文/丁懷龍 劉海山 焦震 張成浩 張震

1 引言

軟件測試是軟件工程中的重要環(huán)節(jié)，是保證軟件質量、降低軟件項目風險的有效手段之一。軟件可靠性（reliability）指軟件在規(guī)定的條件下、規(guī)定的時間內完成規(guī)定的功能的能力。由于軍用軟件通常有較高的可靠性要求,因此在軍用軟件開發(fā)和維護的過程中,軟件可靠性測試尤為重要。為了降低軟件在研制過程中的風險，提高代碼質量，在軟件投入運行之前，如何有效的開展嵌入式軟件可靠性測試是當前研究的重點，因此全面、有效的可靠性測試能夠更好的驗證可靠性指標要求，保障軟件的可靠性，從而降低軟件缺陷，提高軟件質量。

2 可靠性測試實施方案

2.1 交聯(lián)仿真測試

傳統(tǒng)的全實物仿真測試環(huán)境不使用完整的測試環(huán)境，與被測對象交互的部分采用模擬的方式；即不使用實際的被測對象的硬件環(huán)境，而是采用模擬目標機硬件方式。其應用軟件建立一個嵌入式軟件運行環(huán)境，模擬其CPU，模擬中斷、模擬輸入/輸出接口、模擬時鐘等，這種方法不需要硬件支持，但是如果硬件環(huán)境比較復雜，或者是實時性要求比較高，那么仿真的難度比較大；為解決兩者之間的矛盾，保證真實性的同時又保證可控性，我們采用交聯(lián)仿真測試技術，就是在計算機仿真回路中接入一些實物，以取代相應部分數學模型的系統(tǒng)仿真，這種技術是建立在半實物仿真測試環(huán)境基礎上的。

圖1：交聯(lián)仿真測試環(huán)境組成框圖

圖2：PWM波驗證環(huán)境框圖

交聯(lián)系統(tǒng)是指所有與被測系統(tǒng)有數據交互的設備以及它們之間的輸入/輸出接口構成的硬件與軟件的綜合環(huán)境。軟件的運行在真實被測對象中，即目標機中；交聯(lián)環(huán)境采用產生交互的數據，同時仿真輸入/輸出接口等部件；目標機與仿真平臺的信息交互使用兩者之間接口。仿真測試平臺邏輯實現(xiàn)較為簡單，普遍性好。

交聯(lián)仿真測試環(huán)境由目標機、仿真機系統(tǒng)和環(huán)境模擬設備組成。其中目標機包括伺服控制驅動器，用來運行被測軟件；仿真機系統(tǒng)包括接入1553B板卡、裝有LDRA Testbed、RTinsight、CCS3.3、總線通用測試軟件等軟件的工控機，實現(xiàn)飛行器上總線及設備的模擬與仿真；環(huán)境模擬設備包括供電電源、高精度可調直流電源、示波器、TDS510仿真器、總線耦合器，主要實現(xiàn)軟件在線調試、模擬信號的輸入和輸出。交聯(lián)仿真測試環(huán)境組成框圖如圖1所示。

2.2 基于組合設計的測試

基于組合設計的應用層次可以在系統(tǒng)剖面、功能剖面、也可以在操作剖面，它主要解決了在測試設計過程中存在的相關因素的交互性對結果產生影響的問題。比如系統(tǒng)剖面，環(huán)境變量因素會對系統(tǒng)實現(xiàn)的功能產生影響，在通常情況下，在系統(tǒng)剖面和功能剖面的組合量較小，測試中的覆蓋性也是能夠達到的。然而對于操作剖面層次，每個不同的參數的不同值的組合都可能影響測試結果。

伺服系統(tǒng)的復雜時序可以看做是一個剖面中含3個變量（x，y，z），每個變量有2個取值，要想覆蓋整個取值區(qū)間需要8個用例，可以想象，如果時序狀態(tài)比這個剖面的更廣，測試用例的數目將成指數規(guī)律增加，因此不論是從時間上還是費用上，都不可能時序窮舉測試。采用組合設計方法，得到如下的測試組合{（x1,y2,z1）,（x1,y1,z2）,（x2,y1,z1）,（x2,y2,z2）}，可以看到，對于3個時序中任兩個時序的可能取值的組合都得到了覆蓋，而測試工作量減少了一半，測試后的可靠性提高了一倍。

2.3 PWM波有效性的快速驗證

PWM波在機電伺服系統(tǒng)中起到非常重要的作用，PWM波輸出是否有效關系到整個系統(tǒng)是否能夠正常運行，而其中占空比、死區(qū)等對于PWM波來說是一項非常關鍵的參數，直接關系到其控制精度，為了能夠快速驗證PWM波的有效性，我們搭建了一個快速驗證環(huán)境，主要包括目標機、仿真機和環(huán)境模擬設備組成。其中目標機包括伺服控制驅動器，用來運行被測軟件；仿真機系統(tǒng)為裝有CCS3.3軟件的工控機；環(huán)境模擬設備包括供電電源、邏輯分析儀、示波器、TDS510仿真器，主要實現(xiàn)軟件在線調試、模擬信號的輸入和輸出，其中占空比計算公式為：占空比=（x+y+z）/2，x表示輸出占空比時間，y表示載波頻率，z表示周期；除占空比、死區(qū)時間測試外還要根據不同的時序狀態(tài)對伺服系統(tǒng)復位后的PWM波進行驗證，保證其有效性。PWM波驗證環(huán)境框圖如圖2所示。

3 小結

通過本文在測試技術方面的創(chuàng)新，使得公司在軟件可靠性測試方面取得了長足地進步，并已經逐漸形成了軟件測試專業(yè)，同時更好地滿足了國軍標對可靠性測試的要求，為GJB5000A《軍用軟件能力成熟度模型》的評測奠定了堅實的基礎。目前，本文中的可靠性測試技術已經在后續(xù)的多個軟件項目中得到了成功的應用，發(fā)現(xiàn)軟件重大缺陷及漏洞多項，有效地保證了軟件的可靠性，受到了普遍認可和一致好評。