14、实时嵌入式系统的黑盒系统测试

实时嵌入式系统的黑盒系统测试

1. 时间模拟与系统运行方式

在对实时嵌入式系统（RTES）进行测试时，存在两种不同的时间处理方式。一种是使用CPU的真实时钟运行RTES及其模拟环境。这种方式的优点是对可分析的RTES类型没有特定限制，但缺点是会给调度的时间事件增加噪声和方差。如果RTES的时间约束非常严格（例如在几毫秒的量级），这种方法就不可行。

在实际工作中，采用UML/MARTE作为模拟语言。先在UML中以类和状态机的形式开发模型，然后通过模型到文本的转换将这些模型转换为Java代码。活动和动作以Java编写并转换为Java方法调用。选择Java是出于实际考虑，在实证分析中未遇到垃圾回收器干扰时间属性的问题，在测试用例执行期间垃圾回收器从未被调用。

2. 自动化测试

2.1 测试用例表示

测试用例的执行类似于执行环境模拟器。每个状态机代表环境的一个组件，同一类型的状态机可以有多个不同设置的实例，以表示不同的传感器或执行器。例如，在门控制器RTES中，可用一个状态机表示火车，每个模拟火车对应该状态机的一个独立运行实例。领域模型用于确定每个状态机可以或应该并行运行的实例数量。本文仅关注一种固定配置。

环境的行为模型（即状态机）中存在非确定性部分。例如，超时转换可能在最小和最大时间值之间触发，但确切值无法确定；或者在模型中分配概率p来表示故障场景，如传感器或执行器的故障。在这种情况下，测试用例的输入数据是在这些非确定性事件中使用的实际值的选择。

在建模方法中，非确定性选择仅存在于状态之间的转换中，可能出现在转换的触发、保护条件和动作中。一个转换可能会被执行多次，且在执行测试用例之前这个次数可能未