便携式航电实时系统测试平台介绍

第一章 产品介绍
1.1 系统概述
便携式航电实时系统测试平台由测试硬件子系统和设备级应用软件组成，设备级应用软件又划分为测试设计子系统、测试运行子系统、测试监控与分析子系统。如图1所示。

图 1 便携式航电实时系统测试平台组成示意图
（1）测试硬件子系统
为测试设计子系统、测试运行子系统、测试监控与分析子系统提供运行环境，通过自身集成的RS232、RS422/RS485、以太网、A/D、D/A、DI/DO、继电器接口、CAN等接口板与被测系统相连，包括测试主机和实时处理机等。
（2）测试设计子系统
实现测试前的准备工作，运行在测试主机上。支持对测试任务的管理，可以进行图形化建模，自动化生成仿真模型C语言代码，支持仿真模型的开发、调试、编译和下载等，可以根据需要加载数据源文件，并进行测试脚本的设计和实现。
（3）测试运行子系统
主要完成实时测试功能，运行在实时处理机上。提供测试运行所需的所有软件资源，是实现仿真测试的核心，实现测试脚本的解析、测试数据的接收和发送、测试任务的调度等功能。
（4）测试监控与分析子系统
主要为用户提供直观的测试监控方式（测试监控面板），运行在测试主机上。通过测试监控面板，用户不但可以使用多种控件实时显示测试状态以及被测系统接收发送的数据，还可以实时地发送在线测试脚本。同时能对软件测试中产生的测试数据进行事后分析和测试过程回放。
1.2 系统功能及特征
便携式航电实时系统测试平台可以帮助用户快速搭建各种设备和子系统的半实物仿真测试环境，用编写脚本的方式，实现对被测设备的自动化测试。
便携式航电实时系统测试平台的主要功能有：测试硬件环境的搭建、测试需求描述、测试环境配置、测试用例设计与实现、测试运行、测试数据实时监控、测试参数调整、测试结果报告及数据分析。
下面对这些功能及特性进行介绍。
1.2.1 测试硬件环境搭建
便携式航电实时系统测试平台提供了搭建测试环境所需的硬件设备。用户可以按照被测设备本身的接口情况，把所有设备的接线同被测设备连接起来，形成闭环，完成测试环境的搭建。
测试环境如下图所示：

图 2 测试环境
测试环境由测试上位机、测试下位机（包含接口板卡设备）和待测件组成。测试上位机完成测试环境的配置和设计；测试下位机完成实时测试任务的执行；下位机驱动测试板卡，测试板卡与待测件通过接线端子连接，进行数据的收发。
1.2.2 测试需求描述
便携式航电实时系统测试平台提供测试仿真模型，可以在其中描述被测件的接口情况和参数，从而实现测试需求的描述，为开展自动化测试做好准备。
打开测试测试设计端，创建测试项目，开始测试设计。打开“仿真模型”进行编辑。界面上有一个图标“待测系统”，代表被测设备。我们不关心被测件的内部结构，只关心它的外部接口情况。可以在界面上添加一个或多个“外围系统”图标，代表同被测件相连的其他设备。再在“外围系统”上添加“通道”和“协议”。设计完成的仿真模型如下图所示：

图 3 仿真模型
图中左侧的图标代表“待测系统”，右侧的图标代表“外围系统”。外围系统引出的线段代表“通道”，即接口形式。线段上的连线代表“协议”，即通道上数据的通信格式。协议的描述实现了应用层数据打包/解包的自动化。通道的类型可以在工具栏中看到，包括RS-232、RS-422、RS485、TCP客户端、TCP服务器、UDP客户端、UDP服务器、模数转换、数模转换、数字输入、数字输出、SPI、I2C、CAN、1553B、ARINC429、频率输入、频率输出、计数通道这些通道类型；对于其它类型的通道，可以根据用户的需要进行扩展。
用户创建完仿真模型后，ETest进行自动解析，建立模型数据；测试运行时，软件自动创建“仿真模型服务器”，为测试脚本的运行提供环境数据支持。
针对应用层接口数据，ETest提供了一种描述语言，叫做数据协议描述语言（DPD），描述数据打包方式，并且根据该描述可以将二进制数据转换为应用层数据，从而方便测试人员在测试脚本中调用使用。
DPD语言的描述方式为：协议包含协议头、协议尾和各个字段的定义。每个字段的定义用Segment关键字打头，后面有字段名称、字段类型、属性值等信息。如下图描述了一个协议的例子：

图 4 协议描述
DPD语言的具体描述方法详见第四章。
1.2.3 测试环境配置
测试需求描述完成之后，需要按照测试需求选择合适的硬件板卡设备，进行环境配置，为测试运行做好准备。
测试环境的配置主要有“设备规划”和“PC规划”这两步。“设备规划”实现了测试接口板卡设备的选择和配置；“PC规划”实现了测试用主机的配置。
设备规划和PC规划的详细描述见2.2.2节。
1.2.4 测试用例设计与实现
测试用例采用测试脚本实现，可以在测试环境中运行，进行接口的驱动，实现对被测设备的数据激励，并且获取被测设备的响应，从而实现自动化测试。
便携式航电实时系统测试平台的测试用例，包括上位机和下位机两部分。
上位机测试用例脚本包括了两种形式：脚本测试【python】和流程测试【WF】。脚本测试采用python脚本语言实现，可以和测试数据相结合，也可以调度实时测试任务，可以驱动接口进行数据的收、发；流程测试采用流程图的方式实现，采用图形化的方法，完成流程控制、条件判断、接口操作等功能。详见2.2.6.1.2节。
下位机测试用例以实时任务的形式存在，运行在实时下位机（vxWorks实时操作系统）上。实时任务使用C++语言编写。实时任务有两种形式：自定义CPP任务和simulink任务。创建Simulink任务后，可以导入Simulink模型，然后生成C代码或者C++代码，并在下位机运行。测试平台环境提供了丰富的接口API，可以操作通信接口板卡设备，也可以进行任务的时序控制等功能。实时任务管理见2.2.4节；接口API说明参见第五章。
1.2.5 测试运行
便携式航电实时系统测试平台提供了测试用例的执行环境，包括了上位机环境和下位机环境。
上位机环境包括了测试执行服务器、测试执行客户端、仿真模型服务器和数据中心几个部分。其中测试执行服务器可以查看python脚本的执行信息；测试执行客户端可以查看下位机实时监控脚本编译的信息。
实时下位机运行VxWorks操作系统和下位机运行环境，并且和上位机通过FTP方式实时通讯，实现实时测试任务的下发和测试数据的实时上传。下位机运行的提示信息在下位机显示器窗口显示。
1.2.6 测试数据实时监控
在测试执行过程中，测试平台提供了测试监控，可以使用监控面板，实时观察测试数据。
测试监控是用户自定义的监控面板，在测试执行过程中可以实时监视、控制测试数据。测试监控面板由用户用拖拽的方式简单搭建完成；也可以作为测试过程的操作面板；监控面板具有丰富的数据表现形式，包括枚举、仪表盘、曲线图、数字表等控件，可以直观展现测试数据；也可以输入数据、点击按钮等，对数据进行控制；还可以设置报警条件，在满足报警条件的时候，给出醒目的报警提示。测试监控运行的例子如下图所示：

图 5 可视化监控
ETest实现了自动化的可视化监控。除了在测试执行过程中实时监视/控制测试数据外，ETest的监控还具有以下几个特点：

图 6 历史数据回放
同时，测试人员也可以使用“报表”工具对历史数据进行显示和分析；或者将测试过程和结果形成文档；测试结果报告包含已经执行或未执行的测试用例，使用的测试数据，得出的测试结果等信息。
1.3 系统组成
ETest系统软件包括测试设计和测试运行两大部分，其中测试设计包括测试项目的数据管理，测试需求描述，测试环境的规划，测试任务的设计等内容，测试运行包括上位机运行，下位机运行、数据监控，运行参数的调节。
测试上位机为设计软件和实时监控分析软件提供了运行环境，其需要运行在windows10操作系统上，为实现与下位机软件的信息交互，需要在windows10操作系统上进行相关配置。
配置内容包括开启Linux子系统、配置FTP服务器和BOOST库。
测试上位机软件运行模式分为设计态和运行态两种状态。
设计态主要运行测试设计台软件Designer。测试设计台软件可以对测试环境、接口、任务、数据等信息进行管理和设计，为测试执行做好准备。测试设计工作台的软件组成如图所示。

图 7 测试设计工作台软件组成
运行态主要根据设计态确定的测试环境方案和接口描述，建立起测试脚本执行的环境；按照用户需求启动/停止运行；使用一些软件工具进行测试数据的监控和测试参数修改。运行态的软件结构为：

图 8 上位机运行时软件组成
实时下位机为实时处理机，运行VxWorks系统。实时下位机为执行客户端软件提供了运行环境，其需要运行在VxWorks操作系统上，用于实时脚本的执行和采集被测设备数据的发送和接收。
下位机主要用于在实时环境下执行实时测试脚本，进行接口操作，以及完成程序控制等。下位机运行在运行态。下位机软件的组成结构图如图所示。

图 9 下位机运行时软件组成
1.4 工作流程
系统的工作流程包括了测试设计阶段和测试执行阶段两个部分。
便携式航电实时系统测试平台具备测试设计功能，提供了开展设备级测试工作所进行的交联环境描述、通信协议定义、测试环境规划、仿真任务程序开发及外部模型集成、测试监控窗体设计、测试数据采集方案设计、测试流程开发、测试数据设计等的设计工作环境，可以实现对仿真模型、仿真代码、通讯协议、测试环境、测试任务、测试脚本、测试数据、测试监控的可视化管理。
测试设计阶段的工作流程如下图所示。

图 10 测试设计过程
完成一个待测系统的测试设计过程，需要通过以下流程实现：

测试执行阶段流程图如下图所示。

图 11 测试执行过程
完成一个测试执行过程，需要经过以下步骤：