嵌入式软件仿真测试平台构件化技术研究

软件测试在航天嵌入式软件研制过程中占有极为重要的地位,使用全数字仿真测试平台进行软件测试是行之有效的方法.对仿真测试平台进行层次化构件分解和构件设计,研究航天软件仿真测试平台构件化开发方法,并给出应用实例,证明了该方法可大幅提高平台开发效率.     

实时嵌入式软件测试执行引擎的设计与实现

自动化的实时嵌入式软件测试中,测试描述执行系统的设计与实现是需要解决的关键问题之一.基于面向对象的思想,设计和实现了实时嵌入式软件测试描述语言的执行引擎.介绍了测试描述驱动的实时嵌入式软件自动化测试过程,并在此基础上提出了测试描述执行引擎的总体设计方案,阐述了编译过程和执行过程的实现方法,给出了符号表管理中哈希函数及其冲突的解决方法和基于SBRMS(Segment-Based Rate Monotonic Scheduling)调度策略的测试描述执行过程.对引擎的执行效率进行了评估和分析,结果表明,通过合理控制测试描述的规模和并发执行个数,测试描述执行引擎能够满足实时嵌入式软件自动化测试对实时、并发特性的要求,并具有良好的可移植性.     

实时嵌入式软件测试输入的可视化建模

实时嵌入式软件仿真测试是一种目前应用较广的测试技术.文中根据实时软件及其输入的特点,结合在软件工程领域有着广泛运用的统一建模语言(UML),提出了一套基于输入类图、输入顺序图并辅以输入描述的测试输入可视化建模方法,在此基础上可以自动生成测试脚本或测试数据,用于驱动实时嵌入式软件测试的进行.      

UML在软件可靠性测试数据自动生成中的运用

为了自动生成实时嵌入式软件的可靠性测试数据,利用UML(统一建模语言)提供的建模机 制,从软件可靠性测试的角度建立use-case剖面、接口模型和测试数据实现模型,然后根 据 这些模型的描述进行随机抽样,自动生成可靠性测试数据.利用该方法能够开发出相应的测 试数据自动生成工具,在软件可靠性测试领域有着较大的实用价值.     

嵌入式软件测试开发环境的框架设计

采用软件设计上的复用思想,对嵌入式软件仿真测试环境进行框架的设计,可以使测试环境在不做大幅度修改的情况下适应不同的被测软件,节省设计的时间和费用.论述了由框架开发软件的过程,并把此过程应用于测试环境;对嵌入式软件仿真测试环境进行总体分析,确定了它的3个主要组成部分;归纳出作为测试环境重要组成部分的测试开发环境的基本功能,并使用专门针对框架开发的UML-F建模语言设计了一个框架;对已开发成功的测试开发环境框架,提出了具体的框架适配方案.本设计已在实际工程中得到了应用.     

基于网格的电路功能可靠性仿真系统

功能可靠性仿真是建立系统功能与可靠性一体化分析的综合仿真技术,论述了电路功能可靠性仿真系统的体系结构、功能及其实现的故障建模、故障虚拟注入、仿真器集成、故障自动判别等主要技术方法.为解决电路功能可靠性仿真系统中长仿真时间和大数据量存储的难点,提出了基于网格计算技术的体系结构,研究了仿真服务、分析服务和数据管理服务的实现方法,建立了通过网格平台向电路功能可靠性仿真系统提供虚拟计算和存储的能力,减少了系统分析所需要的仿真时间,实现了大量仿真结果数据的分布式存储.基于上述技术思想,实现了以TyrensGrid为网格平台、PSpice为仿真内核的TG-CFRS软件原型,证明了基于网格的电路功能可靠性仿真技术的有效性.     

基于全数字仿真的嵌入式软件测试技术

为了对实时嵌入式软件进行更好的测试,提出了一种基于全数字仿真的整体仿真技术.该项技术解决了现有软件测试环境中的两大功能性问题:通过将仿真时钟作为基准时间解决了断点影响实时信号处理的问题;通过提出的“动态桩”方法解决了单元测试时缺乏必要支持函数的问题.利用无损压缩原理对整个仿真测试平台进行优化,改变了仿真平台的低效问题,使这一技术走向实用化.整体仿真技术支持从单元测试到集成测试的整个软件测试过程,增强了在单元测试期间发现异常实时信号处理等方面软件问题的能力,显著提升集成测试的效率,并且实现了测试脚本的复用.该平台已经在某型号系列飞控软件的测试中得到应用.      

高动态GPS模拟器闭环测试系统结构与软件设计

给出了具有实时性、灵活性和可扩展性的整个GPS(Global Positioning System,全球定位系统)模拟器闭环测试系统的结构,引入了数据收集用GPS接收机;推导了多路高动态GPS信号的数学模型,并提出在信号状态计算中增加两个参数以反映高动态的影响;在此基础上建立了模拟器软件的体系结构,并给出了软件设计实例和仿真结果.所设计的GPS信号模拟器可以为GPS用户端设备的参数测量、软硬件调试、性能测试和评估等提供一个逼真的高动态信号环境.      

基于仿真器的嵌入式软件单元测试方法

介绍了一种基于仿真器的嵌入式软件测试方法,通过构造链接器分析目标文件,生成内存映像,加载到仿真器执行测试.该方法特别适合嵌入式软件的单元测试,支持对不完整的代码进行测试,同时引入了交互式脚本执行机制,支持采用高级脚本语言而不是嵌入式专用汇编语言设计桩函数和测试用例,降低了测试人员的培训代价.航天某院等单位的应用结果显示,该方法能有效提升嵌入式软件的单元测试效率,有较高的实际推广价值.     

航天嵌入式软件静态分析技术

软件故障已成为航天系统失败的重要因素.源代码级程序错误仍是航天嵌入式软件中最突出的问题之一，数组越界、算术溢出、除以零、指针错误、数据竞争等问题仍经常发生.静态分析能够在编译时通过分析源代码来推断程序运行时性质，是提高航天嵌入式软件安全性与可靠性的一种重要技术.首先将分析航天嵌入式软件的代码特征及常见错误.在此基础上，介绍了适合于航天嵌入式软件错误检测的静态分析技术，包括抽象解释、符号执行、数据竞争检测等.然后，介绍了国内近年来在面向航天嵌入式软件的静态分析技术与工具方面的研究进展.最后，对未来发展方向做了简单展望.     

可配置的软件动态测试系统研究

首先简要分析了软件动态测试方法在测试环境开发、测试执行以及测试结果分析等环节上所存在的问题与缺陷。接着提出了一种采用增加配置的方法构建动态测试环境的思路，并以此为基础，实现了一个软件自动化测试原型系统，同时详细描述了该系统的基本框架，阐述了它的关键技术。     

航天嵌入式软件动力学仿真环境的通用软件架构

针对航天嵌入式软件测试环境通用化需求,提出动力学软件的通用化设计方法.基于航天动力学仿真的特点,设计灵活、通用和易于扩展的软件框架、接口数据结构和接口函数,适用于在研型号的所有接口处理方式.该方法在实际型号工作中完成应用,显著提高了动力学软件的研制速度,动力学软件运行稳定,精度满足测试要求.     

嵌入式软件仿真测试环境软件体系结构研究

利用嵌入式软件仿真测试环境(ESSTE,Embedded Software Simulation Testing Environment)对实时嵌入式软件进行系统测试是国内外公认的、行之有效的方法.基于UML和"4+1"视图模型,系统地对ESSTE的软件体系结构进行了描述.各个视图之间保持了良好的一致性,特别地,在设计视图中将ESSTE软件分为两大组件-实时组件和非实时组件,并按照"管道-过滤器"的软件体系结构模式组织,分别给出了它们的关键类.非实时组件的关键类是配置工具类,实时组件的关键类是模型类、实时变量类和调度器类.据此设计和实现的ESSTE-Basic体现了较好的质量特性,如可更改性、可移植性等,其成功地对多个软件进行了系统测试,高效地发现了大量潜藏的软件错误,验证了ESSTE软件体系结构的正确性和有效性.     

一种无人机飞行控制管理软件回归测试方法

针对大型嵌入式软件测试的难题,提出了基于系统快照的自动化回归测试方法,并以无人机飞行控制管理软件为研究案例进行了关键技术解析、测试系统设计及分析.利用系统快照技术实现了彼此之间关系繁杂的测试用例的解耦,将复杂的系统测试转化为灵活的单元测试.结合CPPUnit的测试框架,建立了自动化回归测试的系统结构,并深入分析了各部分的功能和执行过程.进而设计出基于系统快照的自动化回归测试执行流程和测试用例的编制流程.给出了某型无人机飞行控制管理软件在不同方法下的测试结果,通过数据对比验证了测试系统的高有效性.      

软件可靠性验证测试最小测试量的必要条件

将统计学中样本容量的确定方法引入软件可靠性验证测试中,提出了软件可靠性验证测试最小测试量的必要条件的概念.推荐最小测试量的参考值,使其在满足第一类风险的情况下,第二类风险也不超过某一定值.分析了最小测试量的影响因素,对现有的软件可靠性验证测试方案进行了修正,给出在最小测试量指导下的软件可靠性验证测试流程,弥补了现有方法的判定结论并非在任何情况下都可信的不足.