专利名称：一种基于框架的实时嵌入式软件可测试性测量方法
技术领域：
本发明属于实时嵌入式软件测试技术领域，具体涉及一种基于框架的实时嵌入式 软件可测试性测量方法。
背景技术：
目前实时嵌入式系统正广泛地应用于航空航天、医疗、电信等领域，系统的可靠性 成为人们关注的焦点。实时嵌入式系统中，软件承担功能的比重日益增加，软件的质量和可 靠性已成为制约整个系统可靠性的瓶颈，为此需要对实时嵌入式软件进行各种类型的测试 以保证软件质量。实时嵌入式软件一股与硬件的结合紧密、且具有较高的实时性要求，因此 软件测试的难度较大，需要大量的时间和费用。可测试性是软件的一个质量属性，能够反映 软件测试的难易程度。可测试性测量能在测试之前确定可测试性的各种度量，指出软件设 计的不足之处，修改这些不足之处能够提高软件的可测试性，从而得到一个更易测试的软 件。可测试性测量能够获取的度量包括测试性因素度量，能够影响可测试性的软 件度量；易测试特性度量，与可测试性相关的软件特性的度量；可测试性度量，能表征可 测试性大小的度量。相应的测量方法也可分为三类测试性因素测量方法、易测试特性 测量方法和可测试性测量方法。测试性因素测量方法获取软件的测试性因素度量，如面 向对象系统的测试性因素度量、测试关键依赖、类交互等，见参考文献[1] :R. V. Binder. Design for Testability inObject-Oriented Systems[J]. Communication of the ACM,1994,37(9) :87_101 ；参考文献[2] :R. V. Binder. Design for Testability in Object-Oriented Systems[J]. Communication of the ACM,1994,37(9) :87_101 ；参考 JC 献[3] :S. Jungmayr. Identifying Test-Critical Dependencies[C]. Montreal :IEEE International Conference on Software MaintenEince，2002 :404_413。胃 IlJi式牛寺个生IlJ 量方法通过各种方式确定软件的易测试特性度量，如通过程序的修改费用或信息丢失情况 确定模块的可观察性和可控性，见参考文献[4] :Benoit Baudry，Yves Le Tran，Gerson Sunye. MeasuringDesign Testability of a UML Class Diagram[J]. Information and Software Technology, 2005,47 (1) :859_879 ；参考文献[5] :Roy S. Freedman. Testability of Software Components[J]. IEEETransactions on Software Engineering,1991,17(6) 553-564。可测试性测量方法考虑软件的需求、设计和实现，从一个或多个方面计算可测 试性，其中又以基于实现的可测试性测量方法最为常见，如考虑程序复杂程度的控制图 法、数据流法，考虑信息丢失或隐藏的DRR(DomainRange Ratio)度量、PIE(Propagaion Infection Execution)技术，以及基于软件故障树和熵的可测试性分析方法等。开发一个 易测试的实时嵌入式软件需要可测试性、易测试特性和测试性因素三方面信息，上述方法 中，或者只能测量测试性因素和可测试性度量、或者只能获取易测试特性和可测试性度量 的取值，或者只能获得一类信息，无法满足实时嵌入式软件开发的需要。不仅如此，上述方 法还只能测量软件在一定测试情况的可测试性，如测试关键依赖只反映了软件进行集成测试时的可测试性、控制图法只能确定软件进行白盒测试时的可测试性、PIE技术也只能测量 软件进行随机测试时的可测试性，当软件的测试情况改变时，这些方法就不再适用。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷和不足，提出一种基于框架的实时嵌入式软件 可测试性测量方法，该方法能够测量实时嵌入式软件在各种测试情况的可测试性，并获取 各类可测试性度量信息。本发明提供的可测试性测量方法，根据实时嵌入式软件结构化、实时、嵌入的特 点，确定影响实时嵌入式软件的测试性因素，并确定各测试性因素的度量和适用的测试情 况；然后总结实时嵌入式软件的易测试特性，将影响同一易测试特性的测试性因素度量合 为一组；为可测试性和易测试特性定义度量，根据可测试性、易测试特性以及测试性因素之 间的关系组织相应的度量，构造一个实时嵌入式软件可测试性度量框架；最后根据待测量 的实时嵌入式软件的测试情况，从框架中选择合适的度量计算可测试性。具体包括实时嵌 入式软件可测试性度量框架构建和实时嵌入式软件可测试性测量两个步骤，所述的实时嵌 入式软件可测试性度量框架构建通过如下步骤实现(1)确定实时嵌入式软件的测试性因 素度量；⑵确定易测试特性度量；⑶度量框架构造。所述的实时嵌入式软件可测试性测量通过如下步骤实现(a)确定实时嵌入式软 件的测试情况；所述的测试情况包括待测量软件的测试层次、测试类型和测试方法，所述的 测试层次、测试类型和测试方法是每一个实时嵌入式软件在开发之前就设定的已知量；(b) 测试性因素度量选择；(c)度量计算。所述的度量计算分层次进行，具体步骤如下(1)首先计算各测试性因素度量；(2)然后以影响同一易测试特性的测试性因素度量为输入，采用模糊综合评价的 方式计算各易测试特性度量；(3)最后以易测试特性度量为输入，仍然采用模糊综合评价模型计算可测试性度量。与现有技术相比，本发明在以下方面具有明显的优势1)本发明提供的可测试性测量方法基于框架进行，框架中的元素考虑了实时嵌入 式软件的特点，符合软件的实际情况；2)本发明针对实时嵌入式软件不同的测试情况进行，能够得到实时嵌入式软件在 不同测试情况下的可测试性；3)将原本复杂的测试性因素、易测试特性分析工作转化为从框架中选择度量的过 程，简化了分析过程，减少了测量的时间和费用；4)分层计算得到各类可测试性信息，既能为实时嵌入式软件的设计决策提供依 据，也能直接指导实时嵌入式软件设计；5)采用模糊综合评价的方式进行计算，不但将原本模糊的易测试特性和可测试性 定量化，使之能够进行准确的比较；而且考虑了易测试特性和可测试性的各个方面，评价的 结果更为全面和准确。
图1为本发明提供的实时嵌入式软件可测试性测量方法的实施流程图；图2为本发明提供的实时嵌入式软件可测试性度量框架的示意图；图3为本发明提供的实时嵌入式软件可测试性测量方法的测量过程流程图；图4为本发明实施例中提供的影响可理解性的测试性因素度量Pearson相关分析结果。
具体实施例方式本发明的具体实施方式
如图1所示，分为实时嵌入式软件可测试性度量框架构建 和可测试性测量两大过程，其中框架构建的目的是针对实时嵌入式软件的共同特点构造一 个对各种实时嵌入式软件均适用的度量框架；在此基础上，对于具体的实时嵌入式软件应 用可测试性测量过程完成测试性因素度量的选择和测试性因素度量、易测试特性度量以及 可测试性度量的计算。具体实施过程如下(一 )实时嵌入式软件可测试性度量框架构建；1.确定实时嵌入式软件的测试性因素度量；目前国内实时嵌入式软件大多由结构化方法开发，具有结构化、嵌入性和实时性 的特点。结构化方法通常将程序划分为一系列模块，定义模块接口，使用控制流图或数据流 图描述模块的内部处理，因此模块/接口的数目、程序流图的复杂程度等都会影响实时嵌 入式软件的可测试性；嵌入性使得软件对硬件具有很强的依赖性，很多功能都需要软硬件 共同实现，系统特性如系统的接口和输入输出情况等，都将影响实时嵌入式软件的可测试 性；实时性要求系统在规定的总线周期内完成数据的发送和接收，与之对应，实时嵌入式软 件的测试也需要在规定的时间内进行数据的激励和采集，因此一些与时间相关的特性也会 影响到实时嵌入式软件的可测试性。除了上述实时嵌入式软件的独特之处，软件的一股特 征如软件规模、软件需求/设计的表述程度、软件的自测试能力等也会影响到实时嵌入式 软件的可测试性，因此归纳得到实时嵌入式软件的测试性因素度量如表1，各测试性因素度 量的具体定义见表2。表1实时嵌入式软件特点与测试性因素度量对照表
权利要求
一种基于框架的实时嵌入式软件可测试性测量方法，其特征在于包括实时嵌入式软件可测试性度量框架构建和实时嵌入式软件可测试性测量两个步骤，具体地，所述的实时嵌入式软件可测试性度量框架构建通过如下步骤实现(1)确定实时嵌入式软件的测试性因素度量；(2)确定易测试特性度量；(3)度量框架构造；所述的度量框架结构分为三层底层，测试性因素度量集合；中间层，易测试特性度量集合；顶层，可测试性度量；各层之间用连线表示元素之间的关系；所述的实时嵌入式软件可测试性测量通过如下步骤实现(a)确定实时嵌入式软件的测试情况；所述的测试情况包括待测量软件的测试层次、测试类型和测试方法，所述的测试层次、测试类型和测试方法是每一个实时嵌入式软件在开发之前就设定的已知量；(b)测试性因素度量选择；(c)度量计算。
2.根据权利要求1所述的基于框架的实时嵌入式软件可测试性测量方法，其特征在 于实时嵌入式软件的易测试特性有可理解性、可控性、可观察性、测试支持能力、简单性、 可分解性、适用性、可跟踪性和敏感性。
3.根据权利要求1所述的基于框架的实时嵌入式软件可测试性测量方法，其特征在 于所述的测试性因素度量选择的标准如下a.测试性因素度量的测试层次包含待测量软件要求的测试层次或为NULL；b.测试性因素度量的测试类型包含待测量软件要求的某种测试类型或为NULL；c.测试性因素度量的测试方法包含待测量软件预计使用的某种测试方法或为NULL。
4.根据权利要求1所述的基于框架的实时嵌入式软件可测试性测量方法，其特征在 于所述的度量计算具体为(1)测量测试性因素；根据选出的测试性因素度量的定义，从待测量软件的需求、设计和代码中收集相应的 信息，确定各测试性因素度量的取值；(2)测量易测试特性；以影响同一易测试特性的测试性因素度量为输入，根据模糊综 合评价模型计算易测试特性度量；根据测试性因素度量之间的Pearson相关系数r，判断 测试性因素度量是否显著相关，对于显著相关的度量只选取其中的一个进行易测试特性计 算；(3)测量可测试性；以易测试特性度量为输入，根据模糊综合评价模型计算可测试性度量。
5.根据权利要求4所述的基于框架的实时嵌入式软件可测试性测量方法，其特征在 于模糊综合评价模型的计算过程如下(a)单因素评价；首先先确定因素= 1，2，. . . ,n)对模糊集4= “好”、“一般”、4=“差”的隶属函 ■MUM、4伏);然后建立从因素集F到r (L)的模糊映射—r(r>，其中r (L)是评 价集L上所有模糊子集构成的集合，对于任意的因素fi，有fi G F， 由式⑴可得单因素评价集孜=仏而4)=仏石a))，再以单因素评价集双(i =1，2，. . .，n)为行就组成了单因素评价矩阵@，即 权重计算；使用层次分析法计算因素相对评价对象的权重，然后使用特征向量法计算各因素的权 重Wi，i = 1，2，...，11，最后进行一致性检验，力应满足归一性和非负性条件，即 (c)综合评价； 组合各因素的权重K得到一个权重向量ff =( ％,...,%)，i = 1，2，...，n，确定单因素 评价矩阵@和权重向量ff后，通过式(3)得到评价对象的一个综合评价5 :其中
全文摘要
本发明公开了一种基于框架的实时嵌入式软件可测试性测量方法，属于实时嵌入式软件测试技术领域，所述的方法包括实时嵌入式软件可测试性度量框架构建和实时嵌入式软件可测试性测量，具体为首先确定实时嵌入式软件的测试性因素度量、易测试特性度量，构造度量框架；然后确定实时嵌入式软件的测试情况；进行测试性因素度量选择；最后度量计算完成。与现有技术相比，本发明提供的可测试性测量方法基于框架进行，针对实时嵌入式软件不同的测试情况进行，能够得到实时嵌入式软件在不同测试情况下的可测试性；采用模糊综合评价的方式进行计算，不但将原本模糊的易测试特性和可测试性定量化，使之能够进行准确的比较，评价的结果更为全面和准确。
文档编号G06F11/36GK101976222SQ20101053051
公开日2011年2月16日 申请日期2010年11月3日 优先权日2010年11月3日
发明者付剑平, 刘斌, 陆民燕 申请人:北京航空航天大学