基于仿真环境的无线电高度表软件测试方法

张蕾　周敏刚

摘 要：搭建高逼真度的仿真环境，对无线电高度表软件的功能和性能指标进行考核验证，设计无线电高度表功能的测试用例，通过软件测试发现功能缺陷和软件隐患。可提高软件配置项和系统测试的效率，有利于配置模拟不同故障模态、提高测试的充分性和有效性。

关键词：无线电高度表；配置项测试；仿真环境

无线电高度表，测量飞机到地面垂直距离的重要机载设备，它测量的高度是飞机距离地面的真是高度、它能在各种气候条件下精确测量飞机距离地面或海面的相对高度，高度探测能力是无线电高度表的主要能力，通常指无线电高度表探测范围和精度。

无线电高度表采取软件与硬件相结合的开发方式，系统的主要功能实现都在软件功能模块中。软件测评是从不同角度，用不同方法，对系统指标要求进行考核验证，本文提出基于仿真环境的软件测试方法，研究同一系列无线电高度表软件探测能力指标测试方法，通过软件测试发现系统缺陷和软件隐患。

1 测试对象分析

以某无线电高度表软件作为测试对象开展测试方法研究。驻留在无线电高度表接口板CPU上的高度表软件，将从高度表时间/数码板读取来的15位并行码高度数字信号分别转换为1553B串行数字信号和RS-422串行数字信号，并响应1553B总线命令。响应的命令包括环绕命令、非法命令及十种方式命令（不带字同步、带字同步、发送状态字、启动自检、取自检结果、发送器关闭、取消发送器关闭、复位远程终端、发送矢量字、发送上一命令）。

另外，还根据高度信息，控制高度表三路跳闸信号。该高度表的高度数据分辨率为0.5米，1553B总线高度数据刷新周期为50ms。高度表软件的结构如图1所示。

此软件要控制接口板实现下述功能：

1）经GJB289A-97多路数据总线（以下简称1553B总线）以数字形式输出高度测量数据和其它数字数据信息；

2）经RS-422接口以数字形式输出高度测量数据；

3）经离散线送出3路跳闸信号；

4）实现高度表加电自检和启动自检的功能。

高度表软件包含1个主程序和2个中断程序：主程序包括芯片初始化、自检、读取时间数码板送来的并行高度信息进行数据处理、根据高度信息控制高度表产生3路跳闸信号；中断程序包括1553B中断、RS-422中断。

2 测试环境建立

测试环境由无线电高度表、总线控制（BC）仿真环境和高度表综合检测仪构成。利用检测仪为高度表提供各种模态的高度数据和供电，并且利用检测仪检测验证高度表的422信号输出和跳闸信号输出，利用BC仿真环境产生模拟1553B总线命令和检测相应高度表的1553B输出信号。

测试环境总体部署如图2所示。

3 测试方法说明

基于模拟环境的软件测试方法，采用功能分解法，按照无线电高度表功能和使用，制定测试项目和内容。设计测试用例。以模拟数据驱动无线电高度表软件运行，对软件进行功能和模态测试。

3.1 测试环境的差异性分析和有效性

BC仿真环境安装在一台PC机上，用微机串口232与高度表（安装接口板）连接，通过模拟总线控制器BC向高度表接口板发送1553B总线命令，使高度表软件响应命令请求，完成1553B信号输出，并将输出结果返回PC机显示。高度表综合检测仪用电缆与高度表（安装接口板）连接，通过模拟高度表接口板的外部接口，包括模拟输入高度数据的接口、RS-422串行通讯（输出高度数据）接口、以及显示跳闸信号接口，向高度表接口板输入信号激励高度表软件运行，对其进行综合测试，并将运行结果通过这些接口回送给检测仪，供测试人员分析高度表软件运行的正确性。

高度表软件测试环境的输入和输出使用方法为：从高度表综合检测仪中输入高度数据值（十进制），并通过BC仿真环境模拟发送1553B总线命令；在高度表综合检测仪中观察RS-422串行通讯口输出（十进制）的高度数据值和显示的跳闸信号，以及PC机中显示的1553B信号输出（十六进制）结果是否同预期结果一致。

3.2 软件测试的原则

软件测试的目的是找到潜伏在软件中的错误，以保证和提高软件的质量。要想找出软件中的所有缺陷，确保软件完美无缺，是一种理想状态，选择合理的测试集就存在着一定的风险。测试过程中必须做好测试集选取和风险识别工作。

3.3 测试模态的选取

3.3.1响应十种方式命令

初始化PC机内1553B仿真卡，按照指定协议配置总线表、模拟机上BC功能，按照总线通通信协议向无线电高度表发送总线命令，分别测试高度表软件对十种不同命令响应功能是否正确；分别是“不带字同步”、 “启动自测试”、“复位远程终端”、“发送器关闭”、“发送状态字”、“取消发送器关闭”、“发送矢量字”、“带数据字的同步方式命令”、“发送上一命令”和“发送自检测字”方式命令。

3.3.2自检功能

通过高度表检测仪模拟不同情况的加电自检工况，分别选取以下测试点：高度表正常時加电自检、高度表故障时（高度值设为15m、64m）加电自检、高度表正常时周期自检、高度表故障时（高度值设为15m、64m）周期自检、高度表正常时启动自检、高度表故障时（高度值设为15m、64m）启动自检。

3.3.3经1553B总线周期输出高度数据

通过BC仿真器接收高度表不同状态下的周期测高状态、 数据处理、中断处理。分别设置以下测试点： 24m、768m、1000m、1500m、1800m、2000m、4096m、无效模拟高度数据、0m、6000m。

3.3.4经RS-422接口输出高度数据

通过高度表检测仪的RS422接口接收高度表不同状态下的周期测高状态、 数据处理、中断处理。分别设置以下测试点： 24m、768m、1000m、1500m、1800m、2000m、4096m、无效模拟高度数据、0m、6000m。

3.3.5跳闸功能

通过高度表检测仪经离散线接口接收高度表送出3路跳闸信号，分别设置以下测试点： 20m、50m、170m、2300m、无效模拟高度数据、30m、60m、200m。

3.3.6余量测试

测试满负荷情况下高度表内数据存储占用空间的数据，实测占用空间为5.61KB，满足占用空间余量≥20%要求。

3.3.7强度测试

检测判断高度表周期自检时间，要求50ms±2ms秒，测量5次周期控制时间均为50ms。加电自检时间要求是1分钟内成，实际测量5次时间分别为45s、47s、45s、48s、48s。

3.4 测试充分性分析

基于模拟环境的配置项级测试在测试需求分析阶段，测试方依据软件需求规格说明和测试人员识别的隐含需求，归纳出高度表软件配置项级测试项7项。测试设计与实现阶段依据测试需求分析阶段中确定的测试项，分别设计了测试用例概要表和详细表，共设计52个配置项级测试用例，覆盖各测试项所要求的测试类型及测试内容。这种自顶向下的测试需求分解，可以从软件需求规格说明一直追踪到测试用例，反之亦可追踪，从而保证了系统级测试的充分性。

3.5 测试差异和异常分析

在配置项测试中，测试方使用的测试环境与测试需求规格说明要求一致，在测试执行前，测试人员和开发方进行了测试环境确认，并就测试用例的适应性和可执行性进行了分析与再次确认，保证了测试用例的最大限度执行。在测试执行过程中，根据测试环境对测试用例的操作步骤进行了修改完善，保证了测试用例的正确性。

4 结语

基于模拟环境的软件测试，对无线电高度表软件的全部功能和工作流程进行测试，发现软件缺陷和高度表功能性能缺陷。通过搭建可配置的高逼真度载机模拟环境和飞机模拟环境，基于实际使用的典型数据模态设置测试用例，能对高度表软件以及系统功能进行功能验证和性能验证，同时只需调整配置接口协议和测试模态，该方法便可推广至该系列的高度表软件测试。

参考文献：

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作者简介：张蕾（1979-），女，工程师，主要从事机载嵌入式软件测试技术的研究工作。