嵌入式自動化測試的示例方案

本文介紹如何對各種控制器內(nèi)的嵌入式軟件做自動化測試，并推薦一款支持對嵌入式軟件進行全面自動化測試的工具。該工具支持CAN通信測試、LIN通信測試、以太網(wǎng)通信測試、各類傳感器仿真測試，支持對基于MCU、SOC、DSP、FPGA等開發(fā)設(shè)計的各類嵌入式系統(tǒng)進行自動化測試，能夠全面覆蓋嵌入式系統(tǒng)的各種時序邏輯和業(yè)務(wù)功能。目前該工具支持申請免費試用（請在文章的末尾查看如何申請試用）。

控制器（包括ECU和域控制器）的嵌入式系統(tǒng)一般具有多路輸入和輸出接口，如IO信號接口、模擬信號接口、I2C通信接口、SPI通信接口、CAN通信接口、以太網(wǎng)通信接口、無線通信接口等，控制器內(nèi)部需要實時響應(yīng)這些接口并執(zhí)行各種復(fù)雜的時序邏輯。如何對這樣的嵌入式系統(tǒng)進行充分測試呢？如何覆蓋各種正常和異常的測試場景呢？

宏控UTP協(xié)同自動化測試系統(tǒng)（以下簡稱UTP測試系統(tǒng)）是一款通用的自動化測試系統(tǒng)，支持全仿真和部分仿真環(huán)境測試， 支持SIL和HIL測試，支持對總線通信、信號檢測、傳感器仿真、無線通信、人機交互等各方面進行自動化仿真和測試。同時UTP測試系統(tǒng)支持用戶自定義各種時序邏輯，支持各種復(fù)雜時序的自動化測試，支持異常注入；UTP測試系統(tǒng)還提供全流程的自動化測試管理功能，支持對整個測試工作進行全面的測試管理。

UTP測試系統(tǒng)的功能：

支持接口總線通信測試：支持各種總線通信測試，如：CAN、LIN、FlexRay、CANFD通信，RS232/RS485/RS422通信，以太網(wǎng)通信(TCP/UDP協(xié)議、DoIP協(xié)議、SOME/IP協(xié)議、DDS協(xié)議等)，I2C通信，SPI通信等。

支持無線通信仿真測試：支持多種無線通信的仿真測試，如4G/5G、藍牙、WIFI、GPS、北斗等。不需要依賴真實的無線環(huán)境，通過仿真實現(xiàn)對業(yè)務(wù)的全面自動化測試，支持各種異常場景的仿真。

支持信號仿真與測試：支持各種IO信號、PWM信號、模擬信號的測試，支持自動傳感器信號仿真測試，支持自動檢測和判定被測系統(tǒng)輸出的各種信號。

支持UI顯示識別與測試：支持各種嵌入式系統(tǒng)UI(如屏幕和數(shù)碼管等）的顯示進行識別、檢測和自動判定，支持對各種桌面軟件和嵌入式軟件的GUI進行測試（如Qt軟件測試）。

嵌入式自動化測試的示例方案

下面以某電機控制器中電機控制模塊的自動化測試方案為例，分析如何使用宏控UTP測試系統(tǒng)對被嵌入式系統(tǒng)建立自動化測試環(huán)境。

（1）被測系統(tǒng)組成

電機控制模塊是電機控制器的核心模塊， 電機控制模塊通過CAN接口同整車控制器(VCU)和電池管理系統(tǒng)(BMS)通信，接收VCU發(fā)來的目標(biāo)轉(zhuǎn)速、扭矩的控制信息，通過PWM信號控制電機運動，實時采集和處理各種傳感器信號（如轉(zhuǎn)速、扭矩、溫度等），并將當(dāng)前的轉(zhuǎn)速等信息發(fā)給整車控制器(VCU)。

（2）被測系統(tǒng)的一個典型工作時序

①電機控制模塊通過CAN接口接收整車控制器發(fā)送的轉(zhuǎn)速和扭矩信號

②電機控制模塊向IGBT輸出PWM電機控制信號

③電機控制模塊檢測電流、電壓、轉(zhuǎn)速、扭矩和溫度等信號

④電機控制模塊將當(dāng)前的轉(zhuǎn)速和扭矩通過CAN接口發(fā)送給整車控制器

（3）搭建自動化仿真環(huán)境

下圖宏控UTP測試系統(tǒng)為被測電機控制模塊提供全仿真測試環(huán)境。

如上圖所示，UTP測試系統(tǒng)建立了電機控制模塊全仿真的自動化測試環(huán)境，用戶在UTP協(xié)同測試平臺上可對被測電機控制模塊進行各種時序和控制邏輯的測試，對各種正常和異常場景進行全面驗證。

UTP測試系統(tǒng)通過各種自動化測試機器人來實現(xiàn)不同的仿真和檢測功能， 這些自動化測試機器人包括：

①整車控制器仿真機器人：自動仿真整車控制器同電機控制模塊進行CAN通信

②電池管理系統(tǒng)仿真機器人：自動仿真電池管理系統(tǒng)同電機控制模塊進行CAN通信

③PWM信號檢測機器人：自動檢測電機控制模塊發(fā)出的PWM控制信號

④電流信號仿真機器人：自動仿真電機反饋的電流信號

⑤電源信號仿真機器人：自動仿真電機反饋的電壓信號

⑥轉(zhuǎn)速信號仿真機器人：自動仿真電機反饋的轉(zhuǎn)速信號

⑦扭矩信號仿真機器人：自動仿真電機反饋的扭矩信號

⑧溫度信號仿真機器人：自動仿真電機反饋的溫度信號

（4）設(shè)計自動化仿真測試時序

可以在UTP系統(tǒng)上編寫各種測試時序邏輯，UTP系統(tǒng)將按時序邏輯調(diào)度測試機器人進行協(xié)同執(zhí)行，實現(xiàn)對被測電機控制模塊的全面自動化測試。下面是在UTP系統(tǒng)上創(chuàng)建的自動化測試用例(對應(yīng)上面工作時序的一個測試時序邏輯)。

使用宏控UTP協(xié)同自動化測試系統(tǒng)可以編寫各種測試時序，所編寫的測試邏輯可以自動化執(zhí)行，方便地實現(xiàn)對各種異常和正常場景進行全覆蓋測試。

UTP系統(tǒng)嵌入式自動化測試的使用方法

UTP自動化測試系統(tǒng)由UTP測試平臺和測試機器人盒子（內(nèi)部包含各種自動化測試機器人）組成，下面介紹UTP系統(tǒng)的具體使用方法。

（1）啟動并登錄測試機器人盒子

測試機器人盒子里運行了多種測試機器人（比如CAN測試機器人、以太網(wǎng)測試機器人、IO信號測試機器人等）， 這些測試機器人將通過硬件模塊連接被測嵌入式系統(tǒng)。

（2）登錄UTP測試平臺

輸入賬號和密碼登錄UTP平臺， 支持多人同時登錄使用。

（3）創(chuàng)建測試項目

輸入項目名稱、被測對象名稱和項目描述信息，點擊創(chuàng)建項目，支持創(chuàng)建多個測試項目（對應(yīng)不同的產(chǎn)品項目）。此處以車身控制器的測試為例創(chuàng)建項目。

（4）配置項目使用的測試機器人

根據(jù)實際項目使用需要，配置一種或多種測試機器人，下圖配置了CAN通信測試機器人、IO信號測試機器人、PWM信號測試機器人、模擬信號測試機器人。

（5）設(shè)計自動化測試用例

用戶可以設(shè)計各種時序邏輯和業(yè)務(wù)場景的測試用例，不需要編寫代碼，支持用圖形化積木式創(chuàng)建各種測試用例，支持用戶設(shè)計任意多個測試用例：

所設(shè)計的用例自動產(chǎn)生測試步驟，下圖是上面測試時序?qū)?yīng)的測試步驟：

（6）執(zhí)行測試集

支持選擇一組測試用例創(chuàng)建測試集，支持通過測試集一鍵執(zhí)行所選擇的多個測試用例，用于自動化的回歸測試。下圖中創(chuàng)建了兩個測試集，可以分別執(zhí)行一鍵自動化回歸測試。

（7）查看測試報告

UTP測試系統(tǒng)自動生成測試報告，支持導(dǎo)出測試報表(Word文件格式)，報告包含所執(zhí)行的用例統(tǒng)計信息和各用例執(zhí)行的詳細(xì)結(jié)果，如下圖的示例測試報告中自動標(biāo)出失敗的用例對應(yīng)的步驟和失敗原因，方便快速定位問題。

宏控UTP嵌入式測試系統(tǒng)的特點

支持靈活選配各種測試功能

以下功能支持根據(jù)項目實際需求進行選配：

總線測試功能：CAN、LIN、FlexRay、CANFD、RS232、RS485、RS422、以太網(wǎng)、I2C、SPI等

信號測試功能：IO信號、PWM信號、模擬信號

無線測試功能：4G/5G、藍牙、WiFi、導(dǎo)航(GPS、北斗)

UI測試功能：各種軟件UI、嵌入式系統(tǒng)UI

無需編程，支持各種復(fù)雜場景的測試

支持圖形化設(shè)計各種測試用例，不需要進行C/C++等語言編程

支持快速設(shè)計各種復(fù)雜時序邏輯，支持異常注入，支持場景仿真

提供全流程自動化測試管理

統(tǒng)一管理各種測試文檔、測試腳本、測試工具；

支持產(chǎn)品追溯矩陣、支持測試需求、測試用例、測試結(jié)果管理

支持團隊共享各種測試資源

宏控UTP嵌入式測試系統(tǒng)能幫助您

支持快速搭建各種自動化測試環(huán)境

支持各種嵌入式系統(tǒng)測試、總線通信測試、信號仿真測試

支持硬件在環(huán)(HIL)和軟件在環(huán)(SIL)測試

支持搭建半實物半仿真環(huán)境和全仿真測試環(huán)境

支持產(chǎn)品快速迭代，持續(xù)保障產(chǎn)品可靠

支持建立完備的自動化測試用例，對產(chǎn)品各種功能、性能、可靠性進行全面測試

產(chǎn)品變更時進行自動化回歸測試，持續(xù)保障被測產(chǎn)品的可靠穩(wěn)定

提高測試效率，降低測試成本

統(tǒng)一管理各種測試文檔、測試腳本、測試工具；

人工需要測試幾周的工作，自動化測試幾個小時就能完成

手工難以測試的功能，自動化可以輕松測試

審核編輯 ：李倩