（计算机科学与技术专业论文）基于autosar的车灯和雨刷系统一致性测试研究.pdf

c o m p u t e rs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y i n t h e g r a d u a t es c h o o l o f h u n a nu n i v e r s i t y s u p e r v i s o r p r o f e s s o rk u a n gj i s h u n m a y , 2 0 1 1 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名：王德态、 日期：励年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇 编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“4 ) 作者签名： 导师签名： 王倦志 卵卟 日期：沙f 年厂月f 日 日期：泸1 7 年b 月卜日 基于a u t o s a r 的车灯和雨刷系统一致性测试研究 摘要 随着嵌入式系统的飞速发展，汽车电子产业也进入了高速发展时期。国外主 要汽车制造商以及电子系统、半导体、软件的供应商在2 0 0 3 年联合制定汽车开放 系统体系结构a u t o s a r ( a u t o m o t i v eo p e ns y s t e ma r c h i t e c t u r e ) 标准，并于2 010 年发布4 0 版本。a u t o s a r 标准提倡“在标准上合作，在实现上竞争一的原则。 不同软件产商编写基于a u t o s a r 标准汽车电子软件产品，能够实现在不同汽车 平台上重用。 测试是软件质量的保证，针对汽车电子系统的强实时性、高可靠性、网络化 等特点，测试就显得更加重要。一致性测试是黑盒测试的一种，它依据a u t o s a r 标准的某个描述，对标准的某个产品实现进行测试，通过控制输入、观察和监控 输出来评价标准的不同实现是否与标准规范相一致，从而保证软件拥有指定的接 口及功能。 e t s i ( e u r o p e a nt e l e c o m m u n i c a t i o n ss t a n d a r d si n s t i t u t e ) 提出t t c n 3 语言是一 种形式化的测试描述语言，它具有严格的语法和语义定义，有专门针对测试领域 非常有用的语法元素等，目前广泛应用于各种测试当中。本文采用t t c n 3 语言 来实现车灯系统和雨刷器系统一致性测试设计研究。本文主要内容如下： ( 1 ) 在t t c n 3 测试系统的体系结构基础上，参照此结构设计和实现一致性 测试系统以及适配器和编解码器实体。 ( 2 ) 在a u t o s a r 标准的基础上，首先抽取出测试需求和设计被测系统功能 模块，利用程序仿真被测系统。然后通过使用t t c n 3 核心语言，结合被测系统 的特点，实现抽象测试套。最后以雨刷器系统和车灯系统为例，逐步实现一致性 测试系统。 ( 3 ) 针对汽车电子强实时性特点，本文以转向灯系统为例，分析了实时性测 试需求，然后实现了实时性方面的一致性测试测试系统。 ( 4 ) 针对t t c n 3 语言的动态创建测试组件和动态配置等特点以及汽车电子 系统的复杂性，对并行测试做了相关研究，提出一个任务分配算法。 关键字：a u t o s a r 标准；一致性测试；t t c n 3 语言；抽象测试套 l l 硕f j j 学位论文 a b s t r ac t a l o n gw i t ht h ef a s td e v e l o p m e n to fe m b e d d e ds y s t e m s ，a u t o m o t i v e e l e c t r o n i c s i n d u s t r yh a sb e e ni nt h ep e r i o do fr a p i dd e v e l o p m e n t a u t o s a r ( a u t o m o t i v eo p e n s y s t e ma r c h i t e c t u r e ) i so p e na n ds t a n d a r d i z e da u t o m o t i v es o f t w a r ea r c h i t e c t u r e ， jo i n t l yd e v e l o p e db ya u t o m o b i l em a n u f a c t u r e r s ，s u p p l i e r sa n dt o o ld e v e l o p e r si n2 0 0 3 a u t o s a rs t a n d a r da d v o c a t e s ”c o o p e r a t eo ns t a n d a r d s ，c o m p e t eo ni m p l e m e n t a t i o n 竹 a u t o m o t i v ee l e c t r o n i c ss o f t w a r ep r o d u c t sw i l lb ed e v e l o p e db yd i f f e r e n ts o f t w a r e m a n u f a l c t u r e r sa c c o r d i n gt os t a n d a r d ，w h i c hc a nb eu s e di nd i f f e r e n ta u t o m o t i v e s t e s t i n gi st h eg u a r a n t e eo fs o f t w a r ep r o d u c tq u a l i t y 。a c c o r d i n gt or e a l - t i m e ，h i g h r e l i a b i l i t y ，n e t w o r k i n gf e a t u r e so fa u t o m o t i v ee l e c t r o n i c ss y s t e m s ，t e s t i n gb e c o m e s e v e nm o r ei m p o r t a n t c o n f o r m a n c et e s t i n gi sa ni m p o r t a n tb l a c k - b o xt e s tm e t h o d ，b y c o n t r o l l i n gt h ei n p u t ，o b s e r v i n gt h eo u t p u tt oe v a l u a t et h ed i f f e r e n ti m p l e m e n t a t i o n s o ft h ea u t o s a rs t a n d a r dw h e t h e ri ti sc o n s i s t e n tw i t hs p e c i f i c a t i o no ft h es t a n d a r d t t c n 3i sf o r m a l i z e dl a n g u a g e so ft e s ts u i t ea n dd e v e l o p e db ye t s i ( e u r o p e a n t e l e c o m m u n i c a t i o n ss t a n d a r d si n s t i t u t e ) ，i tp o s s e sas t r i c td e f i n i t i o no ft h es y n t a xa n d s e m a n t i c s ，a l s oh a v em a n yu s e f u lf e a t u r e sf o rt h et e s t i n g i ti sw i d e l yu s e di nv a r i o u s t e s t s t h ec o n f o r m a n c et e s t i n go fc a rl i g h t se l e c t r o n i cs y s t e m sa n dw i p e r w a s h e r s y s t e m sa r ei m p l a n t e db yu s i n gt t c n 一3l a n g u a g e t h em a i nc o n t e n t sa r e a sf o l l o w s ： ( 1 ) a n a l y z eo ft t c n - 3t e s ts y s t e ma r c h i t e c t u r e ，a n dt h e nc o n f o r m a n c et e s t i n g s y s t e m sa r ed e s i g n e da c c o r d i n gt ot h ea r c h i t e c t u r e ，t h ea d a p t e re n t i t ya n dt h ec o d e c e n t i t i e sa r ea l s oi m p l e m e n t e d ( 2 ) a n a l y z eo fa u t o s a r s t a n d a r d s ，a n de x t r a c tt e s t i n gr e q u i r e m e n t s ，s i m u l a t eo f t h es y s t e mu n d e rt e s ti nh i g h l e v e ll a n g u a g e t h e na b s t r a c tt e s ts u i t e sa r ed e s i g n e db y t t c n 3l a n g u a g e a tl a s t ，t a k eh e a d l i g h ts y s t e ma n dw i p e r w a s h e rs y s t e ma se x a m p l e ， c o n f o r m a n c et e s t i n gs y s t e m sa r ea c c o m p l i s h e di nt h ea r t i c l es t e pb ys t e p ( 3 ) c o n s i d e r i n gr e a l t i m ec h a r a c t e r i s t i co f a u t o m o t i v ee l e c t r o n i c ss y s t e m s ，t e s t i n g r e q u i r e m e n t sa b o u tr e a l t i m ea r ea n a l y z e d ，t a k i n gs i g n a ll i g h ts y s t e ma ne x a m p l e ， c o n f o r m a n c et e s t i n gs y s t e m sa r ea l s oi m p l e m e n t e d ( 4 ) b e c a u s eo ft h et t c n 一3l a n g u a g e sf e a t u r e sa b o u td y n a m i cc r e a t i o no ft e s t c o m p o n e n t sa n dc o n f i g u r a t i o n ，a n da l s ot h ec o m p l e x i t yo fa u t o m o t i v ee l e c t r o n i c s ， s o m er e s e a r c ho np a r a l l e lt e s t i n ga n dat a s k ss c h e d u l i n ga l g o r i t h ma r eg i v e na tl a s t k e yw o r d s ：a u t o s a rs t a n d a r d ；c o n f o r m a n c et e s t i n g ；t t c n 一3l a n g u a g e ；a b s t r a c t t e s ts u i t e s i i i 幕于a u t o s a r 的车灯和雨刷系统一致性测试研究 目录 湖南大学学位论文原创性声明和学位论文版权使用授权书i 摘要i i a b s t r a c t i i i 插图索引v i 附表索引v i i i 第l 章 绪论1 1 1 课题研究背景与意义1 1 1 1 汽车电子发展状况1 1 1 2 我国汽车电子产业的发展状况。2 1 1 3 汽车电子的一致性测试3 1 2 本课题的研究目的4 1 3 本文的主要研究内容4 1 4 论文的组织结构5 第2 章基础理论和相关研究：6 2 1a u t o s a r 标准及研究现状6 2 1 1a u t o s a r 的提出6 2 1 2a u t o s a r 软件架构6 2 1 3a u t o s a r 的研究现状8 2 1 4a u t o s a r 的一致性测试9 2 2 测试描述语言l o 2 2 1 测试描述语言的发展现状1 0 2 2 2t t c n 一3 介绍1 1 2 3t t c n 一3 测试开发工具一l5 2 4 小结16 第3 章一致性测试系统设计1 7 3 1t t c n 3 与一致性测试17 3 2 一致性测试过程1 9 3 3 一致性测试系统体系结构2 1 3 3 1t t c n 一3 测试系统结构2 l 3 3 2 一致性测试系统2 3 3 4 测试适配器2 4 3 4 1 系统适配器和平台适配器介绍2 4 i v 硕士学位论文 3 4 2 适配器相关函数实现2 5 3 5 编解码器一2 9 3 5 1 编解码器介绍一2 9 3 5 2 编解码相关函数实现3 0 3 6d 、结3l 第4 章车灯系统和雨刷洗涤系统一致性测试。3 2 4 1 一致性测试过程3 2 4 2 测试系统结构3 3 4 3 被测系统：3 4 4 3 1 雨刷洗涤系统3 4 4 3 2 车灯系统3 6 4 4 车灯及雨刷器系统的抽象测试套的编写3 8 4 4 1 测试数据3 8 4 4 2 通信接口3 8 4 4 3 测试组件3 9 4 4 4 车灯系统测试用例3 9 4 4 5 测试控制部分：。4 0 4 4 6 雨刷器系统测试用例4 0 4 5 汽车转向灯系统实时测试4 l 4 5 1 转向灯系统测试需求4 l 4 5 2 测试用例设计4 2 4 6 测试执行及结果4 4 4 7 并行测试4 6 4 7 1 基本模型4 6 4 7 2 实例化该模型4 8 4 7 3 基于最优任务分配方案的启发式算法4 9 4 7 4 实验结果5 0 4 8 小结5l 结论5 2 参考文献5 4 致 射5 8 附录a 攻读学位期间所发表的学术论文目录5 9 附录b 读研期间参与的科研项目6 0 v 基于a u t o s a r 的车灯和雨刷系统一致r 丰测试研究 插图索引 图1 1 中国汽车电子市场分析2 图1 2a u t o s a r 标准的测试过程4 图2 1a u t o s a r 标准软件架构7 图2 2 一致性测试流程9 图2 3t t c n 3 不同表现格式1 2 图2 4t t c n 语言模块的组成1 2 图2 5t t c n 3 语言模块定义13 图3 1t t c n 3 测试组件配置概念模型1 8 图3 2t t c n 3 测试系统通信端口配置模型1 9 图3 3 工作流程2 0 图3 4t t c n 3 测试体系结构21 图3 5 测试管理器的在测试活动中的作用一2 4 图3 6 一致性测试系统结构2 4 图3 7 基于消息通信的测试系统各个测试组件之间通信时序图2 5 图3 8 测试系统初始化时序图2 6 图3 9 选择测试用例并建立静态连接2 6 图3 1 0 建立t e 与s u t 通信的动态连接。2 7 图3 1 1 发送消息给被测系统2 7 图3 1 2 开始启动，关闭定时器和查看定时器超时2 8 图3 13 接收消息2 9 图3 1 4 关闭通信通道2 9 图3 1 5 编解码过程3 0 图4 1 测试系统程序类图3 3 图4 2 雨刷洗涤器的软件组件图3 5 图4 3 雨刷洗涤管理器接口模型3 5 图4 4 车灯软件组件接口模型3 6 图4 5 转向灯系统的接口模型3 7 图4 6 被测系统类图3 7 图4 7 车前灯测试用例图4 0 图4 8 雨刷器测试用例图4 l 图4 9 转向灯系统信号的时间关系4 2 v l 硕十学位论文 图4 1 0 测试实现过程一4 4 图4 1 l 测试用例执行结果4 4 图4 1 2 多处理器并行测试结构4 6 图4 1 3 并行测试系统平台一4 7 图4 1 4 测试系统模型4 8 图4 1 5 最优分配方案4 9 图4 1 6 任务分配算法流程图5 0 图4 17 任务调度结果5l v 1 l 基于a u t o s a r 的车灯和雨刷系统一致件测试研究 附表索引 表2 1 测试判定的规则1 4 表3 1t t c n 3 与t r i 调用之间的相关性2 3 表4 1 车前挡风玻璃的雨刷器功能描述。3 6 表4 2 车灯系统的测试结果4 5 表4 3 雨刷系统的测试结果4 5 v i i i 硕卜学位论文 第1 章绪论 1 1 课题研究背景与意义 汽车的出现，缩短了人与人之间的距离以及城市与城市之间的距离。经过一 个多世纪的发展，现已成为人们日常生活中必要的交通工具。 计算机的出现，是人类在科学技术方面取得的重大突破。随着信息化技术的 不断发展，计算机应用到了各行各业，节省了大量的人力物力，促进了人类文明 的进步。 汽车与计算机的完美结合，催生了汽车电子这一产业的蓬勃发展，新一代的 汽车被称为电子化汽车。汽车电子化程度被看作是衡量一个国家工业现代化水平 的重要标志，是用来开发新车型、改进汽车性能及提高汽车安全性的最重要的技 术措施。一致性测试是汽车电子产品质量保障的一个重要手段，本课题的研究基 于国家工信部核高基项目，项目编号：2 0 0 9 z x 0 1 0 3 8 0 0 1 。本文实现了基于 a u t o s a r 标准的汽车车灯系统和雨刷洗涤系统的一致性测试设计，并以转向灯 为例子对实时性能方面设计抽象测试套，本章接下来将从各方面介绍研究背景及 意义。 1 1 1 汽车电子发展状况 汽车电子是指应用于汽车中的电子控制软硬件装置，提供舒适管理、安全行 驶、节能环保和信息娱乐等功能。汽车电子系统已成为汽车整车系统中重要、高 附加值的组成部分，极大提高了现代汽车产品数字化、智能化水平和产品的性价 比。汽车电子技术涉及了机械、电子和计算机等多个学科，已经成为衡量一个国 家汽车工业水平的重要标志。到二十一世纪，汽车将变得更舒适，更便捷，更节 能，汽车的电子化程度也越来越高。自从1 9 7 6 年第一次在汽车上使用了软件，到 目前为止，一台高档汽车上已经包含了上g b 容量的软件，而且这个趋势还将继 续发展下去。 汽车电子发展历程可分为四个阶段【lj 。第一阶段为1 9 7 4 年以前，汽车电子发 展的初级阶段，代表的产品有：间歇雨刷洗涤器装置、汽车收放音机、数字时钟、 电子点火装置、电子喇叭等。第二阶段为快速发展阶段，主要集中在1 9 7 4 年至 1 9 8 2 年间，开始在汽车上使用集成电路和1 6 位以下的微处理器。主要代表性产 品有：防抱死制动系统、电子燃油喷射系统、安全气囊系统、电子控制自动变速 系统、车身高度自动控制系统等。第三阶段为成熟阶段，时间为1 9 8 2 年至1 9 9 0 年，开始在汽车上使用微型计算机，汽车电子技术的发展及应用日趋成熟并逐步 向智能化发展。主要代表产品有：轮胎气压控制系统、四轮转向控制系统、声音 基于a u t o s a r 的车灯和雨刷系统一致性测试研究 合成与识别系统、倒车示警系统、超速限制系统、自动后视镜系统等。之后，汽 车电子技术进入第四阶段，是汽车智能化发展阶段。在汽车上开始使用微波系统、 3 2 位微处理器等高科技产品。随着汽车电子化程度越来越高，汽车电子占整车成 本的比重也越来越大。 1 1 2 我国汽车电子产业的发展状况 近年来，中国汽车产业迅猛发展，中国巨大的市场潜力刺激了国内乃至世界 的汽车产业。2 0 0 9 年中国的汽车产销突破1 3 9 0 万辆，乘用车产销也首次超过1 0 0 0 万辆。中国已经超越了美国成为世界第一汽车生产和消费国，这比原先预计的提 前了5 到6 年。汽车产业的飞速发展为中国汽车电子产品提供了广阔的应用市场， 中国汽车电子市场进入了快速发展时期。如图1 1 所示，2 0 0 7 年我国汽车电子销 售额达到1 2 1 5 7 亿元，同比增长超过4 0 ，2 0 0 8 年由于受到全球经济危机影响 同比还增长近1 3 ，规模达到1 3 7 0 亿元。但在接下来的几年，中国汽车电子产 品市场将持续快速发展，复合增长率将超过2 0 ，不断创新和完善的各类电子产 品将在汽车上得到更广泛的应用。2 0 1 0 年，中国汽车电子产品市场的规模将增长 至2 6 0 0 亿元以上，预计到2 0 1 1 年，将有望突破3 0 0 0 亿元。中国汽车电子市场进 入了快速发展时期。据统计，我国汽车电子产品市场规模大约可达到3 8 0 0 亿元 4 0 0 0 亿元。随着市场基数的不断增大，未来中国汽车电子产业将趋于平稳。汽车 电子产业将成为我国又一个新的支柱产业。以上事实充分说明，汽车电子将成为 一个潜力巨大的产业。而我国从事汽车电子系统特别是基础软件研究的单位很少， 只有一些汽车电子厂商，但他们都集中在信息娱乐即车载多媒体和导航系统上， 而这些系统的附加值低，利润也低。如何应对这个趋势，值得我们努力。 2 0 0 32 0 0 42 0 0 52 0 0 62 0 昕2 嘲 2 0 0 9 2 0 1 0 图1 1 中国汽车电子市场分析 2 0 8 h 8 8一晕一088口 量 硕十学位论文 我国的汽车电子整体水平还比较落后，尤其没掌握核心技术和知识产权。目 前国内的汽车电子系统及基础软件的市场一直被国外公司控制，汽车电子系统厂 商主要有b o s c h 、c o n t i n e n t a l 、d e l p h i 等，汽车电子基础软件厂商主要有e b 、v e c t o r 和m e n t o rg r a p h i c s 等。国外公司由于制定标准、拥有核心技术及核心产品，特别 是与汽车厂商的长期合作关系( 如e b 、v w 、v e c t o r 、f o r d g m 、m e n t o r 和v o l v o ) ， 其产品在汽车电子软件市场上占据了绝对优势。调查机构s u p p l i 统计表明，国外 公司数量上只占据4 1 ，但却获得了大于5 6 4 的市场份额，国内汽车电子厂商 有1 0 0 0 多家，市场份额很少。国外企业在技术含量高、利润丰厚的车身电子、安 全与控制和传感器系统等领域占据优势，我国汽车电子厂商则更多集中于信息娱 乐即车载多媒体和导航系统上。 1 1 3 汽车电子的一致性测试 软件技术已经越来越广泛地各个领域，然而，在实际应用中，由于软件系统 缺陷而造成软件系统出现故障并导致严重后果的事例已屡见不鲜。软件技术是汽 车电子的核心技术，随着汽车电子系统功能日趋丰富和结构日趋复杂，软件设计 也越来越复杂。如何保证软件系统的质量就成为一个必须解决的问题，针对汽车 电子系统的高可靠性，高稳定性，强实时性，网络化的特点，测试就变得更加重 要。一致性测试是保证软件产品质量的一个重要手段之一。汽车电子一致性测试 是用来核对产品提供商实现的软件产品是否满足相关的汽车电子标准规格化说明 相一致1 2 j 。一致性测试是功能测试，它主要是用来说明被测试的对象是否有着正 确的功能，从软件工程的角度上讲是黑盒测试。传统的汽车电子软件的开发模式 是一种封闭式的模式，每个厂家生产的汽车电子系统采用各自的标准，不对外开 放，相应的汽车电子软件只能采用一体化编程开发方式，从而使得编写的软件仅 针对特定厂家的硬件有效。所以传统的汽车电子系统面临如下两个问题，一方面， 复用性、兼容性以及可移植性较低；另一方面，由于系统越来越大且结构复杂， 系统中的缺陷随之增加，导致汽车软件的安全性及可靠性较低，从而使得汽车因 软硬件的安全、可靠性隐患被召回的现象时有发生。a u t o s a r 标准的提出，它 定义了汽车电子软件构件规范，通过硬件抽象化、基础软件通用化和应用软件构 件化来提高汽车制造商和部件供应商之间的汽车电子软件构件的可重用性和可移 植性，提高系统的安全性和可靠性，实现了汽车电子系统软件开发的模块化、规 范化以及平台化。该标准是一个开放性软件标准，越来越多汽车软件产商将参照 a u t o s a r 标准开发通用的汽车电子软件，然而，不同的软件提供商对标准的理 解会存在偏差，因此标准的实现可能与标准规范不一致，而通过一致性测试能够 发现标准的实现是否和标准的规范相一致。如果编写的软件模块和标准规范不一 致，将会导致和其他软件模块不能一起正常工作，一致性测试能够测试产品实现 基于a u t o s a r 的车灯和雨刷系统一致性测试研究 和相关标准是否相一致，是保证产品质量的关键。 1 2 本课题的研究目的 a u t o s a r 标准是汽车电子产业发展的趋势，而不同的软件提供商对标准的 理解会存在偏差，因此标准的实现可能与相关标准规范不一致，而一致性测试能 够发现标准的实现是否和标准的规范相一致。一致性测试是保证产品质量的关键。 本文的目的在于参照t t c n 测试系统结构，设计一致性测试系统，实现对基 于a u t o s a r 标准的汽车电子系统进行一致性测试。参照a u t o s a r 标准的接口 模型及相关功能描述模拟被测系统，分析测试需求重点实现抽象测试套编写，完 成测试。对于一致性测试来说，其过程如图1 2 所示，分为测试准备和测试需求 分析阶段、测试实现阶段和测试执行阶段。测试准备和测试需求分析阶段，即通 过对标准的分析，模拟被测系统，选择测试方案；测试实现阶段，即利用测试集 描述语言t t c n 3 书写抽象测试套，使用t t c n 3 语言编译器t t t h r e e 、执行管理 器p t t m a n 以及e c l i p s e 3 1 搭建测试系统平台；测试执行阶段，通过运行测试系 统，得到测试结果，并对测试结果进行分析和记录。 图1 2a u t o s a r 标准的测试过程 1 3 本文的主要研究内容 本文针对a u t o s a r 标准的软件接口的特点，结合一致性测试系统体系结构， 采用t t c n 3 测试语言实现汽车车灯系统和雨刷洗涤系统的一致性测试，并针对 汽车电子实时性强的特点，利用t t c n 一3 语言中的定时器t i m e r 和t i m e s t a m p 机制 完成实时性方面的测试需求。本文的主要工作主要包括以下几方面： ( 1 ) 参照a u t o s a r 标准的接口模型及相关功能描述，仿真汽车电子被测系 统。 4 硕i ：学位论文 ( 2 ) 依据a u t o s a r 的一致性测试规范，采用t t c n 3 测试描述语言，结合 被测系统的特点，设计抽象测试套。参照t t c n 3 测试系统体系结构设计一致性 测试结构。 ( 3 ) 以车灯系统和雨刷系统为例，分析测试需求，结合t t c n 3 语言编写抽 象测试用例，完成对被测系统的一致性测试。 ( 4 ) 针对汽车电子的强实时性等特点，以转向灯系统为实例，利用t t c n 3 语言的定时器t i m e r 和t i m e s t a m p 机制，对实时方面的测试需求进行一致性测试。 ( 5 ) 使用t t c n 3 语言的测试工具t t t h r e e 和g t t m a n 以及e c l i p s e 平台实现 整个测试系统，t t t h r e e 是t t c n 3 语言的编译器，可以把t t c n 3 编写的抽象测 试套编译成可执行的测试套m l f 文件。在e c l i p s e 平台中实现被测系统，被测系统 相关的适配器和编解码器，导出一个j a r 包。最后在g t t m a n 中打开可执行的测 试套m l f 文件，配置相关的编解码器和适配器，运行测试，观察测试结果。 1 4 论文的组织结构 本文共分四个章节。 第1 章为绪论，介绍课题的研究背景、研究意义及方案，最后是论文的结构 安排。 第2 章为研究基础，包括一致性测试理论、a u t o s a r 标准的研究现状，测 试描述语言及相关测试工具介绍。 第3 章分析t t c n 3 语言的特点以及它与一致性测试的关系，参照t t c n 3 测试系统结构，在此基础上提出一致性测试采用的测试系统结构和测试方法，并 且提出本课题的总体设计方案。 第4 章分析测试需求，参照a u t o s a r 标准的汽车电子接口模型及功能描述， 仿真实现被测系统；根据被测系统的特点，采用t t c n 3 语言编写抽象测试套， 采用高级语言编写被测系统相关的适配器和编解码器编程；利用t t t h r e e 和 p t t m a n 运行一致性测试系统，得到测试判定值，并分析和记录测试结果。一致 性测试平台的搭建能够为以后相关的研究，提供测试环境。 基于a u t o s a r 的车灯和雨刷系统一致性测试研究 第2 章基础理论和相关研究 2 1a u t o s a r 标准及研究现状 2 1 1a u t o s a r 的提出 随着汽车电子系统的功能日益复杂，汽车电子提供商对汽车软件的开发成本 和时间的要求越来越高，如何在最短的时间内开发出新产品，这是在汽车电子产 业激烈的竞争中抢占先机的关键。如果采用传统的汽车电子软件设计方法来开发 日益复杂的汽车电子系统，开发成本将会越来越高，开发时间也变得越来越长， 并且软件的维护代价也会越来越高【3 】。缩短开发周期，提高开发效率，成为汽车 电子产品开发商关注重点。提高汽车电子系统软件的可重用性，增强系统软件的 可配置性，改善系统软件的可靠性和稳定性是解决问题的关键。全球汽车制造商、 部件供应商及其他电子、半导体和软件系统公司联合推出的汽车开放系统架构 a u t o s a r 标准【2 】。该标准提出统一的软件架构、帮助企业定制出开发应用软件 的基本规格以及开发流程，尽可能降低对某些特定微控制器的依赖性。其目的是 为汽车电子软件开发提供开放的、标准化的软件架构，从而实现软件重用。 a u t o s a r 组织倡导“在标准上合作，在实现上竞争即“统一标准、分散实现、 集中配置 。因此，a u t o s a r 标准将为原始设备制造商带来很大的好处，他们将 拥有更灵活的更大的权利。 a u t o s a r 的目标主要有3 项，第一、提供方法论，制定无缝的软件架构流 程并实现将应用软件整合至e c u 上：第二、建立分层的软件架构，它和硬件层相 互独立；第三、制定各种接口规范，以便软件构件能够在不同的汽车平台上的重 用。 2 1 2a u t o s a r 软件架构 a u t o s a r 采用层次化结构设计，如图2 1 所示，a u t o s a r 的体系架构从上 往下看分别是应用层，实时运行环境( r u n t i m ee n v i r o n m e n t ，r t e ) 层，基础软件 ( b a s i cs o f t w a r e ，b s w ) 层【2 j 。正常情况下，每一层向上一层提供接口，并只能使用 下一层的接口。其中基础软件层从下至下上又分为为微控制器抽象层、e c u 抽象 层、系统服务层还有一个复杂驱动模块。 ( 1 ) 应用层 应用层中的a u t o s a r 软件组件包括传感器和执行器软件模块以及应用软件 模块。该层中的软件组件不管是访问e c u ( e l e c t r o n i ec o n t r o lu n i t ) 资源还是它们之 间内部通讯，都要利用实时运行环境r t e 来完成。应用层的软件与微控制器、e c u 是独立的，所以无须考虑e c u 相关的特定的硬件实现与底层软件设计，只要关心 6 硕十学位论文 底层提供的软件标准接口就行了。 应用层 应用 执行器 传感器应用 软件构件软件构件软件构件软件构件 接口接口接口接口 l 陵 。，运行时环境( r t e ) 屡 ! 蘧 。 ttt 服务层 接口 i 标准接口il 标准接口 f 标准接口il 标准接口| 匿统服务i 陋型眇到 l 嗳件抽象l 标准接口ii 标准接u i j 标准接口 l 标准接口 l e c u 抽象层 标准接口标准接口标准接口 车载设备抽象通信硬件抽象存储硬件抽象 复杂设 备驱动 标准接口标准接口标准接口 l 徽控制器抽象层 标准接口标准接口标准接口 标准接口 徽控制器驱动存储驱动 i 通信驱动 i 船驱动 基础软件层 l 徽控制嚣( e c u 硬件) ，习 图2 1a u t o s a r 标准软件架构 ( 2 ) 运行时环境层 应用层软件之间以及应用层软件与基础软件之间的通讯是由实时运行环境来 提供的。运行时环境层主要作用是为应用层和基础软件层提供标准的通信机制， 使软件构件独立于底层软件和硬件平台，即隐藏了下层基础软件的细节，所以软 件开发人员无须关注底层硬件和网络结构便可进行软件开发。各个软件模块都设 有标准的a u t o s a r 接口，它为应用层提供通讯服务，并且使得应用层的软件实 现与具体硬件无关。由于软件构件之间的通信会因具体的应用不同而不同，可通 过配置运行时环境和调度程序将软件构件分配至任意一个e c u 上，实现了软件构 件与平台的独立性。r t e 层之下是基础软件层b s w ，之上是应用层软件。 ( 3 ) 基础软件层 a u t o s a r 标准的体系结构中处于最下面的是基础软件层，它有分为系统服 务层、e c u 抽象层、微控制器抽象层和一个复杂驱动模块。系统服务层为应用层 和基础软件层模块提供各种基本服务，像操作系统服务、存储服务、车载网络通 讯服务、诊断服务和e c u 状态管理服务等操作。e c u 抽象层为上层软件提供统 一的接口用来访问外设，e c u 抽象层的软件实现与e c u 硬件是相关的。微控制 器抽象层在基础软件中的最底层，它是与实际硬件直接接触的，它包含自身驱动 以及包含在其内部的集成外设的驱动，用以访问微控制器设备。微控制器抽象层 7 基于a u t o s a r 的车灯和雨刷系统一致性测试研究 为上层软件屏蔽了其具体的硬件结构，向上层软件提供驱动接口。复杂驱动和其 他各层不同，它处理涉及严格时序的任务。复杂驱动主要包含复杂的执行器和传 感器的驱动模块，例如用于燃料喷射、转速处理等。 在a u t o s a r 标准的软件系统中，应用层软件位于r t e 层之上，它们由一系 列相互通信的a u t o s a r 应用软件组件组成，但是并不依赖