陳 建，沈亞峰，張 誼

(中國(guó)工程物理研究院 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究所，四川 綿陽(yáng) 621900)

0 引 言

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，嵌入式軟件規(guī)模越來(lái)越大，復(fù)雜度也越來(lái)越高，軟件質(zhì)量要求也不斷提高，嵌入式軟件的自動(dòng)化測(cè)試[1，2]以其提高測(cè)試效率、保障測(cè)試質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到關(guān)注。但隨著嵌入式軟件處理能力的增加，其接口類(lèi)型更多、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，主要體現(xiàn)在業(yè)務(wù)邏輯與接口數(shù)據(jù)方面，且不同類(lèi)型的嵌入式軟件接口存在較大差異性，造成測(cè)試數(shù)據(jù)難以統(tǒng)一，為確保測(cè)試充分性需構(gòu)造大量、復(fù)雜的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，為此針對(duì)嵌入式軟件測(cè)試能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)快速生成與輸入的自動(dòng)化測(cè)試框架顯得更為重要。

嵌入式軟件的輸入數(shù)據(jù)類(lèi)型眾多，包括數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)以及CAN、UART、LAN等總線數(shù)據(jù)，測(cè)試時(shí)需對(duì)多種激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行輸入，另外在強(qiáng)流程嵌入式軟件中，其輸入信號(hào)之間具有嚴(yán)格的時(shí)序要求，通常為毫秒級(jí)，測(cè)試數(shù)據(jù)的輸入時(shí)序控制也成為嵌入式軟件測(cè)試過(guò)程中的重點(diǎn)與難點(diǎn)。目前成熟的嵌入式軟件的自動(dòng)化測(cè)試框架如CRESTS、AUTOTEST、GESTE[3]等在使用過(guò)程中均需編寫(xiě)復(fù)雜的測(cè)試腳本以實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的輸入，使用門(mén)檻較高，測(cè)試環(huán)境搭建周期較長(zhǎng)，不利于快速測(cè)試，為此本文主要對(duì)嵌入式軟件測(cè)試框架進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)一款輕量級(jí)嵌入式軟件自動(dòng)化測(cè)試框架以實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的快速生成與輸入，提高測(cè)試效率。

1 測(cè)試框架分析

目前，針對(duì)嵌入式軟件的測(cè)試框架可分為手工測(cè)試框架和腳本驅(qū)動(dòng)測(cè)試框架。

手工測(cè)試框架：手工測(cè)試框架主要采用手動(dòng)輸入的方式將測(cè)試數(shù)據(jù)填寫(xiě)到測(cè)試工具中，再利用工具輸入到被測(cè)軟件(如：NetAssist、UartAssist等)，測(cè)試數(shù)據(jù)的輸入具有單一性與無(wú)序性，需要輸入不同數(shù)據(jù)時(shí)則需要重新填寫(xiě)數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)量比較大時(shí)，需要花費(fèi)大量時(shí)間，另外輸入的時(shí)序無(wú)法保證，無(wú)法用于具有時(shí)序要求的嵌入式軟件測(cè)試。

腳本驅(qū)動(dòng)測(cè)試框架：腳本驅(qū)動(dòng)測(cè)試框架可分為線性腳本、結(jié)構(gòu)化腳本、共享腳本、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)腳本、關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)腳本以及混合驅(qū)動(dòng)腳本[4，5]。

(1)線性腳本：線性腳本是通過(guò)測(cè)試工具錄制測(cè)試人員操作被測(cè)對(duì)象的測(cè)試動(dòng)作、輸入數(shù)據(jù)，并記錄在腳本文件中。該腳本一般采用特定的語(yǔ)言記錄測(cè)試動(dòng)作序列，腳本可進(jìn)行回放，線性腳本的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，通過(guò)錄制即可實(shí)現(xiàn)，無(wú)須編寫(xiě)代碼，缺點(diǎn)是僅適用于當(dāng)前被測(cè)軟件，不能共享與重用，可維護(hù)性差，僅適用于部分功能。

(2)結(jié)構(gòu)化腳本：結(jié)構(gòu)化腳本是對(duì)線性腳本的優(yōu)化，支持通過(guò)編程指令控制腳本執(zhí)行，腳本具有邏輯判斷能力，根據(jù)指令判斷腳本執(zhí)行順序，相對(duì)線性腳本在一定程度上靈活性、健壯性得到改善，并可用于重復(fù)性的自動(dòng)化測(cè)試，如Python[6]、ATLAS[7]、TTCN[8]、RASL[9]等腳本語(yǔ)言，但結(jié)構(gòu)化腳本將邏輯指令與測(cè)試數(shù)據(jù)融合，當(dāng)測(cè)試數(shù)據(jù)需要更新時(shí)需重新編寫(xiě)測(cè)試腳本，測(cè)試腳本的開(kāi)發(fā)工作量大幅度增加，另外測(cè)試場(chǎng)景越復(fù)雜，腳本編寫(xiě)難點(diǎn)越高，維護(hù)代價(jià)越大，不利用測(cè)試工具的普及與應(yīng)用。

(3)共享腳本：共享腳本在結(jié)構(gòu)化腳本的基礎(chǔ)上對(duì)腳本進(jìn)行完善，使腳本可復(fù)用，節(jié)省了軟件測(cè)試的時(shí)間，但測(cè)試數(shù)據(jù)仍未從腳本中進(jìn)行分離，當(dāng)多個(gè)測(cè)試用例需要復(fù)用同一測(cè)試腳本時(shí)，腳本開(kāi)發(fā)、維護(hù)工作增加。

(4)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)腳本：數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)測(cè)試將測(cè)試輸入存儲(chǔ)在獨(dú)立的數(shù)據(jù)文件而不是與測(cè)試腳本緊耦合。腳本中只存放控制信息，執(zhí)行測(cè)試時(shí)從外部數(shù)據(jù)文件中讀取測(cè)試數(shù)據(jù)，一個(gè)測(cè)試腳本可以運(yùn)行不同的測(cè)試，避免腳本驅(qū)動(dòng)測(cè)試頻繁修改測(cè)試腳本的不足。數(shù)據(jù)文件單獨(dú)存儲(chǔ)且可讀性、可維護(hù)性高，數(shù)據(jù)與腳本的分離減少測(cè)試腳本的維護(hù)成本，提升測(cè)試效率[5]，但數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)腳本測(cè)試框架最大限制是數(shù)據(jù)格式單一、固定，無(wú)法適應(yīng)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化的情況。

(5)關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)腳本：關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)腳本在采用數(shù)據(jù)文件描述測(cè)試用例的同時(shí)，通過(guò)一系列關(guān)鍵字描述測(cè)試任務(wù)，同樣實(shí)現(xiàn)了測(cè)試腳本與測(cè)試數(shù)據(jù)的分離，但僅通過(guò)關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)會(huì)隨著軟件復(fù)雜度增加而增加大量關(guān)鍵字，構(gòu)建成本較大。

(6)混合驅(qū)動(dòng)腳本：采用多種腳本技術(shù)協(xié)同使用，可以有效避免單一腳本帶來(lái)的局限性，彌補(bǔ)單一腳本的不足。

根據(jù)以上分析，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)與關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)腳本測(cè)試框架均實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)與腳本的分離，僅通過(guò)構(gòu)建測(cè)試數(shù)據(jù)即可實(shí)現(xiàn)不同測(cè)試數(shù)據(jù)的輸入，無(wú)需重復(fù)編寫(xiě)測(cè)試腳本，提升了腳本的復(fù)用性、維護(hù)性，國(guó)內(nèi)外基于該技術(shù)也做了很多研究[10-15]。

文獻(xiàn)[11]采用基于模型思想，提出一種字符型驅(qū)動(dòng)形式化描述通用方法，建立基于時(shí)間的PWM驅(qū)動(dòng)模型實(shí)現(xiàn)嵌入式軟件接口驅(qū)動(dòng)的分析與驗(yàn)證，但該方法僅能用于單一的接口驗(yàn)證，無(wú)法用于軟件的業(yè)務(wù)流程的測(cè)試。文獻(xiàn)[12]將BDD的思想應(yīng)用于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的測(cè)試中，使用通用的自然語(yǔ)言描述測(cè)試用例，該思想注重從用戶的角度進(jìn)行測(cè)試，針對(duì)復(fù)雜的測(cè)試場(chǎng)景，其測(cè)試場(chǎng)景與步驟的描述顯得比較繁瑣，需花費(fèi)大量時(shí)間。文獻(xiàn)[13]采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)口的自動(dòng)化測(cè)試，通過(guò)數(shù)據(jù)文件實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的注入，但當(dāng)被測(cè)對(duì)象輸入數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化時(shí)無(wú)法自適應(yīng)輸入且不支持其它接口。文獻(xiàn)[14]與文獻(xiàn)[15]采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)思想實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化測(cè)試框架，可通過(guò)文件快速構(gòu)建測(cè)試數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的自動(dòng)化注入，提高測(cè)試效率，但該框架僅對(duì)Web軟件數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，構(gòu)建數(shù)據(jù)模型實(shí)現(xiàn)Web軟件自動(dòng)化測(cè)試，無(wú)法用于嵌入式軟件的強(qiáng)時(shí)序復(fù)雜接口數(shù)據(jù)的注入。

綜上分析，本文介紹了一種將數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)與關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的混合腳本測(cè)試框架，在該框架下即可實(shí)現(xiàn)嵌入式軟件測(cè)試數(shù)據(jù)按照前置條件、時(shí)序快速主動(dòng)與被動(dòng)輸入，也可利用關(guān)鍵字實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)自動(dòng)生成?？蚣茉O(shè)計(jì)主要存在以下難點(diǎn)：①測(cè)試數(shù)據(jù)復(fù)雜多樣性；②測(cè)試數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)自適應(yīng)。

搭建嵌入式軟件自動(dòng)化測(cè)試框架的重點(diǎn)是要快速構(gòu)建該嵌入式軟件的數(shù)據(jù)流程以及行為參數(shù)[16]。隨著嵌入式處理器復(fù)雜與多樣化，嵌入式軟件需要的測(cè)試數(shù)據(jù)也越來(lái)越復(fù)雜，為滿足不同嵌入式軟件的測(cè)試，采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的思想構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型表達(dá)測(cè)試數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速輸入。

另外，根據(jù)被測(cè)軟件業(yè)務(wù)要求存在動(dòng)態(tài)變化的測(cè)試數(shù)據(jù)，如握手?jǐn)?shù)據(jù)、連續(xù)數(shù)據(jù)、離散數(shù)據(jù)等，為確保對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的自適應(yīng)，采用關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)的思想構(gòu)建關(guān)鍵字模型以表征動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，用于實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)自動(dòng)生成。

最后對(duì)測(cè)試框架進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并通過(guò)實(shí)例對(duì)框架的功能、性能進(jìn)行驗(yàn)證與分析。

2 數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)

基于數(shù)據(jù)與關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)的測(cè)試框架是通過(guò)數(shù)據(jù)文件讀取輸入的測(cè)試數(shù)據(jù)與關(guān)鍵字，然后傳入測(cè)試腳本中，由測(cè)試平臺(tái)調(diào)用測(cè)試腳本解析測(cè)試數(shù)據(jù)并按照時(shí)序向被測(cè)對(duì)象輸入測(cè)試數(shù)據(jù)。為確保測(cè)試輸入的高效與統(tǒng)一需建立通用的數(shù)據(jù)模型對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。測(cè)試數(shù)據(jù)模型是抽象出來(lái)獨(dú)立于測(cè)試平臺(tái)的測(cè)試數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)于結(jié)構(gòu)化的文件中，通過(guò)標(biāo)簽屬性，獲取這些文件中符合條件的指令和配置數(shù)據(jù)。本文介紹的數(shù)據(jù)與關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)測(cè)試框架的數(shù)據(jù)模型包含數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型與關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)模型。

2.1 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型

通過(guò)對(duì)嵌入式軟件輸入數(shù)據(jù)的規(guī)則與要素進(jìn)行分析，構(gòu)建通用輸入數(shù)據(jù)模型。

定義1 輸入數(shù)據(jù)模型 (SD)：SD=，各元素定義如下。

Port：表示數(shù)據(jù)輸入的端口類(lèi)型，包括：LAN、CAN、UART、1553B等；

Ts：表示數(shù)據(jù)輸入的延時(shí)時(shí)間，用于控制數(shù)據(jù)輸入時(shí)序；

R：表示數(shù)據(jù)輸入的次數(shù)，用于表示單次數(shù)據(jù)、周期數(shù)據(jù)；

Tc：表示數(shù)據(jù)輸入間隔時(shí)間；

Prot：表示數(shù)據(jù)協(xié)議要求，根據(jù)數(shù)據(jù)源的不同分別按照對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)協(xié)議要求進(jìn)行設(shè)置，如LAN則表示數(shù)據(jù)輸入的IP地址與端口號(hào)，CAN則表示數(shù)據(jù)類(lèi)型、幀ID等；

Data：表示待輸入的數(shù)據(jù)信息，包含固定數(shù)據(jù)(FD)與關(guān)鍵字?jǐn)?shù)據(jù)(KD)。

根據(jù)輸入數(shù)據(jù)是否存在前置條件可分為主動(dòng)輸入數(shù)據(jù)與被動(dòng)輸入數(shù)據(jù)。

主動(dòng)輸入數(shù)據(jù)：主動(dòng)輸入數(shù)據(jù)即測(cè)試平臺(tái)通過(guò)測(cè)試腳本解析數(shù)據(jù)文件后，可在任意時(shí)刻按照設(shè)定的時(shí)序要求向被測(cè)對(duì)象直接輸入的數(shù)據(jù)，不考慮其前置條件。主動(dòng)輸入數(shù)據(jù)(ADChain)是由一系列SD按照時(shí)序關(guān)系組成的有序集合 {SD1，SD2，…，SDn}，針對(duì)任意i(1≤i≤n)，SDi與SDi+1之間均具有相繼發(fā)送的時(shí)序關(guān)系，通過(guò)若干個(gè)SD的有序發(fā)送即可表達(dá)被測(cè)對(duì)象的主動(dòng)輸入行為。

被動(dòng)輸入數(shù)據(jù)：被動(dòng)輸入數(shù)據(jù)即在滿足特定的前置條件后才向被測(cè)對(duì)象輸入的測(cè)試數(shù)據(jù)，針對(duì)嵌入式軟件其前置條件一般為輸出條件。

定義2 前置條件(PC)：PC=，其中Port為輸出數(shù)據(jù)的端口，Data為輸出數(shù)據(jù)，長(zhǎng)度1～n，Mask為屏蔽碼，用于屏蔽判定字段，若Maski=0(其中1≤i≤n)則屏蔽對(duì)Datai字段的判斷，一般用于對(duì)隨運(yùn)行狀態(tài)不斷變化的信息的屏蔽(如：時(shí)統(tǒng)、序號(hào)等)。對(duì)于PC的判斷結(jié)果PCRes∈{0，1}，PCRes=1表示條件滿足，否則表示不滿足。

定義3 響應(yīng)數(shù)據(jù)(RD)：RD={SD1，SD2，…，SDn}，一個(gè)響應(yīng)數(shù)據(jù)是由多個(gè)輸入數(shù)據(jù)構(gòu)成的集合，根據(jù)前置條件觸發(fā)的次數(shù)依次進(jìn)行輸入。

單條被動(dòng)數(shù)據(jù)由一個(gè)前置條件與若干個(gè)響應(yīng)數(shù)據(jù)組成，若干條被動(dòng)數(shù)據(jù)的集合則構(gòu)成整個(gè)被動(dòng)輸入數(shù)據(jù)(PDChain)，即PDChain={{PC1，RD11，RD12，…，RD1m}，…，{PCn，RDn1，RDn2，…，RDnm}}，其中n為被動(dòng)數(shù)據(jù)條數(shù)，m為響應(yīng)個(gè)數(shù)。當(dāng)獲取到被測(cè)對(duì)象輸出數(shù)據(jù)后，對(duì)PC1～PCn進(jìn)行遍歷，若判斷結(jié)果PCResi=1(其中1≤i≤n)則將響應(yīng)數(shù)據(jù)RDi1～RDim按照設(shè)定的時(shí)序注入到指定的目標(biāo)端口即完成被動(dòng)數(shù)據(jù)的輸入。

2.2 關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)模型

在數(shù)據(jù)輸入過(guò)程中存在變化的動(dòng)態(tài)字段，針對(duì)動(dòng)態(tài)字段若僅依靠數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)則需要構(gòu)建大量的數(shù)據(jù)，花費(fèi)大量時(shí)間，另外在被動(dòng)輸入數(shù)據(jù)中存在隨目標(biāo)數(shù)據(jù)變化的字段(如握手信息、校驗(yàn)碼等)，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)無(wú)法預(yù)知其具體值，無(wú)法注入滿足要求的數(shù)據(jù)，為此在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型中加入關(guān)鍵字，通過(guò)數(shù)據(jù)與關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的自動(dòng)生成與輸入。

根據(jù)嵌入式軟件輸入數(shù)據(jù)的特點(diǎn)從數(shù)據(jù)位置、長(zhǎng)度、類(lèi)型、排列方式等角度進(jìn)行分析，構(gòu)建關(guān)鍵字模型。

定義4 關(guān)鍵字模型(KD)：KD=，各元素定義如下。

Key：表示數(shù)據(jù)生成方式，包括握手?jǐn)?shù)據(jù)、時(shí)間數(shù)據(jù)、連續(xù)數(shù)據(jù)、離散數(shù)據(jù)、校驗(yàn)數(shù)據(jù)、特殊功能數(shù)據(jù)(如長(zhǎng)度)等；

Type：表示數(shù)據(jù)類(lèi)型，包括有符號(hào)整形、無(wú)符號(hào)整形、浮點(diǎn)型等；

BW：表示數(shù)據(jù)位寬，BW∈{8，16，24，32，…}；

Mode：表示數(shù)據(jù)排列方式，包括小端排列與大端排列；

Pos：表示數(shù)據(jù)的范圍或數(shù)據(jù)的起始與終點(diǎn)位置；

Exp：表示數(shù)據(jù)計(jì)算表達(dá)式f。

測(cè)試數(shù)據(jù)生成規(guī)則如下：根據(jù)Key獲取生成數(shù)據(jù)的類(lèi)別，選擇相應(yīng)的生成方式；根據(jù)Pos表示的范圍或區(qū)間位置獲取初值，根據(jù)選擇的生成方式與f計(jì)算當(dāng)前數(shù)據(jù)值；根據(jù)Type、BW以及Mode將計(jì)算值填充至指定的字段域。

3 框架設(shè)計(jì)與研制

3.1 框架整體結(jié)構(gòu)

以數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)對(duì)該測(cè)試框架整體架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用模塊化的思想對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證模塊的獨(dú)立性與可擴(kuò)展性?？蚣苷w結(jié)構(gòu)主要包括數(shù)據(jù)解析模塊、被動(dòng)輸入模塊、主動(dòng)輸入模塊、接收數(shù)據(jù)模塊、發(fā)送數(shù)據(jù)模塊以及顯存模塊，具體組成如圖1所示。

圖1 自動(dòng)化測(cè)試框架整體架構(gòu)

基于上述設(shè)計(jì)方案，采用VC6.0研制了該測(cè)試框架，采用多線程與環(huán)形緩存原理保證各個(gè)模塊之間既能協(xié)同工作，又能實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳遞，框架運(yùn)行界面如圖2所示。

圖2 自動(dòng)化測(cè)試框架運(yùn)行界面

3.2 關(guān)鍵模塊實(shí)現(xiàn)

其中數(shù)據(jù)解析模塊與數(shù)據(jù)輸入模塊是該框架的關(guān)鍵模塊，是數(shù)據(jù)與關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)的測(cè)試數(shù)據(jù)輸入思想的具體實(shí)現(xiàn)。

3.2.1 數(shù)據(jù)解析模塊

該框架以文本文件作為測(cè)試數(shù)據(jù)的輸入，在文本文件中存儲(chǔ)待輸入的主動(dòng)數(shù)據(jù)與被動(dòng)數(shù)據(jù)，軟件按照設(shè)定的規(guī)則對(duì)文件進(jìn)行解析，形成主動(dòng)輸入數(shù)據(jù)鏈(ADChain)與被動(dòng)輸入數(shù)據(jù)鏈(PDChain)，其中ADChain解析實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下。

Algorithm:LoadADChain

Input:(strPath) /*Active Test file Path*/

Output:(count) /*The count ofADChain*/

(1)p_file = OpenFile(strPath,"r");/*open file*/

(2)whileget a line from p_file and line is not nulldo/*read a line*/

(3) SplitStringToArray(strArray,line," ");/*split the line by space*/

(4)ifstrArray.GetSize() <4then/*check the line*/

(5)exitwhile;

(6)end

(7) pSD = ADChain.AddSDList();/*createSD*/

(8) …/*read thePort、St、Rn、Pre…*/

(9) AnalysisProtocol(strArray[4],pSD); /*analysis and update the protocol*/

(10) SplitStringToArray(strArray,line.right(strArray[5])," ");/*split the data*/

(11)fori ← 0 to strArray.GetSize()-1do/*analysis the keyword data and fix data*/

(12)ifis theKDthen/*isKD*/

(13) pKD = pSD.AddKDList();/*createKD*/

(14) pKD.AnalysisKD(strArray[i]);/*analysis theKD*/

(15) …/*update theKD*/

(16) pSD.Data = 0;/*fill the 0*/

(17)else/*is FData*/

(18) pSD.Data = strArray[i];/*fill the fix data*/

(19)end

(20)end

(21)end

(22)returnADChain.count;

PDChain解析實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下。

Algorithm:LoadPDChain

Input:(strPath) /*Passive Test file Path */

Output:(count) /*The count ofPDChain*/

(1)p_file = OpenFile(strPath,"r");/*open file*/

(2)PDNum = GetPDCount();/*get thePDCount from file*/

(3)fori ← 0 to PDNum-1do

(4) pPD = PDChain.AddPDList();/*createPD*/

(5) pPD.PC = GetPC(p_file);/*read thePC*/

(6)forj ← 0 to RDNum-1do/*read theRD*/

(7) pRD = pPD.AddRDList();/*createRD*/

(8)fork ← 0 to SDNum-1do

(9) pSD = pRD.AddSDList();/*createSD*/

(10) …/*read thePort、St、Rn、Pre…*/

(11) AnalysisProtocol(p_file,pSD);/*analysis and update the protocol*/

(12) …/*analysis the keyword data and fix data*/

(13)end

(14)end

(15)end

(16)returnPDChain.count;

數(shù)據(jù)解析與顯示界面實(shí)現(xiàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)解析與顯示界面

3.2.2 數(shù)據(jù)輸入模塊

數(shù)據(jù)輸入模塊按時(shí)間序列對(duì)各輸入數(shù)據(jù)獨(dú)立進(jìn)行管理，當(dāng)數(shù)據(jù)輸入時(shí)刻到達(dá)后根據(jù)關(guān)鍵字自動(dòng)生成測(cè)試數(shù)據(jù)并注入到指定的端口，包括數(shù)據(jù)輸入時(shí)刻計(jì)算與數(shù)據(jù)自動(dòng)生成。

數(shù)據(jù)輸入時(shí)刻計(jì)算：針對(duì)任意輸入數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)輸入時(shí)刻Ti的計(jì)算如下

Ti=T0i+Tsi+j×Tci

(1)

式中：i∈[1，n]，j∈[0，Ri]，n表示輸入數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，Ri表示第i個(gè)數(shù)據(jù)輸入次序，T0i表示相對(duì)零點(diǎn)時(shí)刻的間隔時(shí)間，Tsi表示數(shù)據(jù)輸入的延時(shí)時(shí)間，Tci表示數(shù)據(jù)輸入的間隔時(shí)間。針對(duì)T0i的計(jì)算，主動(dòng)數(shù)據(jù)與被動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算方式不同。

主動(dòng)數(shù)據(jù)：主動(dòng)數(shù)據(jù)無(wú)前置條件，嚴(yán)格按照時(shí)序執(zhí)行，無(wú)須等待，故T0i=0；

被動(dòng)數(shù)據(jù)：被動(dòng)數(shù)據(jù)存在前置條件，需等待前置條件滿足，故當(dāng)?shù)趇個(gè)被動(dòng)數(shù)據(jù)的前置條件滿足后以當(dāng)前時(shí)刻t為T(mén)0i，即T0i=t，在T0i未取值前不進(jìn)行Ti的計(jì)算。

當(dāng)Ti=t時(shí)將計(jì)算后的數(shù)據(jù)注入到指定端口進(jìn)行發(fā)送，隨后j=j+1，繼續(xù)計(jì)算Ti直到j(luò)>Ri則表示該數(shù)據(jù)輸入完成。

數(shù)據(jù)自動(dòng)生成：數(shù)據(jù)的生成包括固定數(shù)據(jù)(FD)生成與關(guān)鍵字?jǐn)?shù)據(jù)(KD)生成，生成的數(shù)據(jù)為多個(gè)十六進(jìn)制數(shù)據(jù)組成的集合 {d1，d2，…，dn}。固定數(shù)據(jù)直接取值即可，即di=FDi，其中di表示第i個(gè)字段。

根據(jù)關(guān)鍵字?jǐn)?shù)據(jù)生成規(guī)則，其生成過(guò)程如下：

初值計(jì)算：根據(jù)關(guān)鍵字中的Key與Pos計(jì)算初值y0，具體如下：

握手?jǐn)?shù)據(jù)：直接從接收數(shù)據(jù)中取值，即y0=Rs～Re，其中R表示接收數(shù)據(jù)集合，s與e是Pos中表示的數(shù)據(jù)起始與終點(diǎn)位置。

時(shí)間數(shù)據(jù)：直接根據(jù)時(shí)間規(guī)則計(jì)算時(shí)間，即y0=t，其中t可表示當(dāng)前日期、時(shí)間等。

連續(xù)數(shù)據(jù)：從數(shù)據(jù)范圍的s→e逐次獲取數(shù)據(jù)，并逐次加1，即

(2)

離散數(shù)據(jù)：直接從Pos表示的序列中獲取數(shù)據(jù)，即y0∈{Pos1，Pos2，…，Posn}，根據(jù)發(fā)送次數(shù)逐次獲取。

校驗(yàn)數(shù)據(jù)：計(jì)算指定區(qū)間s→e字段的校驗(yàn)值，即y0=Fc{ds，ds+1，…，de}，其中Fc表示校驗(yàn)運(yùn)算，包括和校驗(yàn)、CRC校驗(yàn)、異或校驗(yàn)等。

特殊功能數(shù)據(jù)：根據(jù)功能字段直接計(jì)算數(shù)據(jù)，如長(zhǎng)度關(guān)鍵字(len)則表示取發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，即y0=n，其中n表示發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。

表達(dá)式計(jì)算：將計(jì)算的初值y0與表達(dá)式f進(jìn)行加權(quán)計(jì)算y=f1×y0+f2，其中f1為縮放表達(dá)式，用于對(duì)初值進(jìn)行縮放，f2為偏移表達(dá)式，用于對(duì)初值進(jìn)行偏移修正，支持線性與非線性表達(dá)式。

再根據(jù)Mode填充數(shù)據(jù)，填充序列如下

(3)

(4)

數(shù)據(jù)輸入模塊的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下。

Algorithm:SendData

Input:(rxd,t)/*The receive data rxd,The time t*/

Output:(txd) /*The send data txd*/

(1)txd= null;/*set the txd is null*/

(2)/*check the the Passive data timing*/

(3)fori ← 0 to PDChain.Countdo

(4) PCRes[i]=CheckPC(PDChain[i],rxd);/*checkPC*/

(5)ifPCRes[i]== 1then

(6) T0[i]=t;/*update theT0*/

(7) …/*add toSChain*/

(8)end

(9)end

(10)/*check Ti and create txd*/

(11)fork ← 0 to SChain.Countdo/*include theADChainandPDChainwhich the T0≠0*/

(12)ifT[k]== tthen/*timing is coming*/

(13)fori ← 0 to SD.Countdo/*calculate data*/

(14)ifSDisFDatathen

(15)txd[i]= FD[i];

(16)else/*isKData*/

(17) y0=Calcy0(KD[i]);/*calculate y0*/

(18) y=Calcy(KD[i],y0);/*calculate y*/

(19)txd=FillData(KD[i],y);/*Fill Data*/

(20)end

(21)end

(22) SChain[k].inx++;/*send sequence*/

(23)ifSChain[k].inx <= SChain[k].Rthen

(24) T[k]=T0[k]+SChain[k].Ts+ SChain[k].inx × SChain[k].Tc;/*calculate the nextTi*/

(25)else

(26) …/*remove the SChain[k]fromSChain*/

(27)end

(28)end

(29)end

(30)returntxd;

4 實(shí)例驗(yàn)證

通過(guò)某監(jiān)控嵌入式軟件的狀態(tài)查詢(xún)與靜檢功能對(duì)該框架進(jìn)行驗(yàn)證，監(jiān)控軟件運(yùn)行后周期接收下位機(jī)發(fā)送的自檢結(jié)果“55 AA 01 …”與狀態(tài)信息“AA/BB 7E …”并進(jìn)行解析，另外可主動(dòng)發(fā)送靜檢命令“55 AA 03 …”、“55 81 02 00”，待下位機(jī)收到靜檢命令后被動(dòng)反饋應(yīng)答“55 AA/BB …”及靜檢結(jié)果“AA 7E …”。首先根據(jù)監(jiān)控軟件狀態(tài)查詢(xún)與靜檢功能的輸入輸出數(shù)據(jù)流構(gòu)建如圖4需要發(fā)送的輸入數(shù)據(jù)文件。

圖4 輸入數(shù)據(jù)文件

其中字段“l(fā)en[]”表示特殊功能數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度數(shù)據(jù)，取數(shù)據(jù)字段的總長(zhǎng)度；字段“time32[]”表示時(shí)間數(shù)據(jù)，取系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間；字段“cnt16[0～10]*10”表示連續(xù)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)范圍為[0～100]，間隔10；字段“sum8[0～len-2]”表示校驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算指定區(qū)間數(shù)據(jù)的和校驗(yàn)；字段“rec[3～4]”表示握手?jǐn)?shù)據(jù)，表示取接收數(shù)據(jù)的第3～4字節(jié)。

運(yùn)行該測(cè)試框架，讀取數(shù)據(jù)文件，發(fā)送數(shù)據(jù)，框架實(shí)例化各關(guān)鍵字生成相應(yīng)的測(cè)試數(shù)據(jù)并按照時(shí)序逐次向監(jiān)控軟件發(fā)送數(shù)據(jù)，具體結(jié)果如圖5所示。

圖5 主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)果

另外對(duì)監(jiān)控軟件發(fā)送的目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，當(dāng)接收到靜檢命令后進(jìn)行前置條件判斷，滿足要求后生成測(cè)試數(shù)據(jù)并按照時(shí)序要求向監(jiān)控軟件進(jìn)行被動(dòng)發(fā)送，具體結(jié)果如圖6所示。

圖6 被動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)果

對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)的時(shí)間性能進(jìn)行分析，具體見(jiàn)表1。

表1 數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間測(cè)試結(jié)果/ms

另外，再通過(guò)其它工具實(shí)現(xiàn)圖4中的數(shù)據(jù)發(fā)送行為，其操作結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 不同類(lèi)型工具操作結(jié)果對(duì)比分析

根據(jù)測(cè)試結(jié)果可知，該自動(dòng)化測(cè)試框架能夠正確解析數(shù)據(jù)文件，實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的主動(dòng)與被動(dòng)輸入，自動(dòng)實(shí)例化關(guān)鍵字并生成測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送，發(fā)送數(shù)據(jù)內(nèi)容、時(shí)序正確，數(shù)據(jù)處理效率在毫秒級(jí)，能夠滿足嵌入式軟件數(shù)據(jù)處理實(shí)時(shí)性要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文將數(shù)據(jù)與關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)思想應(yīng)用到嵌入式軟件測(cè)試中，設(shè)計(jì)并研制了一款輕量級(jí)嵌入式軟件自動(dòng)化測(cè)試框架。相較于傳統(tǒng)嵌入式軟件測(cè)試框架，該框架能夠控制測(cè)試數(shù)據(jù)的輸入時(shí)序與條件，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的自適應(yīng)生成；相較于專(zhuān)業(yè)嵌入式軟件測(cè)試框架，該框架將測(cè)試數(shù)據(jù)與測(cè)試腳本完全分離，省略了測(cè)試過(guò)程中復(fù)雜的測(cè)試腳本編寫(xiě)過(guò)程，降低了測(cè)試環(huán)境搭建時(shí)間與難度，另外簡(jiǎn)明、格式化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠使測(cè)試人員快速構(gòu)造測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，提升了測(cè)試效率，工程實(shí)用性較強(qiáng)。

根據(jù)實(shí)例驗(yàn)證可知，該框架可用于嵌入式軟件測(cè)試，并已在多個(gè)嵌入式軟件測(cè)試中進(jìn)行應(yīng)用。但該框架目前測(cè)試數(shù)據(jù)自動(dòng)生成策略尚未結(jié)合測(cè)試設(shè)計(jì)方法，后續(xù)將測(cè)試設(shè)計(jì)方法融合其中實(shí)現(xiàn)基于模型的測(cè)試數(shù)據(jù)自動(dòng)生成，以適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)的測(cè)試。