（计算机软件与理论专业论文）基于tcl的逻辑仿真测试平台的设计与实现.pdf

埔卜t e l 的逻轴 仿真测试、r 的垃计1 ，实现 摘监 摘要 目前在丌发网络设备的犬规模数字系统过程中，仿真验证阶段自动化程度不 高，以至投入的人力大、产品开发周期k 。各个网络设备公司都在探索自己的一 套仿真测试方法，没有公丌的、高效的姚范可供使用。本文针对上| 述情况，提出 了a t m 、【p 、s d h 领域内的，- i t 基于t c 】的逻辑仿真测试平台的总体设计方案， 并分别在u n i x 和w j n d o w s 两个操作系统平台下玎发实现。这个测试平台具有通用 性，适合多种逻辑业务的自动化仿真测试。仿真测试时，测试平台由仿真软件启 动，两者交互通讯，共同完成逻辑业务的仿真测试。激励数据的自动化动态生成 和分析验证的自动化进行，使得整个仿真过程高度自动化。 本文的主要工作包括以下几个方面： 1 分析了逻辑仿真测试中的协议测试问题，引入了基于t c l 的协议测试方 法。 2 阐述了测试平台的设计思想，设计了测试平台的总体框架。测试平台的 核心设计思想是，丌发具有通用性的测试平台，实现仿真测试的高度自 动化。 3 设汁了基于t c l 的协议报文构造器。所有激励模块都是通过报文构造器 产生激励报文。报文构造器支持一系列协议标准的报文和信元的构造， 支持错误报文的构造。 4 在激励模块部分设计了两种端【_ 】类型的报文调度算法。通过报文调度， 可以动态产生报文或者信元。报文调度还支持非常重要的报文乱序功 能。这就很好的仿真了实际的网络环境。 5 详细的介绍了结果分析验证原理，实现了结果分析的自动化。 6 分别在w jn d o w s 和s o l a r i s 2 7 下，丌发了测试平台，并通过验收。 关键词：逻辑仿真测试平台；仿真测试：逻辑业务；激励模块：分析模块；t c l 中国科学技术大学坝b 学位论立 ! ! ! ! 型塑墅塑! ! 塑塑：鬯墼蔓! 型坐竺! a b s t r a c t 1 1 hl 、 。【irl v 、ir lth epr o c ( 、h n0 i f l c v 、1 ( ) p in g lh r g cn c h i ，t i ig ii ，1 1s v s t o m ， th c 、f ) h “一c “1 1 ( ) 辑 i m l l i h ti ( 1 n “f l f it o s ii f l 誓 l 弋i ) 0 0 i 【_ 。姓l t g l l ；t tl c t i w i t i e l l r ( 、_ fjji jnr i r ) r ( 、j i b o fr 1 1 d 。l b it o i t g , p r o d u cc c l e v c i o p m c ，n lc ) l 、ii ( 1 , l a n u l 。l “1 1 l ( 、isw h op r o d u c em e iw ( f kd e v ic e ne x p i ( ) i e ih c iro w mr i l el h o d io c ( 1 l k i t u _、i m l 1 ；n i o rl c ：- , l 1n g 、i l t ! i 。l 、n ) o p e nm i l lh i g ho il c ie r e 一l a n d rl r d le c hr l o l d g y a i m i n g i ilt h e il u a t j ( i r l ，i h i d ls s e rl t io ri ) ul sc o r w a r d e t d e s g no faj 1 c i b a s e dp l a t f o r mf o rj 0 9 1l x i m l l l r i t i o na n dt e s lin gw i t h i nt h e f 1c l d fa t 。l pa n ds d l 。a c c a r d n gl ot h ed 。s t g n ，e ( t e v e l o od i i f 。 一e t h , v 。r s i ( ) l l s ( ) rt h ep 1 挂lr ( mu n d e ru n i xa n dw in d c ) s f 1 i is 乏l 】l p u r p o s ep lr l ( r o r m c a nc o n d u c ts i m u l 觚i o nt e sl ir i g ( l l j t o m a t ic a l l yf o rm a r l y 1o g i cp r o j o c t s t h e o t a ty o r mi sc a i e db ya ne m u l 秘“ ra n dc o o p t a i e kw it h lei nl e s t l n g 【n g i ( ： p r oi e c t s j t i st h ea u t o m a t i z a t i o i o f p r o d u c i n g s t i m u l a t i n g ( i l 。l an ( j v n l ；c h i li n g 【) l 1 t p uc d a t at h a tm a k e s3 l i o i i k i t ic t e s t i n gp r o c e s s l h is 1 ls s e t a t j o nc o t 、s i s t 5e l s c y c t 。t 口 i fl so fw e t kd sf o l l 。w s ： 【) a r i a 【y z et h ep f o b fe l l lo f p r o t o c 0 1t e s t ir i g f 1t h ep f o c e s so f o g ic s i m u l a t i o nt e s t i n ga n da d o p tt h ep r o t o c o il e s t in gm e t h o db a s e do d 。k 卜 2 ) in i ( ) 【j l i c et h e d e s i g n d e a o f 、t h e p l i l o r r i l b r in gf o r w w d c c h t o c ed e n i g no f th ep 】。“i o f m ，川je ? ( ：( ) r ejd e 。o j l d e s i g n i8 t o 乩c h ie v t , j a l il ( 1 m n l i cs j m l i i n t i ) n t 。t ：n gn n dg o n e r 【u s a g t o ( t h e p i a lr o r m ：j ) o e s i g n a n d jm f ) l o m o r t i cj _ b a s e d p a c k e c g e d e f # 1 t o fm o d u l e 队r o r y l i i n u | 、t in gm d u e p io d u ( ep “k o tso i nt h em o ( u ip 1 t x i l 口p ( 、f t s m tl k in g i ) a c k e t s ( ) f c o iis o 【m a n yp i o t o c 0 1s ，il l i s oc i ：h i r i d k o w f o r l g p m k el s 4 ) d e s i g nt h e 。l l g o v j t h m 、 d t v c k e t s c h e d u l c r ， 、h i s a l g o t ( t k m j i f = i ：j 水人顺j j 学位 史 v 堆_ f l c 】的逻辑仿真测试、卜台的设计l j 实现 s u p p o r t sp r o d u c i n gp a c k e t si nd y n a m i cw a y p a c k e ts e h e d u l e ra 1s o f u lf i sa ni m p o z t a n tf u n c t io nt h a tist os e n dp a c k e t si nd i s o r d e r t h u st h es i t u a t i o i lo ft h er e a ln e t w o r kc a nb es i m u l a t e d 5 i n t r o d u e et h ea u t o m a t i ct e c h n i q u eo fo u t c o m ea n a l y s is ，w h i c h is t h ek e yt ot h ea u t o m a t i z a t i o n0 f l 。g i c s i m u l a t i o nt t r l dt e s t i n g 6 d e v e l o dd if f l e r e f i tv e r s i o n so t h e p l a t f o r m u n d e rw i n d o w sa n d s o l a r - i s2 7 w hic hh a v eb e e nc h e c k e da n da c c e p t e d k e yw o r d s ：p l a t f o r mo fl o g i cs i m u l a t i o na n dt e s t i n g ：s i m u l a t i o i l ：l o g jc p r o j e c t ：s t i m u l a t i i l gm o d u l e ：a n a ly z i n gm o d u l e ：t e l 中国科学技术大学厩士学位论文 v 肚t f c i 的逻 i ： 纯豇测试r 台的啦汁扣穹观鹅一章0 l 击 1 1 研究背景 第一章引言 当前设计大规模数字系统的最新的、最先进的设计方法，就是采用硬件描 述语言 i d l ( h a r d w a r ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) 为设计手段的高层次设计方法。 个数字系统用硬件描述语言描述出来之后，需要对其进行仿真测试，这是整个 系统开发的重要一环。 这里的逻辑指硬件描述语言描述的数字系统。一个具体的逻辑项目也叫逻辑 业务。文中的逻辑仿真测试平台，就是针对a t m 1 2 、i p 3 、s d h 4 领域内 的逻辑业务测试设计的。目前这些逻辑业务包括千兆以太网总线接口g m i i 5 ， a t m 信元总线接口u t o p i a l l 1 和u t o p i a h 2 2 ，光网络s d h 等。 以前仿真测试多使用文件交换，但是文件交换存在限制，难以实现自动验 证。使用文件传递数掘，仿真模块无法得到发送报文的当前时间，也就无法计算 发送速率，从而调整激励的产生。对于多端口，存在的文件数目太多。不仅如此， 分析逻辑发出的数据时，几乎对每个逻辑业务都需进行专门的分析验证部分的开 发。上述这种测试方式弊端很多：激励产生的数据是静态的，有限的，不能很好 的模拟逻辑运行的实际环境；分析部分开发的重复部分比较多，但又很难重用； 整个仿真过程时时需要测试人员的参预，自动化程度低。 对于上述仿真测试过程的种种弊端，我们迫切需要研究新的仿真测试技术， 以改进低效率的局面。目前，各大网络设备公司都在研究探索这方面的新技术， 在业界还没有公开高效的测试规范形成。我们设计的仿真测试平台是在这个领域 做的一点探索和创新。 1 2 本文的主要内容和贡献 本文首先分析了逻辑仿真中的协议测试问题，引用了基于t c l 的协议测试 技术。接着详细叙述了整个仿真测试平台的设计思想、框架结构、组成模块、激 中国科学技术人学硕士学位论文 i 肚十r c l 的逻辑仿真测试、f t 台的设计t j 实现第一章引占 励产生原理、结果分析验证原理和仿真测试过程。重点讲述了激励产生原理和结 果分析验证原理。前者包括基于t c l 的协议报文构造器和报文调度算法，后者涉 及多个模块的即时检查和后期检查等内容。根据这个设计，实现了整个仿真测试 平台的各个模块，包括主控模块、数据库模块、c p u 模块，多个激励模块，多个 分析模块以及报文构造模块。由于总体设计要求仿真测试平台实现与操作系统平 台无关，所以我们分别丌发了w i n d o w s 和s o l a r i s 2 7 的测试平台版本。测试平 台得到了用户的好评，实践表明，测试平台明显的提高了逻辑仿真测试的效率。 1 3 本文章节安排 本文的内容安排如下： 第一章引言，介绍仿真测试平台的研究背景，研究内容和论文的结构。 第二章介绍了逻辑仿真中的协议测试问题，引入了基于t e l 的协议测试技 术。 第三章阐述了测试平台的设计思想，提出了仿真测试平台的总体框架结构， 介绍了各个组成模块。 第四章详细介绍了测试平台的激励产生原理，包括报文调度算法和基于t c 的协议报文构造器。 第五章详细叙述了结果分析验证原理。分析验证由各个模块分别承担一部 分任务，分为即时检查和后期检查两种。 第六章介绍了仿真测试的工作过程，给出了仿真测试的测试结果表示和典 型仿真测试用例。 第七章总结和展望 中困科学技术大学硕士学位论文 攮f + r c i 的逻辑仿史测试r 白的垃计1j 实现 第一孥逻辑仿真中的饥泌删试 第二章逻辑仿真中的协议测试 本文的逻辑仿真测试主要针对a t m 、i p 、s d h 领域内的逻辑、i p 务，其中涉及 到相当多的协议测试内容。本章简要介绍了逻辑仿真测试，对逻辑仿真中的协议 测试内容做了概述，并引入了基于t c l 的协议测试技术。 2 1 逻辑仿真测试 2 1 1 逻辑业务 测试平台的开发旨在提高逻辑业务仿真测试的效率。本文所述的仿真测试是 这样进行的：逻辑在仿真器中( 如m o d e l s i m 等) 执行，在仿真过程中，逻辑不 断接收外部( 仿真测试平台) 的报文流作为激励数据，在经过一定的处理后，逻 辑从一定的端口发出报文数据，测试平台通过分析这蝗报文数据，来确定逻辑的 行为是否正确。测试平台主要负责产生激励数据并分析逻辑的输出，具体而言就 是平台产生正确的或错误的报文激励数据，输送给逻辑，并对逻辑发送给平台的 报文流输出进行分析。 每种逻辑业务对激励的要求是不一样的，激励数据基本上可以分为三类：报 文类，毽、信元类型和数据流类型。报文类型如g m i i 总线接口，信元类型如 u t o p i a l l 总线接口，数据流类型如s d h 。同样，对于逻辑端口出来的数据也对 应分为报文、信元和数据流三种类型，我们需要平台对这三种类型的网络总线数 据形式都能加以验证，以实现平台的通用性。 2 1 2 仿真软件介绍 在逻辑的仿真测试中，仿真软件是测试的主要工具。测试平台与仿真软件 配合使用完成逻辑业务的仿真测试。我们用的仿真软件是m o d e l s i m 。m o d e l s i m 是m o d e lt e c h n o l o g y 公司开发的用于逻辑设计中v 1 d l 语言、v e r i l o g 语苦以及两 语言混合仿真工具，该仿真工具以界面友好操作方便、功能强大而在e d a 领域 中凰科学技术大学颤l ：学位论史 璀，一t e l i j 勺逻辑仿真删试卜竹的改计j 实现 罅一静逻辑仿真- 1 ，f l 勺腓议谢试 得到越来越广泛的应用， d c a n d a n c e 公司的王牌仿真工具v e r il o g x l - - 样，m o d el t e c h n o o g y f 籍m o d e i sl m 的不断推广跻身几大e d a 公司行列。 m o d e s j m 是完全基于t c l t k 语言的仿真工具，u n jx 和w in d o w s 版小操作堪本 雷同。m o d e ls i m 能工作于批处理模式、命令行模式f e i o u i ( 图形操作接i 1 ) 模式。 批处理模式通常用于凹归测试，命令行模式和批处理模式基本帽同( 用，1 界面并 不出现) ，唯一的界面是命令操作台窗口。用户图形操作接口模式既能接收命令 输入又能接收图形输入。m o d e l s i mv h d l 支持t 雕1 0 7 6 1 9 8 7 f 6 、1 0 7 6 1 9 9 3 7 、 l1 6 4 1 9 9 3s t a n d a r dm u l t i v a t u e l o g i cs y s t e m f o rv h d l i n t e r o p e r a b i li t v 8 和1 0 7 6 ，2 1 9 9 6s t a n d a r dv h d lm a t h e m a ti c a lp a c k a g e s s t a n d a r d s 9 ；m o d e ls i mv e r i l o g 是基于i e e e s t d1 3 6 4 1 9 9 5s t a n d a r dh a r d w a r e d e s c r i p t i o nl a n g u a g e b a s e do nt h ev e r lt o gh a r d w a r ed e s c rl p t i o n l a n g u a g e 1 0 。 可以用m o d e s i m 来完成三个级别的仿真： ( 1 ) r e g i s t e rt r a n s f e rl e v ej ( r t l ) 级。在这个级别上，可以验证语法和基 本的逻辑功能。 ( 2 ) 功能仿真。这个级男嘶仿真发生在综台完成后，布局布线前的一阶段。 主要用于验证逻辑在综合后的功能是否f 常。 ( 3 ) 门级仿真( 时序仿真) 。它发生于设计已在特定的f p g a 器件上实现了布局 如线后，延时的信息会加入进来，需要厂家布局布线工具提供s d f ( s t a n d a r d d e l a yf o r m a t ) 格式的文件。 2 2 基于t c i 的协议测试 2 2 1 协议测试简介 协议测试理论是执议工程学的一个重要分支。研究协议测试理沦的原因在于 一个标准化的协议并不能确保该【办议的实现之| 1 _ l j 能够成功的进行通信a 这是因为 协议标准目前基本上是使用自然语言描述的，实现者对于协议的不同理解会导致 不同的协议实现，甚至有时会是错误的实现。因此需要一种有效的方法来对协议 实现的正确性和有效性进行判别，这便是“协议测试”。实际上，协议测试是试 中网科毕技术大学颂l ：学位论史 簪十r c i 的逻 | ： 仿嶷测试、r 矗改； 1 0 姿现 第一学逻蛳仿真中f l 勺脚| 义测试 图通过实验的方法找出错误的过程。在协议测试过程中既要模拟协议实现i r 常t 作的情况，也要模拟异常使用的情况：既要模拟协议实现单独运行的情况，也要 模拟协议实现之间互相通信的情况。这样爿能确信在任何情况下系统的币常工作 状况。由于对一个系统进行无穷尽的测试是不现实的，所以测试并不能保证一个 协议实现的完全f 确性，即测试只能表明“存在错误”，而不能证明“不存在错 误”。这是协议测试的基本出发点。 协议测试是从软件测试的基础上发展而束。一般的软件测试可以分为功能测 试和结构测试两种。结构测试又称为“白盒测试”，它是基于一个软件的内部结 构进行的测试，其目的是通过执行每条语句、遍历程序的各个分支来检查整个程 序代码的正确性。与此相反，功能测试只是依据软件的说明对从外部可以观察到 的软件功能进行测试，所以也称之为“黑盒测试”，即被测试系统被看作个黑 盒，仅仅通过观察外部行为来确定软件的功能实现，而不涉及程序的内部结构。 功能测试的目的是根据软件的说明确定软件实现是否达到了要求，因此预先要有 一一个简洁明确的软件功能澄明。协议测试属于功能测试，即黑盒测试。 2 2 2 逻辑仿真中的协议测试问题 一份通讯协议标准往往都是用自然语言叙述的，协议元素一般有血项 i i ： 1 ) 协议提供的服务( s e r v i c e ) ； 2 ) 对协议运行环境的假定( a s s u m p t i o n s ) ； 3 ) 用于协议实现的消息词汇( v o c a b u l a r yo fm c s s a g e s ) ： 4 ) 每个消息的编码( e n c o d i n g ) ； 5 ) 保证消息交换一致性的过程规范( p r o c e d u r er u e s ) 逻辑仿真中的m 议测试问题主要涉及协议元素中的3 4 两项内容。在逻辑 仿真测试中，需要对逻辑的协议报文处理功能进行验证。逻辑业务要求激励产生 能够支持多层协议的报文构造，包括f 确报文和错误报文的构造。对逻辑发出的 报文数据，要对其坍议正确性进行验证。完成上述功能需求，必须要熟悉大量的 协议标准，尤其是标准中的消息词汇和消息编码这两个协议元素。 目前要求激励产生能支持二二层的以太网、m p l s 1 2 、8 0 2 i q 1 3 ， i p o a 1 4 ，p p p 1 5 、a r p 1 6 、r a r p 1 7 ，三层协议支持i p 、i g m pe 1 8 、i c m p 1 9 ， 中国科学技术人学顾i ：学位论史 堆十r c l 的逻辑仿真测试，r 矗的世汁1 0 实现第二章逻辑仿真中的坍 义测试 四层协议支持t c p 2 0 、u d p 2 1 。支持a a ，5 1 4 适配协议和标准a t m 2 2 信元的 构造。用户能够控制报文各字段的生成，包括构造一些异常报文。同样，结粜分 析验证部分也要相应提供对以上协议标准的支持，能够解析正确的脚议报文。验 证其协议币确性。 测试平台采用了基于t c l 的协议测试技术。这项技术非常适合趴议搬文的产 生和报文的分析验证，在实际应用中取得了很好的效果。 2 3t e l 语言 f c l ( t o o lc o m m a n dl a n g u a g e ) 是种简洁高效的解释脚本语占 2 3 ，它其实 是指两样东西：一种脚本语言，以及该脚本语言的解释器。该解释器可以很容易 地嵌入到应用程序中。t c t 最初的构想是希望把编程按照基于组件的方法 ( c o m p o n e n ta p p r o a c h ) ，即将程序分割成一个个小的，具备一定“完整”功能的， 可重复使用的组件。不同的组件有不同的功能，用于不同的目的，并可为其它的 应用程序所利用。当然，这种语言还要有良好的扩展性，以便用户为其增添新的 功能模块。t e l 是一种可嵌入的命令脚本化语言( c o m m a n ds c r i p tl a n g u a g e ) 。“可 嵌入”是指把很多应用有效、无缝地集成在起。“命令”是指每一条7 r c l 语句 都可以理解成命令加参数的形式： 命令 参数1 参数2 参数3 参数4 参数n 脚本化是s n t c l 为特殊的，特定的任务所设计。但从现在角度看，可以蜕t c l 是 一种集c 语言灵活强_ 尺的功能与b a s i c 语高易学高效的风格于身的通用程序 设计语言。 2 3 1 为什么要使用t c i 作为一种脚本语言，t e l 与其他的u n i xs h e l l 语言，如b o u r n es h e 儿( s h ) 、 cs h e l l ( c s h ) 以及p e r 类似。s h e l 】程序可以用于执行其他的程序。它们提 供了足够的可编程特性( 变量、流程控制和过程) ，以便将现有程序组装成符合 我们需要的复杂的脚本程序。 t e l 解释器可以很容易地添加到应用程序中，这种能力将它与其他的s h e l l 中圈科学技术人学 碰i ：学位论文 堆十1 u 的逻齄 仿真测试卜台的驶汁，实观 第r 二章逻辑仿真中的胁泌l 舅i | 试 语占区分丌来。t c l 扮演了一种扩展语言的角色，用束配置和定制应用程序。我 们没有必要再去为自己的新应用程序发明一种命令语言，或是费力为自己的工具 提供某种用户可编程特性。我们可以通过添加个t c l 解释器，来将自己的应用 程序组织成一组操作原语，并使用这些原语柬构造最符合用户需求的脚本程序。 t c l 的c 函数库拥有清晰的接口而且便于使用。该函数库实现了基本的解释 器，它有一套实现变量、流程控制和过程的核心脚本命令，而且还有一组用来存 取操作系统服务以及运行其他程序、存取文件系统和使用网络套接字的命令。t c l 和7 【_ k 提供了一台可以在0 n i x 、w i n d o w s 和m a c i n t o s h 环境中可移植的“虚拟机”。 因为应用程序可以定义新的t c l 命令，所以t c l 虚拟机是可扩展的。这些 命令与应用程序所提供的c 或c + + 过程关联。结果应用程序就分割成一组用编 译语言编写的原语，并输出成为相应的t c l 命令。使用t e l 脚本程序可以将这些 原语组装成完整的应用程序。脚本语言层可以存取与s h e l l 类似的功能以运行其 他的程序，可以存取文件系统，还可以直接通过自己定义的t c l 命令来调用应用 程序中编译的代码部分。此外，从c 编程的层面上来说，还可以调用t c l 脚本程 序、设置和询问t c l 变量，甚至跟踪t c l 解释器的执行。 还有很多语言可以作为+ r c l 的扩展语言，比如v i s u a lb a s i c 、s c h e m e 、e l l s p 、 p e r t 、p y t h o n 和j a v a s c r i p t 等，我们可以依照不同情况进行选择。t e l 拥有简 单的结构，而且还有些地方类似于c 语言，可以通过编制c 过程来增添新的t c l 原语。t c l 非常易学，许多用户使用t a l 在很短时间内就完成了相当难度的项目， 并且他们以前没有接触过t c l 2 3 。 2 3 2t e l 和c 语言的接口 在应用程序中内嵌t e l 内建的t c l 命令和t c t 扩展的特殊应用命令可以在单独的编程环境中使用， 也可以嵌入到应用程序中。一个程序员需要做的仅仅是编写特殊应用的命令：内 建命令提供了足够的可编程性和扩展性。图2 一l 显示了t c l 和应用程序其他部分 的关系。为了使用t c l ，应用程序首先产生一个称为解释器( i n t e r p r e t e r ) 的对象。 一个解释器由一组命令集，变量绑定和一个命令执行状态组成。这是大多数t c l 库操 乍的基本单元。一旦应用程序创建了一个解释器，就可以用 中衙科学技术大学硕士学位论史 毕于k l 的逻辑仿真测试、p 竹的墩计，实现 第_ 二章逻辑仿真中的卧议测试 t c l _ c r e a t e c o m m a n d 过程使用用户自定义命令来扩展解释器： t c l c r e a t e c o m a n d ( t c l i n t e r p in t e r p ，c h a rn a m e ， t 叫一c m d p r o cp r o c ，c 1 i e n t d a t ac li e n t d a t a ) t c f 应用程序 广一一一一一一一一一一一一一一一一1 广一一一一一一一一一一一一一一一一一1 图2 1t c l 对命令的分析过程 每次调用t c lc r e a t e c o m m a n d ，它就会把命令名字n a m e 和完成这一命令的 过程p r o c 联系在一起，并通过c l i n e t d a t a 可以把任意字符串值传递给实现过程。 在创建用户自定义命令后，应用程序进入一个主循环，此循环等待命令并把命令 传递给t c l e v a l 过程去执行： i n tt c l e v a l ( t c l i n t e r p * i n t e r p ，c h a r * c m d ) t c le v a l 过程分析传给它的c m d 参数，在命令名字表中查找此c m d ，找到后就 调用和这个命令名字相对应的过程。所有的命令，不管是内建的或是用户自定义 的，都是用这样的方法调用。 一个t c l 命令过程返回两个结果给t c l e v a l ：一个整型的返回值和一个字符 串。返回值作为过程的返回值返回，字符串则存储在解释器中。t c l e v a l 返回同 样的值和字符串给它的调用者。通常返回值是t c l o k 而字符串则包含了命令的 返回值。如果在执行命令中发生了错误，则返回值是t c l _ e r r o r 而字符串包含了 发生错误的条件。表2 - 1 列出了返回值和返回字符串。命令c a t c h 可以用来捕捉 中固科学技术大学硕士学位论文 甚十n j 的逻辑仿真测试、卜 ； 的l 世计0 实现 第二章逻辑仿真中的拂i ；【测试 t c i 一e r r o r 的返回，它的参数是要执行的t c l 命令，它把命令传递给t e l e v a l 柬 执行，但总是返回t c l o k 。如果错误发生了，c a t c h 命令会捕捉到从t c l e v a l 返 回的t c l e r r o r ，并把错误信息保存到t c l 变量e f f o f 中，返回t c l o k 给它的调 用者。 表2 - 1t e l 命令过程的返回值 以下是应用程序内嵌t c l 的典型程序结构。 # i n c l u d e # i n c l u d e m a i n ( i n ta r g c ，c h a r + a r g v ) t c l _ i n t e r p + i n t e r p ； i n tc o d e ； i f ( a r g cf - 2 ( f p r i n t f ( “u s a g e ：sf i l en a m e n ”a r g v o ) ；e x i t ( 1 ) ； i n t e r p = t c l c r e a t e i n t e r p o ； 丰创建解释器4 c o d e = t c l _ e v a l f i l e ( i n t e r p ，a r g v 1 ) ； i f ( + i n t e r p 一 r e s u l t ! = 0 、p r i n t f ( “s n ”，i n t e r p 一 r e s u l t ) ； i f ( c o d ep t c l _ _ o k ) e x i t ( 1 ) ； e x i t ( o ) ； ) 对t c l 命令的扩展用法 c 语言很容易就能对t c l 的命令进行扩展，而且个用c 实现的命令比相应 的t c l 过程执行效率更高，还能实现用t c l 不能实现的功能。以下是对t c l 命令 进行扩展的典型程序结构。 # i n c t u d e 中国科学技术大学呗士学位论文 ! 型二型- 窒里兰塑笪皇型苎! 垒堕坠! ! ! 茎些 兰三里望塑堕壅! 塑坐坚型堕 p 声明用户定义的命令过程 i n tr a n d o r n c m d ( c l i e n t d a t a c l i e n t d a t a ，t c l i n t e r p + i n t e r p ， i n ta r g c ，c h a r + a 唱v j ) ； m a i n ( i n ta r g c ，c h a r + a r g v 1 ) t c l m a i n ( a r g c ，a r g v ) ；e x i t ( 0 ) ； ) p t c l a p p l n i t 出t c i - m a i n 调用。+ i n tt c l a p p t n i t ( t c l i n t e r p + i n t e r p ) t 初始化tci + i f ( t c l i n i t ( i n t e r p ) 22t c l e r r o r ) r e t u mt c l e r r o r ； + 注册用户自定义命令+ t c l c r e a t e c o m m a n d ( i n t e r p ，r a n d o m ”，r a n d o m c m d ， ( c l i e n t d a t a ) n u l l ， r t c l _ c m d d e l e t e p r o c + ) n u l l ) ； + 定义起始文件+ t e l r e f i l e n a m e2 “ m y a p p t c l ；r e t u r nt c l o k ； + r a n d o m c m d 这是r a n d o m t c l 命令的实现+ i n tr a n d o m c m d ( c l i e n t d a t a c l i e n t d a t a ，t c l _ i n t e r p + i n t e r p ，i n ta r g o ，c h a r + a r g c ) ( + 此处为具体实现+ ) 2 3 3t e l 的库管理 由于仿真测试平台是基于t c l t k 开发的，几乎每个模块都是一个t c l 扩展 模块，这涉及到t c l 的库管理机制。 成组的t c l 命令保存在库中并组织成软件包。当一个应用程序使用库中的命 令时，t c l 会自动地加载相应的库。库将有用的t c l 过程集组织起来以便可以让多 个应用程序来使用。一种组织大型应用程序的方法就是划分为一个短小的主脚本 程序以及包含支持脚本的库。t c l 可以很好的支持这一方案。这种方案的好处就 是在于启动应用程序时，并不需要加载所有的t c l 代码。这样一来，应用程序启 动迅速，而且在存取新功能时，实现它们的代码可以被自动加载。 通常，库中的每个文件都向软件包提供一个特定的版本号。软件包还可以与 中国科学技术大学硕士学位论文 1 0 捧于t c ) 逻辑仍真测试f 竹豹改汁t t 实现 第二帝逻辑仿真中的协义测试 共享目标代码厍起工作，这些目标库以编译代码来实现t c l 命令。一个软件包 可以有脚本与目标文件组合提供。应用程序指定它们所需要的软件包，于是库就 会被自动加载。 2 3 。4t k 基础 仿真测试平台各个模块的图形界面，是用t k 开发的，下面简要介绍一下t k 的基础知识。 t k 是一个x 窗口系统下的工具集，它与其它x 工具集类似，也是由一套c 库组成的，主要功能包括以下几个方面：图形部件、窗口层次、事件绑定、位置 管理、选择机制、聚焦控制。下面分别介绍各个功能 2 4 。 图形部件：构建图形界面的各种元件，每一种元件对应于一条t k 命令，如 按钮( b u t t o n 命令) 、输入栏( e n t r y 命令) 、菜单( m e n u 命令) 等。命令附 带的参数决定图形部件在显示时的层次关系、名字和主要属性( 如按钮上的 文字) 。各部件按分类组织，同类部件具有相似的属性，在受到针对类的操 作时+ 同类中所有部件均受到作用。 窗口层次：运行w is h 时会出现一个空的窗口，这就是根窗口。由图形部件命 令生成的各种部件本身是一个个独立的小窗口，它们按树型结构从根窗口向 下展开。这种层次结构既构成窗口之间的隶属关系，又成为窗口名字的依据， 将作为程序中引用、修改和控制的代号。 位置管理：在t k 体制f ，由位置管理器( g e o m e t r ym a n a g e r ) 来安置各个部 件在屏幕上的位置，它总是以一个部件作为父辈，其他部见都作为子辈。父 辈几乎总是一个框架或容器，子辈部件在这个框架中以“洞模型”算法决定 位置，也就是每放进去一个部件就占用一定的空间和一个边，以后放进去的 部件只能放在剩余的空间和边中，洞就是指剩余的空间和边。 事件绑定：将来自x l l 窗e l 系统的事件与特定的图形部件相链接。绑定的顺 序是：先全局，如指定a 1 1 参数，则一旦事件发生，所有图形部件均受到影 响；再到类，只对某一类的图形部件起作用：最后是某个部件。绑定由b i n d 命令来具体实现，分别确定各个部件要对那些事件做出反映，如何处理事件。 聚焦控制：先由x 1 1 窗口系统将鼠标或键盘事件传给根窗口，再由t k 的f o c u s 中国科学技术大学硕i ：学位论文 培于t c l 的逻辑仿真测试、p 台的改计q 实脱 第二章逻辑仿真中的协议测试 命令将事件传达到根窗口下的某个部件，常用于控制输入和规定操作步骤。 选择机制：x l l 窗口系统下应用之阳j 交换信息的一种方法。由t k 命令 s e l e c t i o n 和c l i p b o a r d 来完成两种具体模式：前者先由应用定义可以交换 的信息，再由其它应用通过发请求来寻找并获得有关信息；后者是一种暂存 机制，存放着刚被删除的信息，可用粘贴方式转至其它应用中。 t k 提供了一整套基于x l l 窗口系统的应用开发命令集 2 5 ，通过这些命令访 问x l l 的资源，调用x l l 的底层库函数x l i b 。开发者不需要了解x l l 服务器与 客户之间交互的过程，也不必在脚本中考虑x 11 的初始化、资源管理、回调函数 等细节问题，大大降低了图形界面应用的开发难度和复杂性。 中国科学技术大学硕士学位论文 媾ft e l 的逻辑仿真删试乎白的改计1 0 实现 第三章仿真测试卜台总体设计 第三章仿真测试平台总体设计 本章首先阐述了仿真测试平台的设计思想，继而提出了测试平台的总体框 架设计，并简要介绍了各个组成模块。测试平台采用t c l t k 作为主要实现工具， 开发了u n i x 和w i n d o w s 两种操作系统下的版本，实现了测试平台与操作系统无 关。 3 1 设计思想 3 , 1 1 基于t c l 的报文构造器设计 逻辑仿真测试平台的提出，是针对a t m 、i p 、s d h 领域内逻辑业务的仿真测 试的。这种仿真测试，有很大一部分内容是对逻辑的协议正确性处理功能的验证。 完成逻辑的协议正确性处理功能的验证，必然要求仿真测试平台支持产生强大的 报文激励数据。 本文借鉴基于t c l 的协议测试技术 2 6 ，设计了基于t c l 的协议报文构造器， 作为激励产生的引擎。基于t c l 的协议报文构造具有如下优点： 1 ) 强大的协议报文构造能力。将西议报文的构造和解析过程，设计成命令形 式的t c l 扩展过程，最后的到一些列扩展命令。这些扩展命令可以灵活方便 的构造正确的或者错误的协议报文。报文的解析过程也对应一系列的扩展 命令，可以解析正确的报文。 2 ) 执行效率高。虽然t c l 是解释执行，但主要的执行时间都是在t c l 的扩展过 程中，而t c l 扩展过程是c 语言经过编译之后的二进制码。 3 ) 可以由简单的扩展命令，组合成复杂的脚本过程。扩展命令可以单独使用， 也可以在脚本层进行组合。t c l 是一种具有c 语言灵活性的编程语言，很容 易编写复杂的脚本过程 中国科学技术大学硕士学位论文 尽十k j 的逻： i 仿真测试t 卜台的没汁0 实现 第三带仿真删试、p 台总体砹计 3 1 2 测试平台的控制模块线程设计 测试平台的主程序称为测试平台的控制模块，有两个线程：窗口界面线程， 。j 仿真器侧p l i ( p r o g r a m m i n gl a n g u a g ei n t e r f a c e ) 【2 7 】) 程序通讯的线程。后 者同时负责测试脚本的解释执行，这里把它叫做主线程。 需要探讨的是，在主线程里如何实现测试脚本的执行。测试脚本里有两个 特殊语句需要考虑，一一个是o n b r e a k ( 脚本的事件处理子程序) 语句，该语句定 义了一个t c l 子程序。另一个是r u n ( 用于启动控制模块的事件线程，脚本解释器 进入等待) 命令。当执行r u n 命令后，就暂停其后的脚本的执行，主线程开始等 待仿真过程中p l i 程序发送的消息，当某一个激励模块或分析模块达到特定条件， 向主线程发送消息有两种消，g o k n o t e 和e r r o r 。主线程判别消息类型，如果是 o k n o t e ，e r r o r 这两种消息，就解释执行o n b r e a k 语句( 传递的参数有消息类型， 模块名) 。如果是e r r o r ，o n b r e a k 语句中应该执 f s t o p 命令：如果是o k n o t e ， 判断是否是预定端口，如果是，则o n b r e a k 语句中应该执行r e s u m e ( 在o n b r e a k 语句中使用，使r u n 命令退出，并执行脚本中r u n 命令的后续命令) 脚本