[發明專利]一種基于AADL模態時間自動機模型的嵌入式軟件測試方法

無效

• 申請號: 201010610279.7
• 申請日: 2010-12-23
• 公開（公告）號: CN102063369A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: 董云衛;張云峰;馬春燕;張凡;周偉超;朱宇峰
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F11/36
• 分類號: G06F11/36
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明涉及一種基于AADL模態時間自動機模型的嵌入式軟件測試方法，涉及嵌入式系統軟件測試方法。

背景技術

隨著嵌入式軟件規模的增長，軟件開發過程中的各種難題凸顯出來，傳統的軟件開發流程如V模型、W模型已經很難適應當今大規模軟件開發的需求。為此，業界提出了模型驅動架構方法(Model?Driven?Architecture，MDA)，基于該方法構造出來的特定平臺的系統模型可以自動化的轉換成代碼。因此，系統模型成為軟件開發過程的關鍵，如何評估模型的質量自然成為模型驅動架構軟件開發的關鍵。傳統的基于代碼的軟件評估已經不能滿足大規模軟件的評估需求。基于模型的軟件評估正成為一種趨勢。在軟件模型設計出來以后，對模型的各種功能屬性和非功能屬性進行評估，能在軟件開發的最初階段發現架構設計中存在的缺陷，及時的修改模型，從而極大地縮短了軟件開發的周期和成本。

針對MDA的發展趨勢，美國自動化工程師協會(Society?of?Automotive?Engineers，SAE)發布了航空標準AS5506---架構分析與設計語言(Architecture?Analysis?and?Design?Language，AADL)，AADL是一種建模語言，它很好地支持了架構模型的設計和復雜實時嵌入式系統的描述。AADL通過構件及構件間的交互對嵌入式系統架構模型進行描述和分析。AADL不關心構件的內部實現，而更注重從軟件構件的非功能屬性(如安全性、可靠性、實時性等)以及構件間交互去描述一個系統架構。因此，可以通過對AADL模型的分析找出系統設計出現的缺陷，保證嵌入式軟件在開發早期發現問題，及時在架構級別對系統進行重構，保證嵌入式系統的可靠性并縮短開發周期和節約開發成本。

AADL對系統操作模態進行了規范，嵌入式系統的執行過程由一系列操作模態組成，每種操作模態下包含多個軟件構件或硬件構件以及構件間的交互，當前模態決定被認為是活動的線程集合和可行的傳輸數據和控制的關聯。多模態系統是指包含多種操作模態的應用系統，如巡航控制系統包括初始化模態、正常模態、備份模態以及故障模態等，每一種模態下包含特定功能的系統。系統運行過程中，當檢測到某個特定的事件(由外部環境的改變或者控制系統內部的改變引起)時，系統根據模態轉換協議初始化一個模態轉換，使系統在規定時間內從當前操作模態轉換到一個新的操作模態。模態轉換導致一些現有任務被刪除，一些新的任務被增加以執行新模態相關的一些功能，也有一些任務保持不變。在實時環境中，操作模態轉換需要考慮實時性和正確性。實時性指從一個模態轉換請求到達到進入一個新模態之間的最大延遲需滿足實時嵌入式系統的時間約束。正確性指系統對模態相關的事件的響應符合規格說明。

為了描述多模態構件的分層組合，AADL標準定義了系統操作模態(System?Operation?Mode，SOM)的概念。一個SOM定義為一個模態容器，容器里的每一個元素都跟一個構件關聯。如果一個構件是活動的(active)，它關聯的元素賦值為該構件的當前模態。如果一個構件是非活動的(inactive)，它關聯的元素值為inactive。一個系統有且只有一個初始SOM。在這個初始SOM中，根構件處于它的初始模態，在根構件處于初始模態時所有那些處于活動狀態的構件也處于它們的初始模態，其它構件處于非活動狀態。當系統中一個模態轉換請求到達時，使能一個SOM轉換，通過改變容器內涉及該模態轉換的元素的值使系統從舊的SOM轉換到新的SOM。在模態轉換過程中，新的模態轉換請求將會被忽略，直到模態轉換完成，系統進入一個新模態后才開始響應新的模態轉換請求。

在嵌入式軟件開發的過程中，軟件測試扮演著重要的角色，伴隨著軟件開發的始末，以保證嵌入式軟件的功能性和非功能性需求。由于AADL是基于構件的嵌入式系統設計語言，對應基于構件的軟件測試模型有：馬爾科夫鏈模型、UML模型、狀態圖模型等。但是這些模型對于基于AADL模型測試的支持較少，同時這些模型在描述系統的時間屬性方面比較欠缺，不能滿足嵌入式實時系統的測試需求。嵌入式實時系統的實時性和正確性是系統設計首先需要考慮的問題，如果一個嵌入式實時系統的執行不能滿足響應實時性和操作正確性，將會導致災難性的后果。因此，對基于構件的嵌入式實時系統模型的分析和驗證成為至關重要的問題，為保證系統模型滿足設計需求(實時性和正確性)，需要提出新的基于AADL模型的測試方法。

發明內容

要解決的技術問題