Технология и инструментальные средства тестирования бортовых вычислительных комплексов реального времени 2012 г. Балашов В. В. 1, Баранов А. С. 2, Грибов Д. И. 3, Чистолинов М



Скачать 374.91 Kb.
страница2/3
Дата23.04.2016
Размер374.91 Kb.
1   2   3

4. КОМПЛЕКС ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СРЕДСТВ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ТЕСТИРОВАНИЯ БВК РВ

В данном разделе описан комплекс инструментальных средств функционального тестирования БВК РВ (КИС ФТ), используемый в ОКБ Сухого для тестирования БВК современных и перспективных ЛА. КИС ФТ разработан в Лаборатории вычислительных комплексов факультета ВМК МГУ им. М.В. Ломоносова.


4.1 Обзор комплекса

В отличие от рассмотренных выше средств ФТ (Rational Test RealTime и VectorCast), КИС ФТ ориентирован на тестирование БВК РВ через каналы бортовых интерфейсов, без загрузки каких-либо инструментальных программных модулей на блоки БВК РВ. КИС ФТ поддерживает такие типы каналов, как МКИО (ГОСТ Р 52070-2003), ДПК (ГОСТ 18977-79, РТМ 1495-75), Fibre Channel, а также ряд других типов каналов, используемых в современных БВК РВ. Адаптеры КБИ установлены в инструментальных машинах, на которых выполняются тесты.

Для каждого типа канала в КИС ФТ поддерживаются следующие функции:


  • подготовка и отправка тестовых данных в БВК РВ через КБИ (поддерживается как упаковка параметров в сообщения, так и непосредственное формирование «двоичных» сообщений);

  • прием данных от БВК РВ через КБИ для последующего анализа (поддерживается как распаковка параметров из сообщений, так и непосредственный доступ к «двоичным» сообщениям);

  • мониторинг информационного обмена по КБИ между устройствами БВК РВ и обработка результатов мониторинга тестовыми сценариями.

КИС ФТ может быть расширен для поддержки новых стандартов КБИ. Стенды, построенные на основе КИС ФТ, поддерживают тестирование БВК РВ в рамках всех активностей, перечисленных в разделе 1.

КИС ФТ поддерживает распределенное выполнение тестов на многомашинных конфигурациях стендов, что необходимо для тестирования сложных БВК РВ с большим (до нескольких сотен) числом КБИ. Инструментальные машины функционируют в синхронизированном времени и выполняют скоординированную во времени выдачу тестовых данных и обработку ответных данных. Синхронизация времени обеспечивается периодической отправкой сигналов точного времени с выделенной инструментальной машины (мастера синхронизации) остальным инструментальным машинам.

Для работы с высокоскоростными КБИ, например с оптическими линиями передачи видеосигнала Fibre Channel, требуется использование оптимизированного по производительности стендового оборудования. КИС ФТ поддерживает интеграцию со специализированными комплексами аппаратуры имитации сигналов (АИС), которые входят в состав стендов (типовая структура стенда описана в разделе 5). Комплексы АИС функционируют под управлением тестов, выполняющихся на инструментальных компьютерах.

КИС ФТ предоставляет возможности для тестирования функционирования БВК РВ в реальном времени. Все действия выполняемых тестов привязаны к астрономическому времени. Планирование моментов времени отправки тестовых данных в БВК РВ, а также замер моментов времени получения ответных данных, выполняется с высокой точностью (погрешность не более десятков микросекунд), что позволяет тестам анализировать время реакции БВК РВ на тестовые воздействия.

КИС ФТ поддерживает как полностью автоматическое выполнение тестов (в т.ч. в пакетном режиме), так и интерактивное тестирование. В состав функций поддержки интерактивного тестирования входят:


  • формирование следующих запросов от тестов пользователю:

  • запрос подтверждения (да/нет), необходимый в случае визуальной оценки реакции БВК РВ на тестовое воздействие, например оценки правильности изображения на индикаторе;

  • запрос текстового пояснения, например, обоснования для положительного или отрицательного подтверждения;

  • поддержка ручного ввода тестовых данных пользователем в ходе выполнения тестирования;

  • поддержка ручного выбора пользователем порядка выполнения тестов (в рамках текущего тестового сценария) – эта функция востребована при отладке ПО БВК на стенде.

В результате каждого сеанса тестирования формируется протокол, содержащий статус завершения каждого из выполненных тестов (успех/неуспех), ответы пользователя на запросы от тестов и т.п. Протокол тестирования автоматически обрабатывается, чтобы определить, какие из требований к БВК РВ успешно прошли тестирование (соответствие между тестами и требованиями задается в описании тестового сценария). В процессе выполнения тестирования, протоколы тестирования и значения тестовых и ответных данных отображаются в средстве оперативной визуализации, что позволяет пользователю отслеживать выполнение тестирования. Поддерживаются специализированные форматы отображения, такие как стрелочные индикаторы и диаграммы; для расширения состава этих форматов предусмотрен механизм расширений (плагинов).

Поддерживается формирование вспомогательного протокола, в который записываются все воздействия пользователя на процесс тестирования, включая введенные значения параметров, ответы на запросы от тестов, ручной выбор порядка выполнения тестов. Этот протокол впоследствии может быть воспроизведен с целью повтора ранее проведенного сеанса интерактивного тестирования, что востребовано при отладке тестовых сценариев.

Для поддержки опережающей разработки тестов в случаях, когда аппаратура БВК РВ еще не доступна, КИС ФТ обеспечивает следующие возможности:


  • поддержка программно моделируемых «виртуальных» КБИ, в т.ч. МКИО и ДПК;

  • выполнение тестов в режиме ожидания ввода от пользователя; в этом режиме тесты запрашивают данные у пользователя вместо того, чтобы ожидать их прихода по КБИ от тестируемых устройств БВК (использование данного режима не требует модификации тестов).

КИС ФТ поддерживает создание и выполнение имитационных моделей устройств БВК с применением технологии полунатурного моделирования, описанной в [4]. Имитационные модели используют ресурсы инструментальных компьютеров, в т.ч. адаптеры КБИ, для воспроизведения информационного взаимодействия моделируемого устройства по КБИ, включая взаимодействие с реальными устройствами БВК РВ. Имитационные модели устройств БВК могут быть использованы при тестировании функций реконфигурации подсистем БВК РВ в случае, если доступны не все аппаратные устройства, участвующие в реконфигурации.

Аппаратные ресурсы стенда, построенного на основе КИС ФТ, могут совместно использоваться средствами ФТ и средствами мониторинга КБИ из семейства «Анализатор каналов» [3]. Функционирование средств тестирования (включая средства выполнения тестов и средства взаимодействия с пользователем) и средств мониторинга КБИ в единой аппаратно-программной среде, основанной на ОС Linux с расширениями реального времени, позволяет создать компактную мобильную рабочую станцию тестирования и мониторинга БВК РВ. Это решение может быть использовано для диагностики БВК РВ на борту ЛА, см. раздел 6.

Подсистема разработки тестов в составе КИС ФТ поддерживает автоматическое формирование интерфейсной части описания тестов (в т.ч. описание структуры сообщений КБИ) по данным из Базы данных бортовых интерфейсов. БД бортовых интерфейсов заполняется для каждой версии ПО БВК РВ и используется для информационного сопряжения подсистем и блоков БВК [5, 6].
4.2 Возможности языка описания тестов

Язык описания тестов (ЯОТ), поддерживаемый в КИС ФТ, предназначен для описания сценариев тестирования БВК РВ. Описанные на ЯОТ тесты выполняются на инструментальных машинах стенда и взаимодействуют с блоками БВК РВ через каналы бортовых интерфейсов. Также тесты управляют функционированием комплексов АИС, в т.ч. информационным обменом между этими комплексами и БВК РВ.

ЯОТ представляет собой расширение языка Си и содержит операторы определения структуры тестов, привязки выполнения тестов к астрономическому времени, управления обменом через КБИ, управления процессом тестирования.

Основным средством группировки тестов в ЯОТ является тестовый компонент (ТСК). Исходный текст ТСК состоит из заголовка и тела.

Заголовок ТСК описывает:


  • набор, структуру и иерархическое именование тестовых случаев;

  • соответствие между тестовыми случаями и требованиями к БВК РВ;

  • набор и типы интерфейсов с КБИ, через которые осуществляется взаимодействие с БВК РВ в ходе тестирования;

  • структуру сообщений, передаваемых и принимаемых через интерфейсы;

  • набор и типы переменных (параметров), предназначенных для обмена между различными ТСК, а также между ТСК и комплексами АИС;

  • набор протоколов тестирования, формируемых ТСК.

Тело ТСК описывает действия тестовых сценариев по:

  • подготовке тестовых данных;

  • отправке тестовых данных в КБИ;

  • получению ответных данных по КБИ от блоков БВК и проверке тестируемых условий (аналогично предоставляется доступ к результатам мониторинга);

  • непосредственному управлению адаптерами КБИ, в том числе включение/выключение, установка служебных признаков, внедрение сбоев обмена;

  • взаимодействию с пользователем в ходе интерактивной (в т.ч. визуальной) проверки тестируемых условий;

  • управлению формированием протоколов тестирования.

ЯОТ предоставляет следующие возможности для автоматической проверки временных ограничений на отклик от устройств БВК РВ (с целью проверки временных характеристик работы БВК):

  • ожидание поступления данных в течение заданного интервала времени, с последующей проверкой условий на полученные данные;

  • ожидание наступления истинности условия на получаемые данные в течение заданного интервала времени;

  • проверка того, что условие на получаемые данные остается истинным в течение заданного интервала времени.

В состав проекта на ЯОТ могут входить несколько ТСК, в частности, предназначенных для выполнения на различных инструментальных машинах. Даже если используется единственный ТСК, он может задействовать адаптеры КБИ, расположенные на различных инструментальных машинах. Такая возможность востребована в случае, если в одном ТСК реализованы сценарии для всеобъемлющего тестирования БВК РВ или подсистемы БВК, подключенной через большое количество КБИ к нескольким инструментальным машинам.
4.3 Структура программного обеспечения КИС ФТ

КИС ФТ содержит следующие основные программные подсистемы:



  1. Подсистема разработки тестов, поддерживающая создание и редактирование исходного текста тестов на ЯОТ.

  2. Средства настройки конфигурации стенда, поддерживающие:

  • привязку ТСК к инструментальным машинам;

  • привязку интерфейсов ТСК к адаптерам КБИ в составе инструментальных машин;

  • задание информационных связей между тестами и комплексами АИС;

  • задание уровня детальности записи событий тестирования.

  1. Среда выполнения тестов в реальном времени, поддерживающая:

  • распределенное выполнение тестов на нескольких инструментальных машинах;

  • обмен данными и синхронизацию времени между инструментальными машинами;

  • удаленный доступ ТСК к адаптерам КБИ, расположенным на различных инструментальных машинах, посредством стендовой сети Ethernet;

  • обмен данными между тестами и комплексами АИС;

  • обмен данными через КБИ между тестами и тестируемыми устройствами БВК РВ;

  • доступ тестов к результатам мониторинга каналов;

  • взаимодействие тестов и средств управления тестированием для поддержки интерактивного тестирования и оперативного отображения процесса тестирования;

  • запись результатов тестирования в виде протоколов и трасс событий.

  1. Подсистема управления экспериментом, поддерживающая взаимодействие пользователя с тестами, в частности для выполнения интерактивного тестирования и оперативного отображения процесса тестирования.

  2. Подсистема обработки результатов тестирования, поддерживающая:

  • отображение результатов тестирования в виде протоколов тестирования, временных диаграмм, графиков изменения параметров, протоколов мониторинга обмена по КБИ;

  • генерация отчетов по результатам тестирования.

  1. Серверная подсистема, поддерживающая:

  • управление версиями исходных текстов тестов, конфигураций тестирования, протоколов тестирования;

  • взаимодействие с Базой данных бортовых интерфейсов;

  • удаленный доступ к репозиторию стенда по сети со всех компьютеров стенда;

Доступ пользователя к средствам из групп 1–6 обеспечивается средствами интегрированной среды разработки.
5. АРХИТЕКТУРА СТЕНДА ТЕСТИРОВАНИЯ,
ПОСТРОЕННОГО НА ОСНОВЕ КИС ФТ

Комплекс инструментальных средств функционального тестирования, описанный в разделе 4, применяется в ОКБ Сухого в качестве основного программного средства стендов тестирования БВК РВ. Архитектура стендов, включая структуру и состав типовых компонентов, выработана в результате многолетней промышленной эксплуатации КИС ФТ.

Стенд, построенный на основе КИС ФТ, включает следующие компоненты:


  • инструментальные машины, предназначенные для выполнения тестов и осуществления информационного обмена с блоками БВК РВ через КБИ (в настоящее время поддерживаются каналы МКИО, ДПК и Fibre Channel);

  • специализированные комплексы аппаратуры имитации сигналов (АИС), функционирующие под управлением инструментальных машин;

  • автоматизированные рабочие места (АРМ) инженеров-тестировщиков и разработчиков ПО БВК РВ;

  • сервер, отвечающий за выполнение централизованных функций, таких как хранение репозитория стенда и обеспечение удаленного доступа к нему, аутентификация пользователей;

  • кабельная сеть КБИ, соединяющая блоки БВК с инструментальными машинами и комплексами АИС, а также между собой;

  • вспомогательное оборудование, включая средства электропитания, охлаждения, технологические сети, аппаратные шкафы и т.д.

Типовая структурная схема стенда, построенного на основе КИС ФТ, показана на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема стенда, построенного на основе КИС ФТ


Количество инструментальных машин, АРМ, количество и типы КБИ определяются спецификой тестируемого БВК РВ и задачами конкретного стенда.

Все компьютеры стенда (АРМ, сервер, инструментальные машины, компьютеры АИС) используют операционную систему Linux. Инструментальные машины и компьютеры АИС работают под управлением Linux с расширениями реального времени.

В дополнение к сети Ethernet, инструментальные машины соединены сетью синхронизации времени. Эта сеть связывает их LPT-порты и служит для передачи сигналов точного времени от «ведущего» компьютера к остальным компьютерам. Обеспечивается синхронизация часов инструментальных машин с расхождением не более 10 мкс.

Примером комплекса АИС является аппаратура имитации телевизионных сигналов (АИС ТВ). Комплекс АИС ТВ представляет собой многомашинную систему, осуществляющую в реальном времени формирование/выдачу и прием/регистрацию высокоскоростных видеопотоков одновременно по нескольким оптическим каналам. АИС ТВ служит источником тестовых видеоданных для подачи на БВК РВ и регистратором видеопотоков, поступающих от БВК РВ. АИС ТВ применяется для тестирования бортовых индикаторов и устройств обработки видеоинформации, входящих в БВК РВ. Статические (отдельные кадры) и динамические (ролики) тестовые видеоданные подготавливаются заранее, до начала тестирования. Выбор видеопотока для выдачи в конкретный канал в заданный момент времени осуществляется тестом, выполняемым на инструментальной машине, или инженером-тестировщиком через пользовательский интерфейс КИС ФТ.


6. СЕМЕЙСТВО СТЕНДОВ ТЕСТИРОВАНИЯ БВК РВ

КИС ФТ в течение более чем семи лет применяется в ОКБ Сухого для тестирования БВК современных ЛА. На основе КИС ФТ создано семейство стендов тестирования БВК РВ, каждый из стендов в составе которого ориентирован на определенную активность или группу активностей жизненного цикла БВК РВ. Сложность стендов возрастает соответственно сложности тестируемой подсистемы БВК РВ.

Стенды тестирования, применяемые в ОКБ Сухого, являются составной частью технологии разработки информационно-управляющих систем (ИУС) ЛА. В состав ИУС входит бортовая цифровая вычислительная машина (БЦВМ), набор индикаторов, а также ряд вспомогательных устройств. Сеть КБИ в составе ИУС включает:


  • несколько каналов МКИО, связывающих ИУС с остальными блоками БВК РВ;

  • десятки каналов ДПК для связи с унаследованными устройствами;

  • сеть каналов Fibre channel для высокоскоростной передачи информации, в т.ч. передачи видеоданных.

Основные представители семейства стендов тестирования на основе КИС ФТ, а также их задачи, описаны ниже. Все стенды основаны на общей архитектуре, представленной в разделе 5. В совокупности, семейство стендов обеспечивает тестирование ПО на целевой аппаратуре для всех активностей жизненного цикла БВК РВ, перечисленных в разделе 1.

1. Стенд тестирования и отладки ПО отдельного блока БВК РВ. Данный стенд предназначен для работы с отдельным блоком БВК РВ, например с наиболее функционально сложным – БЦВМ. Основное назначение стенда – отладка ПО на натурном блоке БВК и подготовка блока к интеграции с другими блоками БВК. Для финальной проверки готовности блока к интеграции применяется утвержденный набор тестов.

В связи с необходимостью поддержки только тех интерфейсов, которые обеспечивает конкретный блок БВК, число инструментальных машин в стенде данного типа обычно невелико, а комплексы АИС выполняются в одномашинном варианте. Стенд является компактным, что упрощает его тиражирование.

Аналогично стенду, ориентированному на конкретный блок БВК, устроен «унифицированный» стенд для работы различными блоками БВК из заданного набора. В таком стенде инструментальные машины и комплексы АИС в совокупности должны поддерживать все типы интерфейсов, имеющихся у блоков БВК из этого набора, в количестве, достаточном для работы с любым отдельным блоком БВК.

Стенд тестирования и отладки ПО отдельного блока БВК может применяться для тестирования и отладки подсистем функционального ПО частично укомплектованного блока БВК, например БЦВМ, на которую установлены только некоторые из процессорных и коммуникационных модулей. Данный подход целесообразен при разработке конкретных программных подсистем блока БВК.



2. Стенд тестирования и отладки ПО нескольких связанных блоков БВК РВ. Данный стенд предназначен для отработки взаимодействия нескольких непосредственно связанных блоков БВК (например, БЦВМ и индикатора). Стенд может быть использован также для решения отдельных задач отладки ПО этих блоков. По компоновке и составу стендового оборудования данный стенд аналогичен описанному выше стенду (см. п. 1).

На стенде должен использоваться набор тестов, проверяющий правильность работы подсистемы БВК, состоящей из задействованных на стенде блоков. Средства мониторинга применяются для анализа обмена между сопрягаемыми блоками БВК.

Как и в предыдущем случае, возможно создание стенда, ориентированного на отработку различных связок блоков БВК. Примером может служить связка из БЦВМ и одного из нескольких имеющихся в составе БВК индикаторов.

На стенде в данной комплектации решается важная задача отработки взаимодействия нескольких блоков БВК. Эта задача является промежуточным шагом к комплексированию БВК в целом. Использование такого стенда позволяет разгрузить «головной» стенд комплексирования БВК от задач отладки взаимодействия блоков БВК, возникающих при выявлении проблем взаимодействия в ходе испытаний на стенде комплексирования, а также уменьшить вероятность возникновения таких проблем в процессе комплексирования.



3. Стенд комплексирования и приемосдаточных испытаний БВК РВ. Данный стенд предназначен для выполнения комплексирования (поэтапной интеграции) БВК, а также приемосдаточных испытаний БВК. Стенд должен поддерживать подачу данных на все внешние входы БВК, а также прием данных со всех внешних выходов БВК. Кроме того, должен быть обеспечен мониторинг внутренних связей БВК.

В связи с необходимостью отработки протоколов информационного взаимодействия блоков БВК в полном объеме, в состав стенда входит большое количество инструментальных машин (5-6 и более, в зависимости от характеристик БВК), а также полнофункциональные многомашинные комплексы АИС.

При испытаниях конкретной версии ПО БВК, на стенде используется комплект тестов, утвержденный для этой версии.

4. Стенд разработки функциональных тестов БВК РВ. Данный стенд является вспомогательным и предназначен только для разработки тестов. В стенд входят несколько АРМ инженера-тестировщика и сервер, связанные сетью Ethernet.

Отладка тестов осуществляется на АРМ инженера-тестировщика с использованием таких возможностей КИС ФТ, как поддержка виртуальных КБИ и выполнение тестов в режиме ожидании ввода от пользователя.



5. Стенд испытаний серийных комплектов БВК. Основное назначение данного стенда заключается в проведении приемосдаточных испытаний серийных комплектов БВК перед установкой на борт, а также отработке рекламаций, поступающих от пользователей БВК. Данный стенд близок по комплектации к стенду комплексирования и приемосдаточных испытаний БВК.

В состав стенда входит «эталонный» комплект БВК, прошедший полный объем тестирования. При поступлении блока БВК, на который подана рекламация, этот блок включается в стенд вместо соответствующего эталонного блока, после чего осуществляется автоматический прогон пакета тестов, ориентированного на испытание этого блока. По результатам прогона тестов принимается решение о дальнейших действиях с проблемным блоком БВК.

В случае поступления очередного серийного комплекта БВК для тестирования, этот комплект полностью заменяет собой «эталонный» комплект. При выявлении проблем функционирования серийного комплекта, отдельные новые устройства могут быть заменены на «эталонные» для выявления проблемного устройства.

6. Мобильная рабочая станция мониторинга и тестирования для выполнения проверок на борту. Мобильная рабочая станция представляет собой наиболее компактный вариант установки средств КИС ФТ и средств мониторинга обмена по КБИ.

Мобильная рабочая станция представляет собой ноутбук в промышленном исполнении с шасси расширения, в котором установлены адаптеры бортовых интерфейсов (МКИО, ДПК, Fibre Channel). В случае недостаточности числа разъемов в шасси расширения для установки адаптеров всех необходимых типов каналов, возможно использование сменных шасси, а также подключение внешних адаптеров по шине USB.

Мобильная рабочая станция мониторинга и тестирования позволяет проводить первичную проверку функционирования блоков БВК без их транспортировки к месту расположения стационарных стендов. Эта возможность актуальна в связи с географической распределенностью точек использования и натурной отработки ЛА, в состав которых входит БВК. Кроме того, при наличии замечаний к работе БВК «в целом» в составе объекта, использование мобильной рабочей станции позволяет локализовать проблему, отнеся ее к конкретному блоку БВК. В дальнейшем именно этот блок подлежит исследованию на стационарных стендах.

Мобильная рабочая станция может использоваться для мониторинга и проверки корректности обмена по каналам между блоками БВК наземно расположенного ЛА. Для этого она подключается к контрольным разъемам бортовой кабельной сети. Кроме того, станция может быть подключена к входам и выходам блока БВК, (временно) изъятого из состава объекта. При этом выполняются тесты, проверяющие функционирование блока БВК. Также возможно использование мобильной рабочей станции для имитации блока бортового оборудования, сопрягаемого с БВК.

Мобильную рабочую станцию целесообразно оснащать комплектами тестов для различных блоков БВК, сгруппированными в автоматически выполняемые пакеты (аналогично стенду испытаний серийных комплектов БВК).

Унификация архитектуры и программных средств на всех описанных выше стендах, в первую очередь унификация средств ФТ и мониторинга КБИ, позволяет применять в ОКБ Сухого единую технологию тестирования на различных фазах жизненного цикла БВК РВ. Также обеспечивается возможность использования унифицированных комплектов тестов на различных стендах и различных этапах тестирования, с минимальной адаптацией тестов при переносе.

1   2   3


База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница