程中測試成功與測試失敗的案例名，以及初步的分析該腳本失敗的原因。實際數(shù)據(jù)在表中的存儲如圖5所示。

圖5 測試結(jié)果記錄數(shù)據(jù)庫圖Fig.5 The record database of test results

2）腳本結(jié)果記錄數(shù)據(jù)庫

腳本文件中包含著許多列車狀態(tài)數(shù)據(jù)比較命令，需要對這些命令的執(zhí)行情況進(jìn)行詳細(xì)記錄。腳本結(jié)果記錄數(shù)據(jù)庫包含執(zhí)行此腳本命令的信息，包括列車基本的狀態(tài)信息、還包括此命令最終執(zhí)行的結(jié)果，通過或者失敗。同時，也包含腳本命令執(zhí)行的外部狀態(tài)信息，主要包括腳本執(zhí)行日期、時間，腳本執(zhí)行時列車位置，腳本命令以及期望值和實際值等。舉例腳本結(jié)果記錄數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中的記錄如圖6所示。

圖6 腳本結(jié)果記錄數(shù)據(jù)庫Fig.6 The record database of script results

3）測試日志記錄數(shù)據(jù)庫

圖7 測試日志記錄數(shù)據(jù)庫Fig.7The record database of test logs

在查詢測試結(jié)果時，可以通過總體測試結(jié)果數(shù)據(jù)庫與腳本執(zhí)行結(jié)果數(shù)據(jù)庫來查詢腳本案例的測試執(zhí)行情況。如果要進(jìn)一步分析測試案例的失敗原因，查找導(dǎo)致測試失敗的節(jié)點，需要結(jié)合上述兩個數(shù)據(jù)庫分析測試環(huán)境的原始數(shù)據(jù)。主引擎與各分引擎的數(shù)據(jù)交互都是通過各種數(shù)據(jù)包來實現(xiàn)的。這些原始數(shù)據(jù)包含列車的各種狀態(tài)信息與腳本命令的信息，設(shè)計測試日志記錄數(shù)據(jù)庫來保存測試數(shù)據(jù)，如圖7所示。

4 結(jié)論

本文通過設(shè)計主引擎、分引擎、測試命令腳本、測試數(shù)據(jù)庫等，完成車載軟件自動測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以大大的降低車載軟件功能測試的測試周期和測試覆蓋率，使得車載軟件具有更高的安全性與可靠性。