專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于擴(kuò)展接口自動(dòng)機(jī)模型的嵌入式組件建模與測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)軟件領(lǐng)域，特別涉及基于模型的測(cè)試自動(dòng)化領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在了航空、航天、電子、機(jī)械等各個(gè)領(lǐng)域。針對(duì)嵌入式軟件規(guī)模大幅度增長(zhǎng)、開(kāi)發(fā)周期縮短、質(zhì)量要求提升的發(fā)展趨勢(shì)，近年來(lái)，提出了嵌入式組件的開(kāi)發(fā)方法，通過(guò)功能的分解、組件接口的封裝、標(biāo)準(zhǔn)組件的重用技術(shù)，提高開(kāi)發(fā)效率和質(zhì)量，降低成本，提高系統(tǒng)的可維護(hù)性。嵌入式組件是構(gòu)成嵌入式系統(tǒng)的基本單元，是系統(tǒng)構(gòu)造、開(kāi)發(fā)、組裝、驗(yàn)證、評(píng)估、和維護(hù)的基本單位，組件的可信性是系統(tǒng)可信性的基礎(chǔ)。組件是獨(dú)立開(kāi)發(fā)的模塊，通常采用黑盒的提供方法，隱藏了數(shù)據(jù)和實(shí)現(xiàn)方法，內(nèi)部實(shí)現(xiàn)對(duì)使用者不可見(jiàn)；具有良好定義的外部特性和行為，通常遵照接口規(guī)范對(duì)外提供服務(wù)；可通過(guò)特定的方式集成，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的接口協(xié)議與其他組件和系統(tǒng)進(jìn)行交互和協(xié)作。在嵌入式系統(tǒng)中，通常采用軟硬件一體的組件，包括硬件、操作系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。例如智能傳感器系統(tǒng)通常包括信號(hào)處理、網(wǎng)絡(luò)控制軟件等部件，通過(guò)穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)化的通信網(wǎng)絡(luò)接口，提供輸出信號(hào)。在將嵌入式組件構(gòu)建成復(fù)雜系統(tǒng)的過(guò)程中，通常需要對(duì)CNI接口的時(shí)域和值域進(jìn)行詳細(xì)、精確的定義。在新的系統(tǒng)集成環(huán)境中，確認(rèn)組件的前置條件以保證操作的魯棒性，并對(duì)組件進(jìn)行充分測(cè)試。這個(gè)精確的接口規(guī)約是組件測(cè)試和確認(rèn)的依據(jù)。美國(guó)University of California, Berkeley 的 Luca de Alfaro 和 Thomas A.Henzinger于2001年提出了一種輕量級(jí)的嵌入式軟件組件接口模型接口自動(dòng)機(jī)模型(Interface Automata, IA)。IA基于狀態(tài)機(jī)模型，可針對(duì)組件接口、組件行為和組件間的組合行為進(jìn)行描述，并支持不同組件接口模型之間的可組合性和相容性檢查。基本的接口自動(dòng)機(jī)中，缺乏對(duì)組件接口之間約束和依賴關(guān)系的描述，如兩個(gè)接口操作之間輸入、輸出數(shù)據(jù)之間的依賴關(guān)系，以及接口操作前置/后置條件約束等。本發(fā)明擴(kuò)展了接口自動(dòng)機(jī)模型，引入接口參數(shù)定義和約束定義，為描述、理解、和分析組件提供更豐富的行為語(yǔ)義信息，并給出基于擴(kuò)展的接口自動(dòng)機(jī)模型的測(cè)試自動(dòng)生成方法。本發(fā)明供包括兩部分(I)擴(kuò)展的接口自動(dòng)機(jī)定義；(2)基于擴(kuò)展的接口自動(dòng)機(jī)模型的測(cè)試生成方法。測(cè)試是嵌入式組件質(zhì)量保證的重要方法，擴(kuò)展的接口自動(dòng)機(jī)模型可輔助嵌入式組件分析理解，基于模型的測(cè)試自動(dòng)化技術(shù)可提高嵌入式組件測(cè)試的效率和質(zhì)量，對(duì)嵌入式系統(tǒng)基于組件的開(kāi)發(fā)方法研究具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采用基于模型的軟件測(cè)試技術(shù)，基于帶約束的自動(dòng)機(jī)理論，給出一種嵌入式組件的接口操作、數(shù)據(jù)、以及行為的建模方法；基于圖搜索和約束求解理論，給出一種基于模型的測(cè)試自動(dòng)生成方法。方法針對(duì)目前廣泛應(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)，要求嵌入式系統(tǒng)滿足以下條件(1)采用基于組件的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方法；(I)具有明確的嵌入式組件接口定義。本發(fā)明方法針對(duì)嵌入式組件E，依據(jù)以下步驟進(jìn)行建模與測(cè)試步驟(I)系統(tǒng)初始化輸入嵌入式組件的接口定義，其中包括接口操作、操作的輸入/輸出參數(shù)、操作的前置/后置條件以及組件的預(yù)期行為信息.步驟(2)按以下步驟建立嵌入式組件上的擴(kuò)展接口自動(dòng)機(jī)模型步驟(2.1)構(gòu)建狀態(tài)集合Se，并定義其中的初始狀態(tài)集合巧，且\式?jīng)l。步驟(2. 2 )構(gòu)建接口操作數(shù)據(jù)和變量集合Ve，且
權(quán)利要求
1.一種基于擴(kuò)展接口自動(dòng)機(jī)模型的嵌入式組件建模與測(cè)試方法，其特征在于，是在一個(gè)計(jì)算機(jī)中，依次按以下步驟實(shí)現(xiàn)的 步驟(I)系統(tǒng)初始化 輸入嵌入式組件的接口定義，其中包括接口操作、操作的輸入/輸出參數(shù)、操作的前置/后置條件以及組件的預(yù)期行為信息， 步驟(2)按以下步驟建立嵌入式組件上的擴(kuò)展接口自動(dòng)機(jī)模型 步驟(2.1)構(gòu)建狀態(tài)集合Se，并定義其中的初始狀態(tài)集合本(/>， 步驟(2. 2 )構(gòu)建接口操作數(shù)據(jù)和變量集合Ve，且Fff = U U Ve0 U F/，其中，F(xiàn)j、Fe°、Ff分別表示輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)和包括有全局和局部變量的內(nèi)部數(shù)據(jù)， 步驟(2. 3 )構(gòu)建接口操作集合AE，且毛=名U 4 U 4，其中，名、44分別表示輸入行為、輸出行為和中間行為，對(duì)于任意一接口行為a G Ae，用a(v)表示接口操作及其參數(shù)，V G Ve, 步驟(2. 4)構(gòu)建對(duì)應(yīng)于每個(gè)狀態(tài)的前置條件/后置條件的約束集合CE，前置條件用preCond、后置條件postCond表述,每條約束采用邏輯表達(dá)式描述,用于判定布爾取值，步驟(2. 5)構(gòu)建狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系的集合T =SeXAeXSe，對(duì)任意一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移的關(guān)系t有r、 WeCond^ostCondQlupdaUQ ,表示組件E若滿足前置條件preCond，由狀態(tài)S1會(huì)通過(guò)寧朱作a (V),轉(zhuǎn)移到狀態(tài)S2,且滿足后置條件postCond,再完成相應(yīng)的更新update處理， 步驟(3)根據(jù)步驟(2)的結(jié)果，按以下步驟生成測(cè)試用例 步驟(3.1)定義擴(kuò)展接口自動(dòng)機(jī)模型的測(cè)試覆蓋率目標(biāo)以定量度量軟件測(cè)試用例集合的充分程度，采用基于狀態(tài)轉(zhuǎn)移的覆蓋率定義，用全狀態(tài)測(cè)試的覆蓋準(zhǔn)則表示， 步驟(3. 2)采用圖搜索的算法，按以下步驟生成上述測(cè)試覆蓋率目標(biāo)的抽象測(cè)試用例集合 TE=ItcJ 每個(gè)測(cè)試用例定義為一組接口操作序列，IxiMai l, ai；2,…，ai k,…〉，i為測(cè)試用例的序號(hào)，k每一個(gè)操作的序號(hào)，k=l, 2，…，k,…K, K為操作數(shù)目， 對(duì)于所述測(cè)試用例中的每一個(gè)操作ay G Ae，存在兩個(gè)狀態(tài)Si，k G Se和Si，k+1 G Se,si；k為在序號(hào)為i的測(cè)試用例tCi第k個(gè)操作ai，k前的系統(tǒng)狀態(tài)，si；k+1為在序號(hào)為i的測(cè)試用例tq第k個(gè)操作ay后的系統(tǒng)狀態(tài),即滿足轉(zhuǎn)移關(guān)系(Si，k, ai；k, si；k+1), 對(duì)于測(cè)試用例中的任意一個(gè)連續(xù)的操作子序列〈ay, ai；2,…，ai；m,…，ai，M>,存在一組狀態(tài)轉(zhuǎn)移集合{ (Si，l，ai, D Si，2)，(Si，2，ai,2> Si，3)，... ，(Si,m> ai, ill) Si,m+l)，... ，(Si,M-l) ai, M) Si,m)，則對(duì)應(yīng)為擴(kuò)展接口自動(dòng)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)移用的一條路徑，m為操作變化的序號(hào)，m=l, 2，- ,m,…M，M是本序列中操作的個(gè)數(shù)， 步驟(3. 3 )從初始狀態(tài)開(kāi)始，組合所述狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中的各條路徑，構(gòu)建一個(gè)滿足全狀態(tài)覆蓋的抽象測(cè)試用例集合， 步驟(3. 4)對(duì)步驟(3. 2)所得到的每一條路徑，提取該路徑上所有狀態(tài)轉(zhuǎn)移上的約束表達(dá)式集合，獲得下述兩類(lèi)測(cè)試用例的數(shù)據(jù)集 對(duì)于滿足約束條件的數(shù)據(jù)，添加到所述測(cè)試用例集合，構(gòu)成功能測(cè)試用例集合； 對(duì)于不滿足約束條件的數(shù)據(jù)，添加到所述抽象測(cè)試用例集合，構(gòu)成異常測(cè)試也稱(chēng)為魯棒性測(cè)試用例集合， 步驟(4)根步驟(3. 4)中產(chǎn)生的兩類(lèi)測(cè)試用例集合在被測(cè)試系統(tǒng)上執(zhí)行，以檢測(cè)被測(cè)嵌入式組件接口功能的正確性。
全文摘要
一種基于擴(kuò)展接口自動(dòng)機(jī)模型的嵌入式組件建模與測(cè)試方法，涉及軟件測(cè)試與基于模型的測(cè)試自動(dòng)化領(lǐng)域，所述方法適用于嵌入式組件的測(cè)試，針對(duì)組件接口操作、數(shù)據(jù)和行為，采用帶有約束條件的自動(dòng)機(jī)模型進(jìn)行描述，基于圖搜索和約束求解技術(shù)生成測(cè)試用例集合。方法包括兩個(gè)方面(1)建立嵌入組件的擴(kuò)展接口自動(dòng)機(jī)模型；(2)基于自動(dòng)機(jī)模型，定義測(cè)試覆蓋率目標(biāo)，并生成滿足測(cè)試覆蓋率目標(biāo)的正常功能測(cè)試用例以及魯棒性測(cè)試用例。
文檔編號(hào)G06F11/36GK103064787SQ201210564499
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者白曉穎, 張任偉 申請(qǐng)人:清華大學(xué)