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基于模型的測試和驗證工：虹科Reactis

蓋世汽車 2021-06-03 17:34

1 基于模型的測試和驗證工具

基于模型的開發(Model-Based Development)的設計方法以其直觀、快速、高效等優勢，在汽車、航空航天等的基于模型的開發嵌入式控制系統設計中得到廣泛的應用。它不同于傳統的設計方法，不是使用復雜的結構和編程語言，而是使用MBD平臺來搭建各種功能的模塊。通過模塊的仿真工具，可以進行系統測試，產生快速原型等。不僅可以提前和加強測試與驗證，而且可以利用Hardware-in-the-loop仿真方法，實現快速高效的系統動態測試。

傳統方式的設計方法是先設計的硬件系統原型實體，然后進行測試并在后續的設計中不斷改進，但是在硬件階段發現問題很難，而且需要大量的時間和成本。基于模型的設計就是先建立算法模型、物理模型以及環境模型，然后基于MATLAB/Simulink平臺，進行系統測試與仿真，在后續的設計中不斷進行仿真，再用自動代碼創建工具產生實際系統所需的軟件代碼。實際上是將測試提前到了仿真階段，設計制造人員能盡早發現并解決問題。基于模型的設計在最后階段要進行硬件原型測試，主要是為了驗證良好的設計，并不是要找出不良的設計。

Reactis是針對Simulink/Stateflow環境生成的模型文件*.mdl，產生測試用例，進行仿真、測試和驗證的工具。它使得設計工程師不需要等到V模型的右側才進行測試驗證，而是在模型設計階段，即系統結構設計和子系統模塊設計階段就能夠對系統進行測試驗證。在更早的設計階段保證系統的安全性和功能的正確。同時，Reactis高效、高覆蓋度的測試用例也可以用于獨立C代碼的測試，單元測試和系統測試。

Reactis是一款基于模型的測試、仿真和驗證工具。其中包含三個子功能模塊：Reactis Tester——生成精簡高效的測試用例；Reactis Simulator —— 對模型進行仿真測試；Reactis Validator —— 對模型與系統要求的一致性進行驗證。

2 Reactis的主要特點

? 根據Simulink/Stateflow或TargetLink的模型自動創建測試用例

? 用戶可以自定義測試目標

? 用戶可以自定義測試用例的創建準則

? 自動化的測試和驗證功能，更快完成模型和系統的詳盡分析，幫助客戶節約大量的時間和成本

? 支持MC/DC (Modified Condition Decision Coverage)準則

? 提供詳細的覆蓋范圍報告，包括測試集覆蓋到的以及未覆蓋的內容

? 有斷點設置功能，用戶可以單步執行或是選擇以模塊為單位執行

? 與傳統的調試工具界面相似，用戶使用方便

? 附有詳細的例子和教程，可幫助用戶盡快學習并掌握

3 Reactis子功能模塊——Tester

Reactis以其專利的算法，快速生成高覆蓋度的測試用例，并刪除冗余的測試用例。這樣生成的測試用例不僅可以用于模型測試，也可以導出*.m/*.mat/*.csv等格式文件，用于后期的代碼測試，單元測試和系統測試。 Reactis的測試用例生成器可以對已有的測試用例進行擴展，可以隨機生成測試用例，可以根據系統的特定方面，如分支，MC/DC等等進行擴展。如下圖所示：

覆蓋規則包括：Decision, Condition, and Modified Condition/Decision Coverage (MC/DC).

針對Simulink的覆蓋規則：Conditional Subsystem Coverage, Branch Coverage, Lookup Table Coverage.

針對Stateflow的覆蓋規則：State, condition-action, transition-action.

4 Reactis子功能模塊——Simulator

Reactis Simulator使用戶能夠可視化執行Simulink/Stateflow模型。模擬器的用戶界面是與傳統的編程語言調試界面相似，用戶在仿真模型時可選擇單步執行（step-by-step）或者以模塊為單位執行（block-by-block），也可以設置斷點。模擬器還可以

? 在仿真時反向執行

? 可控的重播Reactis Tester創建的測試

? 圖形化顯示不同的測試準則

? 微調Tester產生的測試案例

示意圖：Reactis Simulator提供Simulink模型高級調試環境

5 Reactis子功能模塊Validator

Reactis Validator自動在模型中搜索違反了用戶指定規則的部分，當Validator發現有違規發生，就會自動創建一個測試用例來證明該違規事件，然后就可以在Reactis Simulator中執行該測試，了解事件發生的順序來查找問題的原因。這個工具可以早期發現設計錯誤和不一致之處，并減少了設計審查所需的手工工作。