应答机测试系统说明书

应答机测试系统说明书（共2篇）

应答机测试系统说明书 篇1

星载测控应答机中嵌套环路仿真与优化

建立了星载测控应答机中嵌套环路的.仿真模型,对测控应答机中嵌套锁相环路进行了分析和优化.分析发现,存在一个最佳环路带宽,使接收机锁定时间最快;嵌套结构与单环结构相比,可以获得更优的噪声特性.这些结果已用于微小型化星载测控应答机设计中,并得到实验的验证.本文建立的仿真模型可用于测控应答机的设计、调试过程,以寻求最佳设计参数、提高性能指标.

作 者：孙文峰 郁发新 金仲和 王春辉 王松 王跃林 Sun Wenfeng Yu Faxin Jin Zhonghe Wang Chunhui Wang Song Wang Yuelin 作者单位：浙江大学空间通信研究中心,杭州,310027刊 名：航天控制 ISTIC PKU英文刊名：AEROSPACE CONTROL年，卷(期)：24(3)分类号：V4关键词：测控应答机 锁定时间 噪声 仿真

应答机测试系统说明书 篇2

随着客户对软件质量要求的不断提高, 软件测试技术与测试方法的研究受到了越来越多的关注。测试可以划分为静态测试和动态测试两部分, 包括文档和代码的审查、测试用例的设计和运行、错误报告的生成等。从过程上划分, 软件测试一般包括单元测试、集成测试、系统测试和验收测试阶段。测试也可以划分为功能性测试和结构性测试。功能性测试使用规格说明, 结构性测试依靠程序[1]。在软件测试工作中, 代码覆盖测试是测试的底线, 特别是在嵌入式软件的测试中显得更为重要, 代码覆盖技术明显提高了软件的可靠性, 保证了软件的质量。

1 DD-路径与程序复杂度

决策到决策路径 (DD-路径) , 也称为路径链, 链是起始节点和终止节点不同的路径, DD-路径是DD-路径图中的一条链[1], DD-路径可分为下列5种:

(1) 情况1:由一个节点组成, 内度=0, 内度是该节点作为终止节点的不同边的条数。

(2) 情况2:由一个节点组成, 外度=0, 外度是该节点作为开始节点的不同边的条数。

(3) 情况3:由一个节点组成, 内度>=2, 或外度>=2。

(4) 情况4:由一个节点组成, 内度=1并且外度=1。

(5) 情况5:长度>=1的最大链。

程序从一个入口或一个判断点开始, 直到一个模块的出口或者判断结束, 构成了一条DD-路径。例如, 在一个典型的IF-THEN-ELSE-ENDIF结构中, 有两条路径, 通常称为THEN路径和ELSE路径。数学和图论表明, 一个结构化程序与平面的图是等价的, 而非结构化程序的图是非平面的。测试人员对软件的逻辑复杂性关注了很长的时间, 1989年, Tomas McCabe and Charles Butler基于DD-路径定义了程序复杂度V (G) 来研究软件逻辑复杂性, 它是程序逻辑复杂度的一个测量指标[2], 其计算方法有下列三种方式。

(1) 计算一个结构化程序的平面流程图的区域个数;

(2) V (G) =e-n+2, 其中e为流程图中边的条数, n是节点数;

(3) 构造程序图的强连通图, 计算公式修改为:V (G) =e-n+1。强连通图是3-连接的有向图, 即图中的任意两个节点之间有一条路径, 对于单入口单出口的结构, 最简单的做法是从出口节点到入口节点增加一有向边, 构造3-连接有向图。

图1是DD-路径分析程序复杂度, 该图将平面划分为5个区域, 标号为1到5, 若使用方法1计算循环复杂度, 由于平面的区域划分为5个, 因此V (G) =5;若使用方法2计算复杂度, V (G) =12-9+2=5;若使用方法3计算复杂度, 先构造强连通图, 从最后的节点到开始节点添加一条有向边, 这样, 边的数量增加为13, 复杂度V (G) =13-9+1=5。

对一个测试程序来说, 程序复杂性与基路径之间存在内在的联系, 基路径可以用来研究程序的复杂性。V (G) 是为实现完全覆盖所需要的最少独立路径数, V (G) 越大, 基路径就越多, 程序越复杂。因此, 我们设计程序时, 应追求尽可能小的程序基路径数, 以降低程序复杂度。

2 基路径覆盖测试技术

DD-路径能够非常精确地描述测试覆盖。表1列出的指标是被广泛接受的结构性测试指标, 指标主要来自E.F.Miller的研究工作。基路径测试给出了必须进行的测试下限。其中, C1指标是覆盖测试最低可接受级别[1,3], 它实现了DD-路径覆盖, C1P实现了判断的所有分支覆盖。在RTCA/DO-178B规定的适航软件的LEVEL B级别就要求软件达到C1P指标。

在工程项目的实施中, 结构性测试覆盖指标有两种使用方式:

(1) 作为一种强制执行的标准。例如, 所有单元都要达到DD-路径覆盖, 即指标C1。

(2) 或作为一种机制, 有选择性进行测试。例如, 对具有复杂逻辑的模块选择多条件覆盖, 对大量迭代处理的模块, 采用循环覆盖指标来测试。

下面通过一个例子, 来分析基于DD-路径的覆盖测试。在图2中, 基路径有6条, 分别是P1、P2、P3、P4、P5和P6。

其中:

(1) P1:A-B-C-F-G

(2) P2:A-B-D-F-G

(3) P3:A-B-E-F-G

(4) P4:A-B-E-D-F-G

(5) P5:A-B-C-D-F-G

(6) P6:A-B-D-F-G-B-D-F-G

为了实现C0覆盖指标, 测试必须覆盖所有语句, 因此测试的基路径有{P1, P2, P3}或{P1, P4}或{P3, P5}。为了实现C1覆盖指标, 测试必须覆盖所有DD-路径, 测试的基路径有{P1, P2, P3, P4, P5}。为了实现C2覆盖指标, 应实现C1+循环覆盖, 测试的基路径有{P1, P2, P3, P4, P5, P6}。

3 代码覆盖测试技术TRACE

TRACE技术是在嵌入式软件设计时, 在顺序、选择和循环三种基本代码结构中, 增加冗余设计TRACE, 利用TRACE可以检测软件执行过程中代码的覆盖程度, 检查应用软件所能达到的覆盖级别。设计人员在任何时候输入相应数据, 并从设备对应的地址单元中取到TRACE数据, 分析软件的执行情况, 如果取到的TRACE数据与软件运行的结构相吻合, 则程序正确, 如果取不到TRACE数据或数据相反, 则程序运行错误[4]。

TRACE的具体设计方法是:对于顺序语句代码, 在代码段结尾增加TRACE语句;对于循环语句代码, 在循环体的结尾加入TRACE语句;对选择或CASE语句代码, 在所有分支中加入TRACE语句。这里应特别强调的是不管条件的真和假有无代码, 在真假两个分支中都应加入TRACE语句。TRACE语句有2个参数, 一个是模块名, 一个是顺序号, 例如TRACE (A, i) , 表示A模块中的第i个覆盖点, 例如, 条件分支的TRACE覆盖采用如下设计。

4 TRACE技术在MODE-S应答机中的应用

4.1 MODE-S应答机

MODE-S应答机项目是中航总615研究所与Honeywell公司合作开发的数据链4级S模式空中交通空管设备, 属于飞行器通讯网ATN设备之一 (论文第一作者是原中航总上海615所软件工程师, 全程参与了该项目的研制工作) , 该设备在各国民用飞机已经装机2000多套。应答机采用双天线, 与高度源、TCAS、控制器、空中数据链处理器等设备连接, 数据连接总线是ARINC-429和ARINC-575, 另有部分离散量和模拟量数据接口, 应答机提供Air Data Loader/Portable Data Loader接口与地面测试设备连接。图3是应答机与其他空管设备的连接结构图[5]。

S模式应答机用于飞机与地面二次雷达的数据及时交换与通信, 飞机与其他飞机的TCAS II设备的通信, 保证TCAS II设备的空中防撞系统的功能, 实施空中交通管制。S模式应答机主要应答有:应答地面二次雷达的定向MODE-S询问, 询问格式有UF4、UF5、UF20和UF21, 应答格式DF4、DF5、DF20和DF21;广播询问UF11, 应答格式DF11;ATCRBS询问, A/C模式应答飞行代码和飞行高度;应答空中TCAS II设备的监视询问, 询问格式UF0和UF16, 应答格式DF0和DF16。

MODE-S应答机采用了指令级并行处理的Intel80960处理器, 软件使用C语言和汇编语言编写。软件分为启动软件和操作软件两部分。其中, 启动软件Boot Software是设备出厂时已经固化了的软件, 主要完成设备上电后系统的启动和操作软件的外场升级, 启动软件执行后应答机软件自动转入操作软件;操作软件Operation Software是设备工作时的功能性软件, 完成应答机的UF/DF和ATCRBS应答等功能, 通过RS-232接口可以升级操作软件。

在软件设计中使用了CRC技术来提高软件运行的可靠性, 生成设备的操作软件时, 使用CRC技术生成一个32位的Checksum数据, 每当操作软件使用PC加载到设备时, Checksum数据随应用程序一起加载到设备中。当设备开机运行时, 加电自检 (POST) , 启动软件使用CRC技术重新计算操作软件的Checksum数据, 在设备正常运行过程中, 操作软件将定时使用监控程序计算Checksum数据, 系统根据计算出的CRC值与原生成的CRC值比较, 检测程序的正确性。系统应用了监控技术和容错设计, 周期性地监控软件的运行过程, 以正确地发现故障并提高系统的可靠性。系统考虑了数据传输交换时瞬间出错情况, 系统能屏蔽此类错误, 通过错误监控程序, 在程序中增加容错资源程序, 定时检测程序相应的数据和参数[6]。

4.2 TRACE技术的应用

在MODE-S应答机项目中, 为了达到适航软件标准RTCA/DO-178B的级别LEVEL-B要求[7], 软件设计与测试采用了TRACE技术。

(1) TRACE的定义

设计时, 我们在trace.h文件中完成TRACE的定义。

(2) 初始化

TRACE的初始化工作在trace.c和global.c两个文件中完成。

trace* const trace_pointer = &trace_tags;

trace trace_tag2;

(3) TRACE应用

为达到适航软件满足RTCA/DO-178B的级别B的要求, 应用TRACE技术实施DD-路径覆盖。TRACE语句有2个参数, 一个是模块名, 一个是顺序号;例如TRACE (A, i) , 表示A模块中的第i个覆盖点。在定义TRACE时, 每个模块的TRACE分配了连续的地址空间, 每个TRACE顺序号对应了相应模块地址空间的一位 (1 bit) 。测试结果的分析只需要检查对应的地址空间的值。

在MODE-S应答机操作软件的高度处理模块中, 处理arinc_575高度的程序片段如下, 其中TRACE的第一个参数标明了高度模块, 第二个参数是arinc_575高度处理代码的选择分支顺序号。

5 结束语

DD-路径可以用于结构覆盖测试和程序复杂度分析, 覆盖测试是软件测试的底线, 代码覆盖技术的执行能保证应用软件达到相应的级别, Mode-S应答机项目中所采用的TRACE技术是基于DD-路径的代码覆盖测试技术, 在Honeywell公司与中航总615所的应答机合作项目中应用TRACE技术, 软件可靠性得到了保证, TRACE技术保证了应答机软件达到了RTCA适航软件Level B的要求。

摘要：代码覆盖测试技术可用于结构覆盖测试和程序复杂度分析, 代码覆盖测试技术可用于测试用例设计, 提高软件测试效率, 指导编写高质量的程序代码, 代码覆盖是软件测试的底线。代码覆盖测试技术及方法的研究, 为软件覆盖测试提供了理论依据。在Mode-S应答机项目中应用TRACE覆盖测试技术, 确保了产品满足适航软件标准RTCA/DO-178BLEVELB的要求。

关键词：代码覆盖,测试技术,DD-路径,Mode-S应答机,程序复杂度

参考文献

[1]Paul C Jorgensen.Software Testing:ACraftsman’s Approach[M].Sec-ond edition.CRC Press, 2002.

[2]Robert Culbertson, Chris Brown, Gary Cobb.RAPID TESTING[M].post&telecom press, 2002.

[3]柳纯录, 黄子河, 陈渌萍.软件评测师教程[M].清华大学出版社, 2005.

[4]Bart Broekman, Edwin Notenboom.嵌入式软件测试[M].张君施, 译.电子工业出版社, 2004.

[5]浦云明.软件设计引入容错技术及应用, 计算机应用与软件[J].2003, 20 (5) :60-62.

[6]赵会群.通信软件测试技术基础[M].人民邮电出版社, 2004.