一種基于模型的接口自動(dòng)化測試方法

段寧璐，李皓飛，何 祥，鄒 凡，張 珍

（陜西汽車集團(tuán)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，陜西 西安 710200）

前言

由于嵌入式系統(tǒng)發(fā)展快速，嵌入式軟件復(fù)雜程度越來越高，接口種類越來越多，迭代開發(fā)過程中需求變更頻繁。當(dāng)接口信號的參數(shù)隨應(yīng)用場景的變化而變化時(shí)，傳統(tǒng)的模型接口測試需要測試人員根據(jù)測試模型和軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)文檔將接口信息進(jìn)行一一比對，自動(dòng)化程度低，檢查效率低，耗費(fèi)大量時(shí)間精力。同時(shí)測試過程存在各種不規(guī)范操作，無法有效對接口測試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、檢查和分析。模型接口是被測軟件與外部設(shè)備和環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的橋梁，是系統(tǒng)對外體現(xiàn)功能和性能的關(guān)鍵部件。如何保證模型中接口的質(zhì)量關(guān)系到整個(gè)軟件的正常發(fā)布。因此，本文針對模型中的接口檢測設(shè)計(jì)了一種可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測試的方法。

1 測試規(guī)則

Simulink中自帶的Model Advisor靜態(tài)模型檢查器，能夠根據(jù)已經(jīng)設(shè)計(jì)的測試規(guī)則進(jìn)行檢查，并且能夠進(jìn)行部分錯(cuò)誤的修改。在汽車電子及相關(guān)基于MBD開發(fā)的嵌入式項(xiàng)目中有著重要作用。自帶的檢查規(guī)則中，包含MAAB這種行業(yè)廣泛應(yīng)用的規(guī)則，隨著項(xiàng)目進(jìn)程的積累，后續(xù)需要開發(fā)一套屬于自己的建模規(guī)則和體系。針對自己的建模規(guī)則和體系需要設(shè)計(jì)一套對應(yīng)的檢測規(guī)則，其中對于模型接口信號和功能設(shè)計(jì)文檔接口的檢測更需要統(tǒng)一化、自動(dòng)化[1]。因此本文設(shè)計(jì)一種基于Simulink模型的接口自動(dòng)化測試方法。

1.1 正確性測試規(guī)則

正確性是指功能文檔表中的接口信息均按照設(shè)計(jì)的測試規(guī)則進(jìn)行測試。正確性的檢測項(xiàng)如下：

（1）接口名稱只能包含數(shù)字、字母、下劃線；

（2）接口名稱首字符不能為數(shù)字或者下劃線；

（3）接口名稱不能超過31個(gè)字符；

（4）接口名稱不能出現(xiàn)空格和回車；

（5）接口數(shù)據(jù)最小值大于等于定義的數(shù)據(jù)類型下限；

（6）接口數(shù)據(jù)最大值小于等于定義的數(shù)據(jù)類型上限；

（7）接口名稱中第一個(gè)字符必須是大寫字母。

1.2 一致性檢測規(guī)則

一致性是指模型接口信息表和文檔接口信息表中對同一個(gè)信號進(jìn)行對比測試。當(dāng)對比的同一信號的同一屬性存在二義性時(shí)，按照功能設(shè)計(jì)文檔的接口信息為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判斷。一致性的檢測項(xiàng)如下：

（1）接口信號名稱一致；

（2）接口信號的數(shù)據(jù)類型一致；

（3）接口信號的采樣時(shí)間保持一致；

（4）若為常量接口，默認(rèn)值是否保持一致；

（5）若為標(biāo)定參數(shù)，標(biāo)定范圍包含于信號類型取值范圍內(nèi)。

2 功能文檔接口測試

整車的功能規(guī)范文檔包括整車功能需求、接口信息、功能設(shè)計(jì)等要素。本文從功能規(guī)范文檔中提取接口信息，按照1.1中的測試規(guī)則對接口信息進(jìn)行測試，輸出測試報(bào)告。

2.1 獲取接口信息

功能規(guī)范中需要提取的屬性為：信號名稱、采樣時(shí)間、數(shù)據(jù)類型、最小值和最大值。最終按照表1的模板 從功能規(guī)范文檔中提取模型輸入輸出接口信息，并將其存入文檔接口信息表中。

表1 文檔接口信息表

2.2 接口信息測試

針對文檔接口信息表的單表測試只需驗(yàn)證其正確性。即按照1.1中設(shè)計(jì)的測試規(guī)則進(jìn)行測試。

設(shè)計(jì)的系統(tǒng)UI界面，可以自動(dòng)導(dǎo)入文檔接口信息表1。使用 regexp()函數(shù)，設(shè)計(jì)測試規(guī)則的正則表達(dá)式，對文檔接口信息進(jìn)行測試[2]。測試過程中，如果出現(xiàn)不符合正確性測試規(guī)則的信號，將彈出對話框進(jìn)行提示。如圖1所示。

圖1 錯(cuò)誤信息提示

點(diǎn)擊“確定”按鈕，可繼續(xù)對功能文檔接口信息表中的其他信號進(jìn)行測試。

測試結(jié)束以后，會(huì)自動(dòng)生成對應(yīng)的測試報(bào)告，報(bào)告中包含錯(cuò)誤項(xiàng)和其他。如下圖2所示：

圖2 功能文檔接口測試報(bào)告

3 模型接口測試

3.1 提取模型接口信息

本文設(shè)計(jì)的接口自動(dòng)化測試系統(tǒng)均是以Simulink模型為基礎(chǔ)進(jìn)行開發(fā)的。所以需要從模型中提取接口信息的相關(guān)參數(shù)[3]。其中，所述的相關(guān)參數(shù)信息包括：接口名稱、接口數(shù)據(jù)類型、接口數(shù)據(jù)采樣時(shí)間、接口數(shù)據(jù)最小值、接口數(shù)據(jù)最大值，Matlab中使用find_system()函數(shù)提取模型接口信息。使用GUI工具設(shè)計(jì)便于人機(jī)交互的系統(tǒng)UI界面，并將模型的接口信息導(dǎo)入到模型接口信息表中[4]。如下圖3所示：

圖3 模型接口檢測UI界面

3.2 接口信息的一致性測試

當(dāng)提取文檔接口信息和模型接口信息后，接口的一致性按照功能文檔接口信息表為依據(jù)，需要根據(jù)1.2定義的一致性測試規(guī)則和文本比較算法進(jìn)行測試。對比測試按照以下情況進(jìn)行：

（1）文檔接口信息表和模型接口信息表中一致的信息，在測試記錄中“測試結(jié)果”列以“關(guān)閉”形式進(jìn)行記錄；

（2）文檔接口信息表和模型接口信息表中不一致的信息，在測試結(jié)果中“測試結(jié)果”列以“打開”形式進(jìn)行記錄；

（3）文檔接口信息表中存在的信息，模型接口信息表不存在，使用空格代替模型接口信息表的內(nèi)容，并以“Not Exist”進(jìn)行記錄，在測試結(jié)果中以“打開”形式進(jìn)行記錄。如下圖4所示：

圖4 接口對比測試報(bào)告

（4）以餅狀圖形式統(tǒng)計(jì)兩表中接口信息“一致”“不一致”“不存在”的數(shù)量，直觀反映測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果，便于測試人員記錄和反饋。如下圖5所示：

圖5 測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)一種基于模型接口實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化測試方法，該方法包括：（1）從軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)文檔中提取接口信息存儲(chǔ)于文檔接口信息表中；（2）加載模型文件獲取接口信息存儲(chǔ)于模型接口信息表中；（3）將文檔與模型接口信息表中的同一接口參數(shù)分別按照指定的測試規(guī)則進(jìn)行識別、測試，以圖表形式輸出測試結(jié)果；（4）使用文本比較算法，實(shí)現(xiàn)文檔信息接口表和模型接口信息表的對比校驗(yàn)，以數(shù)字結(jié)合圖表的形式輸出測試報(bào)告[5]。接口的自動(dòng)化測試方法適用于包含輸入輸出接口的模型，保證接口數(shù)據(jù)的正確性、完整性，增強(qiáng)測試的自動(dòng)化程度，優(yōu)化軟件測試效率，提高軟件質(zhì)量。