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半实物仿真测试系统主要用于武器装备研发阶段、测试试验阶段对被测系统UUT开展全面的功能、性能、接口、安全性等测试工作,确保系统实现了其声明的需求,为实现这一目标,HIL系统必须具有以下一些基本能力: (1)UUT运行环境的描述能力 HIL系统必须对UUT的运行环境进行描述,包括与UUT相连的外部设备及其特性、与外部设备交互的信号或总线数据协议。 (2)仿真平台资源的管理与描述能力 HIL系统的硬件主要包括硬件板卡、主控计算机、仿真计算机,HIL系统需要对平台中的这些资源进行管理和描述,才能确保运行于其上的测试套TS能通过硬件平台与UUT发生交互。 (3)仿真程序的开发能力 HIL系统对UUT测试时,并不单是信号的激励产生和信号的测量,还需要对与UUT相连的外围系统的特性进行仿真,才能确保在尽力能逼真的场景下模拟仿真UUT的运行环境。面向具体UUT应用的HIL系统,仿真模型可以开发完成后做为HIL的一部分,但通用的HIL系统(简称GHIL)则需要平台提供仿真模型的开发能力。 (4)测试用例与测试套的开发能力 HIL系统构建完整的UUT系统运行的仿真环境并不是目的,对UUT进行测试验证,发现UUT中存在的缺陷才是HIL系统所需要的。因此要求GHIL平台提供测试用例和测试套的开发能力。 除上述4项基本能力外,为确保GHIL系统的易用性,还需要GHIL能实现可视化仿真测试监控窗体设计运行、测试数据管理、测试结果报告与展示等功能。
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ETest Studio 产品技术白皮书
半实物仿真测试平台集成开发环境
产品技术白皮书
ETest Studio V6.0
1
ETest Studio 产品技术白皮书
凯云联创(北京)科技有限公司
2020 年 3 月
2
ETest Studio 产品技术白皮书
目 录
1.1 系统的基本需求.............................................................................................................. 3
1.2 产品定位......................................................................................................................... 3
1.3 系统的组成与架构.......................................................................................................... 3
1.4 系统的部署形式.............................................................................................................. 5
1.5 系统的使用流程.............................................................................................................. 5
1.6 先进标准的 ATML 架构.................................................................................................. 6
1.7 通用快捷的信号协议定义............................................................................................. 7
1.8 规模灵活的分布式配置................................................................................................. 8
1.9 高效智能的脚本开发..................................................................................................... 9
1.10 丰富易用的测试监控................................................................................................... 9
1.11 系列多样的产品形态................................................................................................. 10
1.12 测试项目管理.............................................................................................................. 11
1.13 交联环境图形绘制...................................................................................................... 12
1.14 协议与信号编辑.......................................................................................................... 12
1.15 测试环境规划.............................................................................................................. 13
1.16 监控设计..................................................................................................................... 14
1.17 测试脚本编辑.............................................................................................................. 15
1.18 测试运行..................................................................................................................... 15
1.19 运行期监控................................................................................................................. 16
1.20 测试数据记录与报告生成.......................................................................................... 17
1.21 工具辅助..................................................................................................................... 19
1.22 支持的操作系统.......................................................................................................... 19
1.23 实时性指标................................................................................................................. 19
1.24 现场设备软件测试...................................................................................................... 20
1.25 实时级的仿真测试验证.............................................................................................. 21
1.26 混合多机仿真测试验证.............................................................................................. 21
1.27 大规模仿真应用.......................................................................................................... 22
1.28 应用案例..................................................................................................................... 23
1
ETest Studio 产品技术白皮书
技术背景
当前科技的发展成果日新月异,信息时代已经成熟,信息与装备深度融合的智能物联
时代也初现曙光,广泛嵌入于各种设备中的智能化嵌入式软件必将大显身手,成为未来产
业的爆发点和企业产品价值的增长点。软件定义世界逐渐成为这个时代的共识,软件的质
量直接影响着我们生活的质量,嵌入于各种智能设备中的嵌入式软件的质量则不仅仅与生
活质量紧密相关,更是与我们的生命安全息息相关。如何对这类软件进行有效的测试和验
证,打造智能物联时代的安全环境,是人类社会需要面临的巨大挑战。
在中国制造-2025 的国家发展规划中指出,操作系统与工业软件是制造业数字化、网络
化、智能化的基石,是新一轮工业革命的核心要素。发展自主可控的工业操作系统及工业
基础软件,对于我们国家具有重要的战略意义。工业基础软件与工业应用软件的基础,是
智能制造时代的生产工具。当前,无论是面向代码层面的软件测试工具还是面向运行层面
的系统测试工具,缺乏自主可控的产品都是不容忽视的重要事实。我国工业基础软件长期
依赖进口的现状迫切需要得到改观。
当前,在兵器装备制造、轨道交通、电力装备、农业机械装备、高档数控机床、机器
人、航空航天装备、海洋工程与船舶装备等工业领域,对嵌入式软件的测试更多的还是依
赖代码级别的白盒测试工具;黑盒动态测试还主要是根据不同的装备需求,研发配套的工
装系统,测试效率和测试深度都有很大缺陷,主要表现在几点:
(1)通用性较差,测试实施的工作强度大,重复性工作频现,难以适应产品型号多样
性的特点;
(2)面对复杂的系统组成,无法对各部分设备进行独立的测试验证,设备质量认证困
难所带来的重复投资严重;
(3)无法完整的搭建出被测设备的外围环境,测试的充分性难以保证,导致软件质量
问题频发;
(4)测试工装系统的搭建离不开开发人员的支持,测试的可信度受到质疑。
造成上述不足的主要原因还是因为缺乏产品成熟度高、性价比优、自主可控的通用自
动测试平台开发环境。
为彻底扭转长期以来依赖国外产品开展装备嵌入式软件测试的现状,我司以 10 砺箭之
力,打造了一款具有完全自主知识产权的半实物仿真测试平台(HIL)集成开发环境 ETest
Studio。该系统以解决装备和设备嵌入式软件测试环境的快速开发问题为主要目标,采用
标准化的硬件模块和分层结构化的软件平台,实现了被测系统的交联环境描述、信号与协
议的通用化描述、测试设备资源的编辑规划、可视化测试监控界面开发、仿真模型与测试
脚本开发、测试执行引擎、测试结果监控与数据分析等功能。ETest Studio 在初始的架构设
计 时 , 就 朝 着 国 际 ATML 标 准 方 向 迈 出 了 坚 实 的 一 步 , 前 瞻 性 地 将 ATS 领 域 的
STD、IVI、TPS 等理念应用于 ETest Studio 的设计和开发中,形成了由仿真交联环境和信号
协议描述组成的仿真测试需求到测试资源与设备映射的系统架构模式,有效提高了测试程
序的移植性和测试仪器设备的互换性,是面向工业装备软件研发和测试领域的首个国产化
集成开发环境。
2
ETest Studio 产品技术白皮书
系统总体介绍
1.1 系统的基本需求
半实物仿真测试系统主要用于武器装备研发阶段、测试试验阶段对被测系统 UUT 开展
全面的功能、性能、接口、安全性等测试工作,确保系统实现了其声明的需求,为实现这
一目标,HIL 系统必须具有以下一些基本能力:
(1)UUT 运行环境的描述能力
HIL 系统必须对 UUT 的运行环境进行描述,包括与 UUT 相连的外部设备及其特性、与
外部设备交互的信号或总线数据协议。
(2)仿真平台资源的管理与描述能力
HIL 系统的硬件主要包括硬件板卡、主控计算机、仿真计算机,HIL 系统需要对平台中
的这些资源进行管理和描述,才能确保运行于其上的测试套 TS 能通过硬件平台与 UUT 发生
交互。
(3)仿真程序的开发能力
HIL 系统对 UUT 测试时,并不单是信号的激励产生和信号的测量,还需要对与 UUT 相
连的外围系统的特性进行仿真,才能确保在尽力能逼真的场景下模拟仿真 UUT 的运行环境。
面向具体 UUT 应用的 HIL 系统,仿真模型可以开发完成后做为 HIL 的一部分,但通用的 HIL
系统(简称 GHIL)则需要平台提供仿真模型的开发能力。
(4)测试用例与测试套的开发能力
HIL 系统构建完整的 UUT 系统运行的仿真环境并不是目的,对 UUT 进行测试验证,发
现 UUT 中存在的缺陷才是 HIL 系统所需要的。因此要求 GHIL 平台提供测试用例和测试套的
开发能力。
除上述 4 项基本能力外,为确保 GHIL 系统的易用性,还需要 GHIL 能实现可视化仿真
测试监控窗体设计运行、测试数据管理、测试结果报告与展示等功能。
1.2 产品定位
ETest Studio 是一款自动测试系统集成开发环境,主要为自动测试系统(Automa$c Test
System,ATS)的开发提供一套完整的开发平台,ATS 厂商完全可以利用 ETest Studio 开发出
面向不同 UUT 的自动化测试工装,开发效率和开发质量都非常高,大幅缩短企业 ATS 产品
的研发与生产周期,降低 ATS 产品成本,提高唯快不破的企业市场竞争力。
ETest Studio 也可以为工业领域的装备研制制造企业、第三方测试认证机构提供快速测
试环境的搭建与开发支撑。
1.3 系统的组成与架构
ETest Studio 主要由测试需求分析与由测试分析与描述层(Test Design,TD)、测试资
源 描 述 与 分 配 层 ( Test Resource Assign , TR ) 、 测 试 执 行 驱 动 层 ( Test Execute
Engine,TE)、测试硬件推荐层( Test Hardware,TH)四层组成。其中 TD、TR、TE 为
ETest Studio 的构成部分,TH 为 ETest Studio 的硬件推荐部分,由于 ETest Studio 更强调通用
性、开放性,可适合于各种硬件架构。
3
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