閆曉艷

摘要：MC/DC準(zhǔn)則是現(xiàn)行軟件覆蓋率的驗(yàn)證準(zhǔn)則，具有高安全性、實(shí)用性及有效性強(qiáng)的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于嵌入式軟件獨(dú)立測(cè)試當(dāng)中，應(yīng)用時(shí)可以結(jié)合該準(zhǔn)則及嵌入式軟件測(cè)試要求構(gòu)建測(cè)試技術(shù)方案，經(jīng)測(cè)試可知嵌入式軟件在MC/DC準(zhǔn)則中的覆蓋率，覆蓋率越高則代表軟件越優(yōu)秀，否則反之。本文將對(duì)嵌入式軟件測(cè)試要求與MC/DC準(zhǔn)則概念進(jìn)行論述，并提出一種以MC/DC準(zhǔn)則為基礎(chǔ)的嵌入式軟件測(cè)試技術(shù)方案，驗(yàn)證該方案的有效性。

關(guān)鍵詞：MC/DC準(zhǔn)則;嵌入式軟件;測(cè)試技術(shù)

引言

嵌入式軟件與嵌入主體本質(zhì)上是兩個(gè)個(gè)體，嵌入式軟件與嵌入主體不匹配，可能造成巨大的負(fù)面影響，導(dǎo)致系統(tǒng)主體的穩(wěn)定性大幅下降，因嵌入式軟件問題，使得系統(tǒng)主體出現(xiàn)可靠性、安全性上的問題，在嵌入式軟件嵌入系統(tǒng)主體之前，必須對(duì)軟件進(jìn)行測(cè)試，確保軟件嵌入不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成負(fù)面影響。嵌入式軟件作為獨(dú)立開發(fā)軟件程序，其測(cè)試不能依照傳統(tǒng)方法來進(jìn)行，必須在專門的準(zhǔn)則及環(huán)境中開展，這時(shí)MC/DC準(zhǔn)則（Modified Condition/Decision Coverage，修訂的條件/判定覆蓋）就提供了一種可用于嵌入式軟件測(cè)試的環(huán)境，對(duì)此進(jìn)行研究可以利用該準(zhǔn)則對(duì)不同嵌入式軟件進(jìn)行測(cè)試，此舉具有一定現(xiàn)實(shí)意義。

1 嵌入式軟件測(cè)試要求與MC/DC準(zhǔn)則概念

1.1嵌入式軟件測(cè)試要求

嵌入式軟件本身具有實(shí)時(shí)性、可移植性強(qiáng)，軟硬件可靈活調(diào)整，硬件平臺(tái)及操作系統(tǒng)多樣，缺陷不易修復(fù)，成本昂貴的特征，這些特征使得其在測(cè)試中對(duì)測(cè)試技術(shù)有較高的要求，一般不能采用單一技術(shù)進(jìn)行測(cè)試，需要將整個(gè)測(cè)試流程分為不同階段，再針對(duì)各個(gè)階段設(shè)定測(cè)試技術(shù)，最終形成測(cè)試技術(shù)綜合方案來進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)嵌入式軟件本身特征及測(cè)試技術(shù)要求，通?？梢詫y(cè)試流程分為分析階段、設(shè)計(jì)階段、實(shí)現(xiàn)階段、驗(yàn)證階段四個(gè)部分，以IV&V（Independent Verification and Validation，獨(dú)立驗(yàn)證與確認(rèn)）為測(cè)試導(dǎo)向，采用靜態(tài)代碼分析/動(dòng)態(tài)覆蓋測(cè)試技術(shù)方案，針對(duì)各階段采用相關(guān)方法進(jìn)行覆蓋測(cè)試，具體如下。表1為靜態(tài)代碼分析/動(dòng)態(tài)覆蓋測(cè)試技術(shù)方案概況。

1.1.1靜態(tài)代碼分析

靜態(tài)代碼分析是嵌入式軟件最基本的測(cè)試策略，主要目的是檢查嵌入式軟件源代碼是否正確、質(zhì)量如何，分析可以分為兩個(gè)步驟：①通過人工逐條觀察嵌入式軟件的源代碼，對(duì)照編碼規(guī)范進(jìn)行檢查，確認(rèn)源代碼中沒有錯(cuò)誤代碼（如果代碼編制存在語法等方法的基本錯(cuò)誤也需要指出）;（2）在確認(rèn)源代碼正確的情況下，需要對(duì)代碼進(jìn)行語義、數(shù)據(jù)流進(jìn)行分析，若源代碼在這兩個(gè)層面存在誤差（如語義描述不準(zhǔn)確）則必須在需求、設(shè)計(jì)等階段盡快調(diào)整。

1.1.2動(dòng)態(tài)覆蓋測(cè)試

與靜態(tài)代碼分析不同，動(dòng)態(tài)覆蓋測(cè)試需要在嵌入式軟件運(yùn)行的狀態(tài)下進(jìn)行，主要涉及到兩種測(cè)試方法，分別為黑盒測(cè)試、白盒測(cè)試。黑盒測(cè)試主要用于嵌入式軟件的功能測(cè)試中，可知軟件功能的覆蓋率，若測(cè)試結(jié)果顯示軟件功能覆蓋率未達(dá)到100%就必須進(jìn)行修補(bǔ)，若軟件功能覆蓋率達(dá)到100%則進(jìn)行白盒測(cè)試。

1.2 MC/DC準(zhǔn)則概念

根據(jù)靜態(tài)代碼分析/動(dòng)態(tài)覆蓋測(cè)試技術(shù)方案可知，通過這種方案單獨(dú)對(duì)嵌入式軟件進(jìn)行測(cè)試，可知嵌入式軟件在IV&V中的需求覆蓋、結(jié)構(gòu)覆蓋表現(xiàn)，前者代表軟件內(nèi)所有目標(biāo)函數(shù)是否被正確執(zhí)行，則代表軟件源代碼是否充分及可實(shí)現(xiàn)性如何，在測(cè)試當(dāng)中存在相輔相成關(guān)系，通過完整測(cè)試可判斷嵌入式軟件是否嚴(yán)格、是否完整?？梢妰蓚€(gè)覆蓋測(cè)試步驟是分開的，說明靜態(tài)代碼分析/動(dòng)態(tài)覆蓋測(cè)試技術(shù)方案在單獨(dú)應(yīng)用中會(huì)忽略條件覆蓋與判定覆蓋相組合的情況，代表該測(cè)試方法有缺陷。這一條件下MC/DC準(zhǔn)則就對(duì)此進(jìn)行了優(yōu)化，即MC/DC準(zhǔn)則的核心在于條件/判定覆蓋，主要以條件覆蓋結(jié)果為基礎(chǔ)，以優(yōu)化軟件結(jié)構(gòu)為目的提出結(jié)構(gòu)覆蓋準(zhǔn)則，受該準(zhǔn)則影響，測(cè)試中需要對(duì)嵌入式軟件代碼內(nèi)的所有可能都進(jìn)行至少一次的輸入/輸出取值，所有覆蓋條件都進(jìn)行輸出，輸出結(jié)果應(yīng)當(dāng)覆蓋所有可能，若輸出結(jié)果中沒有某個(gè)可能的結(jié)果，則說明軟件覆蓋率不足100%，存在缺陷。

2 以MC/DC準(zhǔn)則為基礎(chǔ)的嵌入式軟件測(cè)試技術(shù)方案

2.1基本原理

關(guān)于MC/DC準(zhǔn)則原理，首先要設(shè)定條件判定語句，通常使用布爾操作符構(gòu)成布爾表達(dá)式，通過多個(gè)布爾表達(dá)式可構(gòu)成條件判定語句，隨之將每個(gè)判定中的條件均視為不同條件（即使是相同條件多次出現(xiàn)于相同判定中，所有條件也被視為不同條件），由此進(jìn)行判定。其次根據(jù)條件判定語句，對(duì)布爾表達(dá)式進(jìn)行調(diào)整，比較常見的A and B就是邏輯布爾表達(dá)式，其中A、B均為布爾變量，可取值為{0，1}，整體可輸出結(jié)果C，結(jié)果C代表A and B的完備測(cè)試用例集。表2為MC/DC準(zhǔn)則條件判定語句A and B邏輯與測(cè)試集。

根據(jù)表2，組別1-2測(cè)試中可取條件A的所有取值，要求所有取值均出現(xiàn)一次，在條件B不變的情況下，條件A要具備獨(dú)立影響對(duì)應(yīng)判定結(jié)果的能力;組別1-3測(cè)試中可取條件B的所有取值，要求所有取值均出現(xiàn)一次，且在條件A不變的情況下，條件B要具備獨(dú)立影響對(duì)應(yīng)判定結(jié)果的能力，由此取得組別1-2-3交集生成邏輯、最小測(cè)試用例集。組別7-8測(cè)試中可取條件A的所有取值，要求所有取值均出現(xiàn)一次，在條件B不變的情況下，條件A要具備獨(dú)立影響對(duì)應(yīng)判定結(jié)果的能力;組別6-8測(cè)試中可取條件B的所有取值，要求所有取值均出現(xiàn)一次，在條件A不變的情況下，條件B要具備獨(dú)立影響對(duì)應(yīng)判定結(jié)果的能力，由此取得組別6-7-8交集生成邏輯、最小測(cè)試用例集。

2.2測(cè)試技術(shù)方案

根據(jù)MC/DC準(zhǔn)則的基本原理，下文將提出MC/DC準(zhǔn)則嵌入式軟件測(cè)試方案，并接受方案測(cè)試流程。

2.2.1 MC/DC準(zhǔn)則嵌入式軟件測(cè)試方案

因?yàn)镸C/DC準(zhǔn)則的泛用性較強(qiáng)，且測(cè)試性能優(yōu)異，所以經(jīng)過長(zhǎng)期研究出現(xiàn)了很多支持MC/DC準(zhǔn)則測(cè)試的自動(dòng)化測(cè)試工具，例如Cantata++、VectorCAST，兩者均可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化MC/DC準(zhǔn)則度量。這一條件下，本文出于便捷性考慮選擇了VectorCAST（因VectorCAST可應(yīng)用于比較常見的Windows、Linux開發(fā)平臺(tái)，所以適用性更好，應(yīng)用更加便捷），使用該工具即可進(jìn)行嵌入式軟件MC/DC準(zhǔn)則測(cè)試。

2.2.2 MC/DC準(zhǔn)則嵌入式軟件方案測(cè)試流程

雖然利用VectorCAST即可進(jìn)行測(cè)試，但測(cè)試之前必須做好流程規(guī)劃工作，對(duì)此在本文測(cè)試方案中測(cè)試流程可以分為四個(gè)步驟：①在VectorCAST基礎(chǔ)上創(chuàng)立工作環(huán)境，將待測(cè)試嵌入式軟件源代碼導(dǎo)入，實(shí)現(xiàn)條件判定語句及MC/DC插樁，并分離出具有獨(dú)立影響能力的布爾表達(dá)式;②確認(rèn)每個(gè)獨(dú)立影響布爾表達(dá)式的真值，可得每個(gè)表達(dá)式的最小測(cè)試集，根據(jù)測(cè)試需求將所有最小測(cè)試集集成，可得最小測(cè)試用例集;③腳本編寫后執(zhí)行最小測(cè)試用例集，對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，可知軟件是否存在缺陷。

3 MC/DC準(zhǔn)則嵌入式軟件測(cè)試技術(shù)方案驗(yàn)證

3.1測(cè)試案例

選擇某塑料光譜分選打包控制系統(tǒng)作為測(cè)試案例（該系統(tǒng)為嵌入式軟件），使用MC/DC準(zhǔn)則嵌入式軟件測(cè)試技術(shù)方案進(jìn)行測(cè)試。該系統(tǒng)主控（包括光譜儲(chǔ)料倉(cāng)A閥門、光譜儲(chǔ)料倉(cāng)B閥門）及打包（大件打包C閥門、小件打包D閥門）系統(tǒng)控制配有狀態(tài)指示燈，根據(jù)指示燈顏色不同代表不同含義，藍(lán)色燈為閥門閉合狀態(tài)、綠色燈為閥門正常開啟狀態(tài)、紅色燈為物料阻塞狀態(tài)），系統(tǒng)需要根據(jù)閥門電路狀態(tài)對(duì)指示燈進(jìn)行控制。依照系統(tǒng)設(shè)計(jì)，本文對(duì)其進(jìn)行了剖析，獲取了電路狀態(tài)表達(dá)式，具體如下：

if（ValveA->SelectedⅡValveB->Selected）&&（ValveC->SelectedⅡValveD->Selected）then ValveSetStatus（Open）;else;ValveSetStatus（Close）

3.2測(cè)試驗(yàn)證

該系統(tǒng)表達(dá)式本質(zhì)上不屬于布爾表達(dá)式，因此無法直接應(yīng)用于MC/DC準(zhǔn)則檢測(cè)當(dāng)中，必須先進(jìn)行簡(jiǎn)化，對(duì)此依照準(zhǔn)則原理本文將其簡(jiǎn)化為相關(guān)布爾表達(dá)式，即if（A or B）and（C or D）then Statement1;else;Statement2，式中A、B、C、D分別代表了一種電路狀態(tài)，與相關(guān)提示等顏色對(duì)應(yīng)，隨后考慮到測(cè)試驗(yàn)證的便捷性，需要對(duì)該表達(dá)式進(jìn)行進(jìn)一步簡(jiǎn)化，再針對(duì)布爾表達(dá)式進(jìn)一步簡(jiǎn)化，可得Z=X and Y，式中X代表A or B、Y代表C or D。其次依照簡(jiǎn)化后得布爾表達(dá)式，獲取系統(tǒng)中獨(dú)立影響結(jié)果的最小測(cè)試集（見表3）進(jìn)行測(cè)試。

依照表3進(jìn)行方案設(shè)置（詳見2.2測(cè)試技術(shù)方案-MC/DC準(zhǔn)則嵌入式軟件測(cè)試方案），完成后進(jìn)行1-5、1-3、2-4、2-3四個(gè)組別的測(cè)試，要求1-5組別中條件A具有獨(dú)立影響判定結(jié)果的能力;1-3組別中條件B具有獨(dú)立影響判定結(jié)果的能力;2-4組別中條件C具有獨(dú)立影響判定結(jié)果的能力;2-3組別中條件D具有獨(dú)立影響判定結(jié)果的能力，這一基礎(chǔ)上可得組別1-2-3-4-5測(cè)試用例。結(jié)果顯示四組測(cè)試均可生成最小測(cè)試集，代表該系統(tǒng)MC/DC準(zhǔn)則下的覆蓋率達(dá)到100%，系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性良好。

4 結(jié)語

本文對(duì)基于MC/DC準(zhǔn)則的嵌入式軟件測(cè)試技術(shù)進(jìn)行了研究，闡述了嵌入式軟件測(cè)試要求與MC/DC準(zhǔn)則概念，并以MC/DC準(zhǔn)則設(shè)計(jì)了測(cè)試技術(shù)方案，同時(shí)對(duì)方案進(jìn)行了驗(yàn)證。通過文中設(shè)計(jì)方式可得MC/DC準(zhǔn)則嵌入式軟件測(cè)試技術(shù)方案，該方案在驗(yàn)證中具有完整性強(qiáng)、測(cè)試準(zhǔn)確率高的特點(diǎn)，可起到對(duì)嵌入式軟件進(jìn)行全面測(cè)試，獲取其覆蓋率的作用。

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