本发明涉及软件测试技术领域，特别是一种舰船装备软件接口协议形式化建模方法。
背景技术：
近年来，随着舰船装备信息化水平不断提高，舰船装备软件各模块间收发接口报文的信息量越来越大。因此，报文信息交互测试已成为舰船装备软件的主要测试需求。其中，如何根据复杂的接口协议文件，建立被测软件的接口协议形式化模型，准确、高效地表达接口协议规则及要素，已经成为实现报文信息交互测试的主要瓶颈。
现有的接口协议形式化表示方式主要包括有限状态机、马尔科夫链、统一建模语言、使用剖面等。有限状态机(Finite State Machine)，又称有限状态自动机，或简称状态机，用于表示多个状态以及在这些状态之间的迁移和动作等行为。马尔科夫链(Markov Chain)是以统计理论为基础的系统描述模型，可视为具有某种迁移概率特征的有限状态机。统一建模语言(Unified Modeling Language)作为一种标准化的建模语言，能够为开发过程中的面向对象软件提供良好的模型表示。
有限状态机、马尔科夫链和统一建模语言分别从不同角度描述系统行为，单纯根据某一种模型为被测舰船装备软件生成测试用例，所得测试用例的种类和数量通常均有不足。此外，采用有限状态机、马尔科夫链或统一建模语言模型生成测试用例还面临许多其他很难解决的问题，例如：有限状态机的状态空间爆炸问题和多测试单元间的同步问题，马尔科夫链中迁移概率难以确定、对 使用率低而危险性高的重要操作测试不够的问题，统一建模语言模型难以表示复杂控制逻辑的问题等。
因此，提供一种能够有效弥补现有技术缺陷的舰船装备软件接口协议形式化建模方法成为本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种切实可行的舰船装备软件接口协议形式化建模方法。该舰船装备软件接口协议形式化建模方法，可以有效克服现有技术中存在的测试用例生成种类数量少及其他较难解决问题。
为实现上述目的，本发明提供一种舰船装备软件接口协议形式化建模方法，包括如下步骤：
A.收集舰船装备软件典型接口协议；
B.对步骤A收集的所述典型接口协议进行特征分析，获取所述典型接口协议的共同点和规律；
C.通过分析所述典型接口协议的报文之间的交互逻辑，归纳得出所述典型接口的协议规则；
D.对所述典型接口协议的要素进行分析；
E.根据所述协议规则和所述要素进行使用剖面形式化建模并以XML格式存储。
优选的，所述典型接口协议包括作战系统接口协议、平台系统接口协议和航保系统接口协议。
优选的，所述步骤B中对所述步骤A收集的所述典型接口协议进行特征分析的内容包括所述接口协议的组成、类型结构、字段表义、字段长度和数据表 示。
优选的，所述典型接口的协议规则包括触发关系规则、反馈关系规则和同步关系规则。
优选的，所述步骤D中对所述典型接口协议的要素进行分析的内容包括报文总长度、字段内容、数据长度和取值范围。
利用本发明所提供的舰船装备软件接口协议形式化建模方法，通过收集常用的舰船装备软件接口协议文件，分析接口协议的组成、类型、结构、字段表义、字段长度、数据表示等信息的共同点和规律，归纳出舰船装备软件接口协议常用规则，然后遵照这些规则，以接口协议报文总长度、字段内容、数据长度、取值范围等要素为基础，建立舰船装备软件接口协议形式化模型，可以为测试用例和测试数据的生成提供依据。
附图说明
图1为本发明所提出的舰船装备软件接口协议形式化建模方法的步骤示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本发明所提供的一种舰船装备软件接口协议形式化建模方法，通过收集并分析舰船装备软件中典型的即常用的接口协议文件，从中获取接口协议规则和接口协议报文要素信息，在此基础上实现了舰船装备软件接口协议的形式化建模。该方法具体步骤如下：
第一步，接口协议收集。为了对舰船装备软件接口协议进行建模，首先需 要收集典型的舰船装备软件接口协议文件，包括作战系统、平台系统、航保系统等接口协议，当然典型的舰船装备软件接口协议文件并不仅限于上述三种。
第二步，接口协议特征分析。舰船装备软件系统中，应用较为广泛的接口形式包括：以太网接口、串口和CAN总线接口。为此，可分别针对以太网通信协议、串口通信协议和CAN总线通信协议进行分析，以获取不同接口协议在其组成、类型、结构、字段表义、字段长度、数据表示等方面的共同点和规律，当然，如有其他的接口形式，本发明也可对其进行分析后得出共同点和规律。本方法通过对舰船装备软件涉及的以太网通信协议、串口通信协议和CAN总线通信协议等接口形式进行分析，可以归纳出各类接口协议的共同点和规律，包括但不限于通信协议信息、信息传输约定、信息交互格式和信息交互内容等。
第三步，接口协议规则挖掘。通过挖掘舰船装备软件的业务处理逻辑，也就是接口协议报文之间的交互逻辑，归纳出舰船装备软件接口协议规则，如触发关系规则、反馈关系规则、同步关系规则等。
第四步，接口协议要素分析。对舰船装备软件的以太网报文、RS232/RS422/RS485串口报文和CAN总线报文的接口协议要素进行分析，分析内容包括接口协议报文总长度、字段内容、数据长度、取值范围等关键信息，当然入接口协议为其他形式的，本发明也可对齐进行要素分析。本方法中的接口协议要素分析技术能够从接口协议文件中准确识别出各项关键信息，并给出了所涉及字段的表示方法
第五步，接口协议形式化建模。根据舰船装备软件的接口协议规则和接口协议要素，进行使用剖面形式化建模并以XML格式存储。本方法中的接口协议形式化建模技术采用舰船装备软件的使用剖面来描述软件的使用情况，通过一种网状结构表现出各项操作及其发生概率，以及由操作序列构成的使用过程及 其发生概率。
现结合具体实施例对本发明提供的舰船装备软件接口协议形式化建模方法进行描述。如图1所示，本实施例的舰船装备软件接口协议形式化建模方法过程如下：
第一步，接口协议收集，收集典型舰船装备软件接口协议文件，包括作战系统接口协议、平台系统接口协议、航保系统接口协议。
第二步，接口协议特征分析，针对以太网通信协议、串口通信协议和CAN总线通信协议进行分析，以获取不同接口协议在其组成、类型、结构、字段表义、字段长度、数据表示方面的共同点和规律。
对于以太网通信方式，传输层主要采用UDP和TCP两种协议。通过对典型舰船装备软件接口协议进行分析归纳发现，在舰船装备软件中，主要采用UDP协议收发广播信息报文，接口协议由协议标识、版本号、总长度、发方地址、收方地址、序列号、确认号、报文标识、信息单元个数、信息单元序号、信息单元标识、信息单元长度、信息单元内容等字段组成；通过TCP发送重要控制命令及收发文件数据，接口协议由协议标识、版本号、总长度、发方地址、收方地址、信息单元个数、信息单元序号、信息单元标识、信息单元长度、信息单元内容字段组成。
对于串口通信方式，在舰船装备软件系统中主要应用在对数据实时性要求高、数据量相对较小的环境中，接口协议由端口号、波特率、开始位、数据位、校验位、停止位、报文头、数据长度、数据帧内容、结束符等字段构成。
对于CAN总线接口通信方式，在舰船装备软件系统中主要应用在传感器数据传输和综合报警信息上报等情况，接口协议由报文头和具体的数据帧内容构成。
第三步，接口协议规则挖掘。通过分析舰船装备软件系统之间的业务处理逻辑，归纳出舰船装备软件接口协议规则，包括触发关系规则、反馈关系规则、同步关系规则。
舰船装备软件系统之间的业务处理逻辑，也就是接口协议报文之间的交互逻辑，主要包括：基于时间特性、基于反馈特性、基于同步特性的交互逻辑。
第四步，接口协议要素分析，根据接口协议特征分析结果，进一步对舰船装备软件的以太网报文、RS232/RS422/RS485串口报文和CAN总线报文的接口协议要素进行分析，分析内容包括接口协议报文总长度、字段内容、数据长度、取值范围等关键信息。
第五步，接口协议形式化建模，根据舰船装备软件的接口协议规则和接口协议要素，建立形式化模型并以XML格式存储。
综合第三步获得的接口协议规则和第四步获得的接口协议要素这两方面信息，建立舰船装备软件接口协议的使用剖面模型，包括软件的使用者和参与者、功能模块、操作序列、输入输出数据等信息，以描述舰船装备软件的使用情况。在实际工程实践中，一般还需要参照软件代码实现，才能从整体上更准确地掌握软件的使用状况。舰船装备软件接口协议的使用剖面模型以XML文件形式存储，以便解析后用于测试用例生成。
以上对本发明所提供的舰船装备软件接口协议形式化建模方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。