CN110990252B - 一种嵌入式飞控软件测试质量和效率的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种嵌入式飞控软件测试质量和效率的测试方法,其中,包括:第一步、进行***环境模拟与外部设备的接口封装;第二步、通过读串口数据时进行处理和读完数据后直接覆盖buffer中的数据,模拟RS‑422串行通讯接口;第三步、启动RS485串行通讯接口发送处进行插桩;第四步、对计时器进行模拟;第五步、飞控软件的中断分为周期性中断与非周期性中断,周期性中断采用直接调用的方式处理,直接插桩,非周期性中断,采用周期性查询的方式来模拟。本发明能够直接在x86PC上运行C语言编写的飞控软件,可以在短时间内验证模型计算功能的正确性和测试覆盖的充分性,大幅度提高软件测试的质量与效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种软件测试方法,特别涉及可有效提高嵌入式飞控 软件测试质量和效率的测试方法。
背景技术
飞控软件属于实时控制软件,为***核心,时序严格,背景复杂, 接口众多,实时性和精度要求极高,测试专业性强,质量要求高,尤 其是飞控软件的动态测试环境,难以构建,一定程度上影响了测试的 充分性,也导致测试周期偏长。目前,飞控软件动态测试环境主要有 真实环境测试、半实物仿真测试环境和全数字仿真测试环境三类。真实环境测试、半实物仿真测试环境依赖于软件的硬件环境,在硬件环 境不具备的情况下很难开展软件测试工作。全数字仿真测试环境主要 是在芯片全数字仿真的基础上开展,可以脱离硬件,但运行速度较慢, 目前国内对TMS320C6713的模拟执行速度最快约为芯片速度的1/3,不利于提高测试效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种嵌入式飞控软件测试质量和效率的 测试方法,用于解决上述现有技术的问题。
本发明的目的在于提供一种嵌入式飞控软件测试质量和效率的 测试方法,其中,包括:第一步、进行***环境模拟与外部设备的接 口封装;第二步、通过读串口数据时进行处理和读完数据后直接覆盖 buffer中的数据,模拟RS-422串行通讯接口;第三步、启动RS485 串行通讯接口发送处进行插桩;第四步、对计时器进行模拟;第五步、 飞控软件的中断分为周期性中断与非周期性中断,周期性中断采用直 接调用的方式处理,直接插桩,非周期性中断,采用周期性查询的方式来模拟。
根据本发明的嵌入式飞控软件测试质量和效率的测试方法的一 实施例,其中,读取串口数据时进行接口处理包括:预先将接口数据 准备好,按时序要求,顺序反馈给RS422接收模块,并对RS422接收模块进行插装;直接覆盖buffer中的数据包括:RS422模块接收完后, 直接将准备好的数据覆盖接收区缓存,保证buffer中的数据正确,在 调用RS422模块后进行插桩。
根据本发明的嵌入式飞控软件测试质量和效率的测试方法的一 实施例,其中,中断处理分为周期性中断与非周期性中断,周期性中 断采用调用的方式处理,直接插桩;非周期性中断,采用周期性查询 的方式来模拟,如该非周期性中断满足时序要求,则调用该中断程序。
根据本发明的嵌入式飞控软件测试质量和效率的测试方法的一 实施例,其中,第一步、进行***环境模拟与外部设备的接口封装, 包括:重新定义数组和变量来映射原来的地址,对外部设备的接口进 行封装,飞控软件在DSP运行时读取的绝对地址,通过重新映射后,在x86PC上运行时实际读取指定的数组,采用数据预存放的方式,把 数据按通讯协议以及时序要求,预先存放在指定的数组和变量中,模 拟飞控软件与外部设备进行交互。
根据本发明的嵌入式飞控软件测试质量和效率的测试方法的一 实施例,其中,将被测飞控软件的中断、寄存器和地址读写操作进行 重新封装,将C语言飞控软件在CCS编译环境下特有的寄存器、地址指针用数组代替,使飞控软件能在Microsoft Visual Studio环境下直接 编译,并生成可在windows下执行的WIN32程序。
根据本发明的嵌入式飞控软件测试质量和效率的测试方法的一 实施例,其中,进行***环境模拟与外部设备的接口封装包括:重新 定义数组和变量来映射原来的地址,对外部设备的接口进行封装,重 新封装后,主程序访问宏定义的地址变更为访问数组和变量。
本发明涉及的测试方法使得嵌入式DSP飞控软件不依赖于运行 环境,跨平台在x86PC上运行,只需按时序、通讯协议的要求构建外 围环境,将软件运行时所需要的外部数据按时序、通讯协议的要求传输给飞控软件。其主要包含***环境模拟与外部设备的接口封装,数 字接口的处理、计时器和中断的处理。
附图说明
图1所示为真实环境和x86数字化测试平台的运行流程示意图;
图2所示为被测软件RS422串行通讯接口示意图;
图3所示为RS422串行通讯接口处理方式1示意图;
图4所示为RS422串行通讯接口处理方式2示意图;
图5所示为RS485串行通讯接口处理方式示意图;
图6所示为某飞控软件控制指令ud1和ud2测试结果与理论仿真值 对比示意图;
图7所示为某飞控软件控制指令ud1和ud2测试结果与理论仿真误 差值。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚,下面结合附图和实 施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图1所示为真实环境和x86数字化测试平台的运行流程示意图,如 图1所示,本发明一种嵌入式飞控软件测试质量和效率的测试方法包 括:
第一步、***环境模拟与外部设备的接口封装包括:
嵌入式DSP飞控软件通过读写指定的地址来访问外部设备,在 x86PC平台下直接读写,会出现内存访问和读写错误,软件不能正常 运行。需要重新定义数组和变量来映射原来的地址,对外部设备的接 口进行封装。避免飞控软件访问外设时出现内存访问和读写错误。
1)采用数据预存放的方式构建***环境,包括根据通讯协议以 及时序要求,将通讯数据预先存储为数据文件的形式,模拟飞控软件 与外部设备进行数据交互;
2)对接口地址映射,将主程序访问外设地址的宏定义变更为访 问数组和变量;
3)飞控软件在运行时,不改写地址访问语句源码,仍然读取外 部设备绝对地址,由于地址已重新映射,在x86PC上运行时实际读取 指定的数据文件。
地址接口的封装前后示例见表1为地址接口的宏定义,表2为地址 接口的宏定义,表3为DSP环境和x86PC环境下的读写区别。
表1封装前示例
表2封装后示例
表3
备注:程序源码中,DSP环境下的读写语句和x86PC环境下的读 写语句无区别。通过映射,x86PC环境下不直接访问绝对地址 0xA0000080,而是访问的指定的数组。
第二步、RS-422串行通讯接口处理包括:
图2所示为飞控软件源程序RS422串行通讯接口示意图,如图2所 示,飞控软件与地面设备的接口一般采用RS422串行通讯接口,用于 地面发送命令和装订参数,其主要特点为数据串行单个接收,每次从 同一地址读取数据。被测软件在读取串口数据时,按照DSP环境下的 外设地址读取数据,由于并没有真实的外设存在,需要模拟RS422串 行通讯。
模拟RS422串行通讯接口时,一般采用两种处理方式,分别是读 串口数据时进行处理和读完数据后直接覆盖buffer中的数据。
读取串口数据时进行接口处理,包括:
预先将接口输入数据准备好,按时序要求,存放在接口地址映射 后指向的数组和变量中,顺序反馈给RS422接收模块,这种方式需要 对RS422接收模块进行插桩处理。在原读取422接口数据的程序中, 插桩一个函数,根据时序替换掉DSP环境下对应的原地址中的数值。
图3为RS422串行通讯接口处理的一种处理方式示意图,表4为 RS422串行通讯接口的一种处理方式示例表,如图3所示,RS422 串行通讯接口处理的一种处理方式包括:
预先将接口输入数据准备好,按时序和通讯协议要求,存放在接 口地址映射后指向的数组和变量(接口地址映射参见第一步);
增加一个函数,使用映射后的数组和变量根据时序替换掉RS422 接收缓存区中的值;
对原读取RS422接口数据的程序进行插桩,调用以上函数。读取 RS422接口数据的程序执行后,DSP环境下对应的原地址中的数值被替换为预先注入的接口输入数据。
表4为RS422串行通讯接口处理方式1示例
直接覆盖buffer中数据的处理方式包括:
按通讯协议以及时序要求准备好接口输入数据,RS422模块接收 完后,使用准备好的数据覆盖接收区缓存,这需要在调用RS422模块 后进行插桩,如果程序在多处对RS422模块进行调用,就需要多处进 行插桩。
图4为RS422串行通讯接口第二种处理方式示意图,表5为RS422 串行通讯接口第二种处理方式示例表,如图4所示,RS422串行通讯 接口第二种处理方式包括:
预先将RS422接口输入数据准备好,按时序和通讯协议要求,存 放在接口地址映射后指向的数组和变量(接口地址映射参见第一步);
增加一个函数,该函数将预先准备好的输入数据文件覆盖RS422 接收缓存区,保证存入缓存区的接口数据满足通讯协议与时序要求;
在被测程序“读取串口数据并存入缓存区”的函数末尾,调用以 上函数;
“读取串口数据并存入缓存区”的程序执行后,DSP环境下对 应的原地址中的数值被替换为预先注入的RS422接口输入数据。
表5
第三步、进行RS-485串行通讯接口处理包括:
飞控软件与外部设备通过RS-485串行通讯接口通讯,一般采用中 断处理的方式进行发送和接收,为模拟RS-485串行通讯数据通讯,需 在程序中启动RS485发送处进行插桩,图5所示为RS485串行通讯接口处理方式示意图,表6所示为RS485串行通讯接口插桩示例表,如图5 以及表6所示,
预先将RS-485通信反馈数据准备好,按时序和各命令对应的通讯 协议要求,存放在接口地址映射后指向的数组和变量;(接口地址映 射参见第一步);
在发送中断服务程序中强制设置为发送成功;
接收中断服务程序中强制设置为接收成功;
新增一个函数,将接口地址映射后指向的数据存入485接收存储 区;
在源程序“RS-485总线启动发送”的函数末尾,调用以上函数;
程序执行后,DSP环境下对应的原地址中的数值被替换为预先注 入的485接口数据,被测软件接收到的485接口数据被正确更新。
表6
第四步、计时器处理,包括:
插桩程序,在主流程中每个周期模拟计时器变化,例如: *TIMER1_CNT=*TIMER1_CNT+“外部定时周期”;每个计算周期 调用一次。
第五步、中断处理包括:
飞控软件的中断可分为周期性中断与非周期性中断。周期性中断 可以采用周期性直接调用的方式处理,直接插桩。非周期性中断,采 用周期性查询的方式来模拟,当按时序要求,该非周期性中断满足条 件了,则直接调用该中断程序。
表7为在DSP环境下和x86PC环境下的周期性中断处理方式示例 表,对于周期性中断处理方式包括:
1)首先将中断函数的关键字interrupt通过宏定义定义为空, “#defineinterrupt”便于VC直接编译;这样适用于DSP平台的周期 性中断服务子程序,变为VC环境可以直接编译的函数;
2)然后在周期性中断查询模块中,插桩程序,调用外部定时器 周期性中断服务子程序,强制认为定时周期到。
表7
表8为在DSP环境下和x86PC环境下的非周期性中断处理方式示 例表,对于非周期性中断处理方式包括:
1)首先将中断函数的关键字interrupt通过宏定义定义为空, “#defineinterrupt”,便于VC直接编译;这样适用于DSP平台的非周 期性中断服务子程序,变为VC环境可以直接编译的函数;
2)新增加一个模拟定时器的函数,模拟计时器大于等于设定值 时(超过定时的时间),直接调用非周期性中断服务子程序,(计时器 处理方法详见第四步计时器处理);
3)新增加一个函数,每个计算周期,将以上模拟定时器的函数 调用一次。
表8
备注:通过在周期性调用模块中查询是否可以执行非周期性中断 服务程序,定时精度较低,如要进一步提高定时精度,则需要在深入 分析程序时序的基础上,分段查询,在满足条件的情况下,调用非周 期性中断服务程序,提高模拟的真实度。
至此,完成了基于x86PC平台的数字化测试平台的建立。
由于被测件飞控软件采用模块化和结构化的方法进行设计,在对 其进行接口封装后,源码的变化很少,除了接口定义的IO.h头文件因 为需要把地址重新映射到数组,需要进行较大的修改外,飞控软件的 其他文件修改合计10行,更改的比例小,但外部数据读取和准备的源 码,新增加了2个文件,需要较大工作量,但飞控软件后续版本可以 直接继承这两个新增文件和IO.h,可快速重构后续版本的测试环境, 并开始测试工作。接口封装后程序前后对比情况可见表10所示。
表10接口封装后程序前后对比
该测试方法现已在多个飞控软件测试中得到应用,图6某飞控软 件控制指令ud1、ud2在平台上运行结果与理论仿真结果的对比图,图 7为平台上控制指令运行结果ud1、ud2与理论仿真结果的误差值的结 果对比图,如图6以及图7所示,由曲线可知,平台运行结果与理论仿真数据误差在允许范围内(10-7),可以验证飞控软件的功能正确性。
经工程实践证明,基于x86PC平台的数字化测试平台有如下优 点:
该测试平台不依赖于软件的硬件环境,无需仿真被测软件运行的 处理器内核芯片以及片上设备、接口通信等设备,在配置项测试初期 即可高效快速模拟运行,快速验证软件的功能正确性,节约测试资源, 提高测试效率;
运行速度快,性能直接和x86PC的CPU主频相关,目前在主流 x86PC上的运行速度为DSP芯片的10倍左右;
由于***环境的输入数据由数据模拟,测试人员可以灵活改变接 口的输入数据异常值,考察软件接口数据异常处理的正确性;
使用该测试方法构建的基于x86PC平台的数字化测试平台,使得 白盒测试工具不再依赖于软件的硬件环境,可采用的测试工具多,测 试手段多,可高速执行海量测试用例,方便进行白盒测试,从而提高 软件的功能测试充分性,提高测试质量;也可根据覆盖情况,提供测试用例最小化方案,提高测试效率。
本发明能够直接在x86PC上运行C语言编写的飞控软件,无需仿 真被测软件运行的处理器内核芯片以及片上设备、接口通信等设备, 在配置项测试初期即可高效快速模拟运行,适用于高效验证飞控软件 的功能和接口协议,尤其是程序和数学模型的一致性。解决了飞控软 件在真实环境下、半实物仿真环境下、全数字仿真环境下测试的局限 性,使原本运行于DSP的嵌入式飞控软件直接在x86PC平台下高效快 速运行,结合逻辑测试工具,可以在短时间内验证模型计算功能的正确性和测试覆盖的充分性,大幅度提高软件测试的质量与效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领 域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以 做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种嵌入式飞控软件测试质量和效率的测试方法,其特征在于,包括:
第一步、进行***环境模拟与外部设备的接口封装;
第二步、通过读串口数据时进行处理和读完数据后直接覆盖buffer中的数据,模拟RS-422串行通讯接口;
第三步、启动RS485串行通讯接口发送处进行插桩;
第四步、对计时器进行模拟;
第五步、飞控软件的中断分为周期性中断与非周期性中断,周期性中断采用直接调用的方式处理,直接插桩,非周期性中断,采用周期性查询的方式来模拟;
其中,
第一步、进行***环境模拟与外部设备的接口封装,包括:1)采用数据预存放的方式构建***环境,包括根据通讯协议以及时序要求,将通讯数据预先存储为数据文件的形式,模拟飞控软件与外部设备进行数据交互;2)对接口地址映射,将主程序访问外设地址的宏定义变更为访问数组和变量;3)飞控软件在运行时,读取外部设备绝对地址,在x86PC上运行时实际读取指定的数据文件;
读取串口数据时进行接口处理包括:预先将接口数据准备好,按时序要求,顺序反馈给RS422接收模块,并对RS422接收模块进行插装;
直接覆盖buffer中的数据包括:RS422模块接收完后,直接将准备好的数据覆盖接收区缓存,保证buffer中的数据正确,在调用RS422模块后进行插桩;
中断处理分为周期性中断与非周期性中断,周期性中断采用调用的方式处理,直接插桩;非周期性中断,采用周期性查询的方式来模拟,如该非周期性中断满足时序要求,则调用该中断程序;
第二步通过读串口数据时进行处理包括:
预先将接口输入数据准备好,按时序和通讯协议要求,存放在接口地址映射后指向的数组和变量;
增加一个函数,使用映射后的数组和变量根据时序替换掉RS422接收缓存区中的值;
对原读取RS422接口数据的程序进行插桩,调用函数,读取RS422接口数据的程序执行后,DSP环境下对应的原地址中的数值被替换为预先注入的接口输入数据;
直接覆盖buffer中数据的处理方式包括:预先将RS422接口输入数据准备好,按时序和通讯协议要求,存放在接口地址映射后指向的数组和变量;
增加一个函数,该函数将预先准备好的输入数据文件覆盖RS422接收缓存区,保证存入缓存区的接口数据满足通讯协议与时序要求;
在被测程序“读取串口数据并存入缓存区”的函数末尾,调用函数;
“读取串口数据并存入缓存区”的程序执行后,DSP环境下对应的原地址中的数值替换为预先注入的RS422接口输入数据;
第三步包括:
预先将RS-485通信反馈数据准备好,按时序和各命令对应的通讯协议要求,存放在接口地址映射后指向的数组和变量;
在发送中断服务程序中强制设置为发送成功;
接收中断服务程序中强制设置为接收成功;
新增一个函数,将接口地址映射后指向的数据存入RS-485接收存储区;
在源程序RS-485总线启动发送的函数末尾,调用函数;
程序执行后,DSP环境下对应的原地址中的数值被替换为预先注入的RS-485接口数据,被测软件接收到的RS-485接口数据正确更新;
对于周期性中断处理方式包括:
将中断函数的关键字interrupt通过宏定义定义为空,将适用于DSP平台的周期性中断服务子程序,变为VC环境可以直接编译的函数;在周期性中断查询模块中,插桩程序,调用外部定时器周期性中断服务子程序,强制认为定时周期到;
对于非周期性中断处理方式包括:
将中断函数的关键字interrupt通过宏定义定义为空,将适用于DSP平台的非周期性中断服务子程序,变为VC环境可以直接编译的函数;
新增加一个模拟定时器的函数,模拟计时器大于等于设定值时,直接调用非周期性中断服务子程序;
新增加一个函数,每个计算周期,将模拟定时器的函数调用一次。
2.如权利要求1所述的嵌入式飞控软件测试质量和效率的测试方法,其特征在于,
将被测飞控软件的中断、寄存器和地址读写操作进行重新封装,将C语言飞控软件在CCS编译环境下特有的寄存器、地址指针用数组代替,使飞控软件能在MicrosoftVisualStudio环境下直接编译,并生成可在windows下执行的WIN32程序。
3.如权利要求1所述的嵌入式飞控软件测试质量和效率的测试方法,其特征在于,进行***环境模拟与外部设备的接口封装包括:重新定义数组和变量来映射原来的地址,对外部设备的接口进行封装,重新封装后,主程序访问宏定义的地址变更为访问数组和变量。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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