一种机载刹车控制器软件全数字仿真测试系统及方法与流程

1.本发明属于软件测试技术领域，一种机载刹车控制器软件全数字仿真测试系统及方法。


背景技术：

2.航空机载型号软件一般依靠硬件实时仿真平台进行软件测试与验证，传统的基于真实硬件的机载软件测试，已逐渐不能适应新形势下的要求，存在的问题有：1)硬件设备定制开发，重点型号和领域有时还需要配备多套设备，致使型号研制成本非常高；2)机载软件测试依赖于硬件研制进度，无法实现软硬件同步开发和早期验证；3)软件测试环境难以对运行状态进行控制和监视、故障注入困难。
3.当前型号软件测试中，测试人员与开发人员共用同一套半物理环境已成普遍现象，测试资源异常紧张。在被测目标机未能到位的情况下，使用全数字仿真方式，模拟被测目标机的硬件环境，将真实的目标代码加载其中，尽早开展软件功能验证、问题定位工作，可以提前暴露问题，降低开发成本。
4.飞机事故多发生于着陆滑跑阶段，飞机刹车控制器对飞机滑跑刹车的可靠性和安全性具有极其重要的作用。型号中刹车控制器软件作为关键软件，需要具备高安全性和高可靠性，因此要进行严格的测试。


技术实现要素：

5.为解决现有刹车控制器软件的测试资源紧张，依赖硬件环境的问题，本发明提供一种机载刹车控制器软件全数字仿真测试系统及方法，实现了刹车控制器软件的全数字测试。
6.技术方案
7.一种机载刹车控制器软件全数字仿真测试系统，硬件包括一台测试计算机，测试计算机上运行软件模块包括：软件测试框架、基于发布-订阅的仿真总线模块、仿真目标机；
8.1.软件测试框架，包括测试激励模块、数据显示模块和测试执行模块，可采用图形化界面用于测试用例的编写、执行和调试。通过测试激励模块编写测试用例，测试用例通过测试执行模块与仿真目标机交互数据并执行，通过数据显示模块进行测试用例的调试。
9.测试激励模块包含a/d转换电路中滑跑速度、左/右刹车指令、左/右压力传感器信号、转弯指令、左/右伺服阀控制电流回绕、左/右伺服阀控制电流的电压回绕、左/右主机轮转速回绕和左/右刹车压力回绕共16路模拟量输入信号，该16路模拟量输入信号通过通信协议与仿真目标机进行交互数据。
10.前/左/右轮载信号、低压开关和地面维护判断信号共3路离散量输入信号，该3路离散量输入信号通过通信协议与仿真目标机进行交互数据。
11.数据显示模块包含左/右电磁阀开关信号、刹车控制左/右故障、伺服阀左/右故障、转速传感器左/右故障、防滑刹车左/右故障、液压电磁阀左/右故障、刹车失效和左/右
防滑状态信号共15路离散量输出信号，该15路离散量输出信号通过通信协议与仿真目标机进行交互数据。
12.左/右主机轮转速、左/右刹车压力和左/右伺服阀控制电流共6路模拟量输出信号，该6路模拟量输出信号通过通信协议与仿真目标机进行交互数据。
13.2.基于发布-订阅的仿真总线模块，包括节点初始化、节点信息注册、输入输出数据流信息注册、节点读取数据、节点发送数据和节点退出。通过通信接口实现测试系统中仿真目标机、软件测试框架的实时通讯。
14.3.仿真目标机，包括cpu模块、离散量输入输出dio模块和模拟量输入输出aio模块，其中cpu模块包含dsp smj320f240仿真核、rs422串口、rs232串口和a/d转换器。cpu模块，对rs422串口和rs232串口进行建模，对a/d转换器电路中16路0～5v输入模拟量进行建模。离散量输入输出dio模块，对从刹车系统输入的离散信号和刹车控制用的输出信号进行建模，电路包括5路地/开输入信号，2路0～8.3khz转速频变输入信号，16路15v/地输出信号，2路地/开输出信号，4路10v电源输出信号。模拟量输入输出aio模块，对从刹车系统输入的模拟信号和刹车控制用的输出信号进行建模，电路包括5路0v～10v模拟量输入预处理电路、8路0v～10v模拟量输出电路、2路0ma～45ma电流输出电路及多路转换电路。
15.通过软件测试框架编写测试用例、测试用例执行以及测试用例调试；基于发布-订阅的仿真总线模块实现软件测试框架和仿真目标机之间的数据交互；仿真目标机作为软件运行平台，被测件刹车控制器软件可执行程序可烧写到仿真目标机中运行。
16.进一步的，所述步骤1中.软件测试框架还可以采用脚本的方式编写、执行和调试测试用例。
17.进一步的，离散量输入信号还包括与地面检测设备rs422串口通信信号。
18.进一步的，模拟量输出信号还包括rs232串口通信信号。
19.进一步的，所述测试执行模块采用货架工具软件，具体为autotest软件。
20.进一步的，所述基于发布-订阅的仿真总线采用货架工具软件，具体为发布-订阅中间件dds。
21.进一步的，所述dsp smj320f240仿真核采用货架产品。
22.本发明基于机载刹车控制器软件测试系统，提出了一种机载刹车控制器软件全数字仿真测试方法，所述方法包括如下步骤：
23.第1步.搭建仿真目标机。对cpu模块进行仿真，包括对rs422串口、rs232串口和a/d转换器的仿真，其中dsp smj320f240仿真核采用货架产品；对离散量输入输出dio模块进行仿真；对模拟量输入输出aio模块进行仿真。建立与目标机设备一致的硬件模型。
24.第2步.搭建基于发布-订阅的仿真总线。对总线节点初始化和节点信息注册、注册输入数据流信息、注册输出数据流信息、总线节点读取数据、总线节点发送数据以及总线节点退出。
25.第3步.搭建软件测试框架。对测试激励模块和数据显示模块进行软件开发，测试执行模块采用货架产品。
26.第4步.测试用例设计。根据软件需求规格说明，利用软件测试框架，设计软件测试用例。
27.第5步.用例执行与调试。对第4步中设计的测试用例进行执行与调试。
28.第6步.生成测试结果报告。对第5步中用例执行结果进行记录，生成测试结果报告。
29.本发明的有益效果：
30.本发明提供的测试系统包括软件测试框架、基于发布-订阅的仿真总线模块和仿真目标机。采用全数字仿真方式，可解决现有航空型号机载软件测试工作中刹车控制器软件测试严重依赖硬件环境、开发测试共用试验台、硬件资源紧张的问题。全数字仿真测试系统与基于硬件的测试平台相比具有可快速搭建、可重用性强、成本低廉、调试和测试手段丰富、支持故障注入等优点。本发明提供的测试系统及方法除了一台测试计算机不需要任何其他单机等硬件资源，对硬件设备的依赖性低，可以避免硬件资源昂贵、易冲突、灵活性限制导致测试内容不充分等问题。测试工程可复制，多名测试人员可同步开展测试工作，能够显著提升刹车控制器软件测试效率，降低缺陷修复成本，缩短测试周期。
附图说明
31.图1为本发明机载刹车控制器软件全数字仿真测试系统的组成示意图；
32.图2为本发明机载刹车控制器软件全数字仿真测试方法的测试流程图；
33.图3为本发明左/右液压电磁阀开关信号曲线图；
34.其中：液压电磁阀开关信号＝0代表信号断开，液压电磁阀开关信号＝1代表信号接通。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.全数字仿真测试，通过编写测试脚本模拟外部设备行为，并采集软件运行信息，为被测软件提供运行和测试环境，从而实现对被测软件的实时闭环测试。常用的全数字仿真测试方法有两种，一种是通过交叉编译方法，通过代码插桩的方式，在pc机上能够运行和测试嵌入式软件；另一种是硬件全仿真，能够提供指令集仿真。考虑到机载刹车控制器系统实际组成情况，本发明采用硬件全数字仿真方式，提出了一种机载刹车控制器软件全数字仿真测试系统。
37.硬件包括一台测试计算机，测试计算机上运行软件模块包括：软件测试框架，包括测试激励模块、数据显示模块和测试执行模块，可采用图形化界面用于测试用例的编写、执行和调试。通过测试激励模块编写测试用例，测试用例通过测试执行模块与仿真目标机交互数据并执行，通过数据显示模块进行测试用例的调试。测试激励模块包含a/d转换电路中滑跑速度、左/右刹车指令、左/右压力传感器信号、转弯指令、左/右伺服阀控制电流回绕、左/右伺服阀控制电流的电压回绕、左/右主机轮转速回绕和左/右刹车压力回绕共16路模拟量输入信号，该16路模拟量输入信号通过通信协议与仿真目标机进行交互数据。前/左/右轮载信号、低压开关和地面维护判断信号共3路离散量输入信号，该3路离散量输入信号通过通信协议与仿真目标机进行交互数据。数据显示模块包含左/右电磁阀开关信号、刹车
控制左/右故障、伺服阀左/右故障、转速传感器左/右故障、防滑刹车左/右故障、液压电磁阀左/右故障、刹车失效和左/右防滑状态信号共15路离散量输出信号，该15路离散量输出信号通过通信协议与仿真目标机进行交互数据。左/右主机轮转速、左/右刹车压力和左/右伺服阀控制电流共6路模拟量输出信号，该6路模拟量输出信号通过通信协议与仿真目标机进行交互数据。基于发布-订阅的仿真总线模块，包括节点初始化、节点信息注册、输入输出数据流信息注册、节点读取数据、节点发送数据和节点退出。通过通信接口实现测试系统中仿真目标机、软件测试框架的实时通讯。仿真目标机，包括cpu模块、离散量输入输出dio模块和模拟量输入输出aio模块，其中cpu模块包含dsp smj320f240仿真核、rs422串口、rs232串口和a/d转换器。cpu模块，对rs422串口和rs232串口进行建模，对a/d转换器电路中16路0～5v输入模拟量进行建模。离散量输入输出dio模块，对从刹车系统输入的离散信号和刹车控制用的输出信号进行建模，电路包括5路地/开输入信号，2路0～8.3khz转速频变输入信号，16路15v/地输出信号，2路地/开输出信号，4路10v电源输出信号。模拟量输入输出aio模块，对从刹车系统输入的模拟信号和刹车控制用的输出信号进行建模，电路包括5路0v～10v模拟量输入预处理电路、8路0v～10v模拟量输出电路、2路0ma～45ma电流输出电路及多路转换电路。通过软件测试框架编写测试用例、测试用例执行以及测试用例调试；基于发布-订阅的仿真总线模块实现软件测试框架和仿真目标机之间的数据交互；仿真目标机作为软件运行平台，被测件刹车控制器软件可执行程序可烧写到仿真目标机中运行。
38.所述步骤1中.软件测试框架还可以采用脚本的方式编写、执行和调试测试用例。通过脚本化的方式编写、执行和调试测试用例相对于图形化界面方式可以更加灵活便捷，而且可以批量化执行测试用例。离散量输入信号还包括与地面检测设备rs422串口通信信号。测试用例会用到仿真目标机与地面检测设备rs422串口通信数据。模拟量输出信号还包括rs232串口通信信号。测试用例会用到仿真目标机rs232串口通信数据。
39.所述测试执行模块采用货架工具软件，具体为autotest软件。测试用例的执行与调试通过测试执行模块来实现。所述基于发布-订阅的仿真总线采用货架工具软件，具体为发布-订阅中间件dds。软件测试框架与仿真目标机通信通过仿真总线来实现。所述dsp smj320f240仿真核采用货架产品。仿真核实现与真实dsp smj320f240 cpu核同样功能。
40.参阅图1，本发明的机载刹车控制器软件全数字仿真测试系统，包括仿真目标机、软件测试框架、基于发布-订阅的仿真总线模块。仿真目标机包括虚拟目标机核与虚拟外设模型，提供目标程序的仿真执行环境。虚拟目标机核支持smj320f240 cpu处理器的指令集仿真，同时对cpu寄存器、存储器、定时器和中断控制器等内部结构进行仿真。虚拟外设模型包括刹车控制器的离散量输入输出dio模块、模拟量输入输出aio模块、a/d转换模块、rs422串口模块和rs232串口模块。软件测试框架，包括测试激励、数据显示和测试执行，同时采用图形化界面用于测试用例的编写、执行和调试。基于发布-订阅的仿真总线模块，用于仿真测试系统中仿真目标机节点、软件测试框架节点的实时通讯。
41.参阅图2，本发明的机载刹车控制器软件全数字仿真测试方法，对刹车控制器软件进行测试，下面通过实施例对本发明做进一步详细说明。
42.搭建仿真测试环境。建立dsp smj320f240硬件仿真模型，包含cpu模块、模拟量输入输出aio模块和离散量输入输出dio模块。通过基于发布-订阅的仿真总线实现仿真目标机与软件测试框架的数据通信。在软件测试框架上进行测试用例设计。
43.根据需求规格说明设计测试用例。测试上电自检测模块，左右液压电磁阀开关信号曲线中左右液压电磁阀开关信号在第30个周期，从0变为1的功能。
44.软件测试框架与仿真目标机的通信协议中，定义仿真目标机输入数据包和仿真目标机输出数据包。
45.测试用例中，仿真目标机输入数据包设置飞机地速为0km/h,左轮载和右轮载为空中状态，启动测试程序，接收端查看仿真目标机输出数据包中左液压电磁阀开关信号值是否从上电开始为0，在第30个周期，从0变为1，后面一直为1；接着，仿真目标机输入数据包设置飞机地速为30km/h,左轮载和右轮载为空中状态，启动测试程序，接收端查看仿真目标机输出数据包中右液压电磁阀开关信号值是否从上电开始为0，在第30个周期，从0变为1，后面一直为1。
46.以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。