TTCN測(cè)試模型及測(cè)試方法的研究分析

一、TTCN概述

TTCN（TreeandTabularCombined Notation）樹(shù)表結(jié)合表示法，顧名思義，就是采用以樹(shù)和表格為表現(xiàn)形式的測(cè)試表示法，其中表格主要用于數(shù)據(jù)類型、原語(yǔ)、協(xié)議觀察點(diǎn)、約束等，樹(shù)則用于描述測(cè)試集、測(cè)試?yán)?、測(cè)試步。根據(jù)ISO/IEC 9646的定義，TTCN需要滿足以下幾項(xiàng)需求：第一點(diǎn)，測(cè)試系統(tǒng)能夠定義、構(gòu)造發(fā)送和接收被測(cè)試實(shí)體（IUT）的抽象服務(wù)原語(yǔ)（ASP）；第二點(diǎn)，能夠定義和構(gòu)造嵌入在ASP中的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）；第三點(diǎn)，在指定控制和觀察點(diǎn)（PCO）上，能夠規(guī)定ASP的發(fā)送或接收順序和能夠構(gòu)造測(cè)試?yán)?/p>

二、協(xié)議軟件測(cè)試

目前協(xié)議測(cè)試分成一致性測(cè)試（ConformanceTesting）、互操作性測(cè)試（InteroperabilityTesting）、性能測(cè)試（PerformanceTesting）、堅(jiān)固性測(cè)試（Robustness Testing）和遍歷性測(cè)試（Ergodicity testing）等幾個(gè)方面進(jìn)行研究。

圖1 幾個(gè)測(cè)試階段的關(guān)系

●一致性測(cè)試：驗(yàn)證設(shè)備實(shí)現(xiàn)與相應(yīng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的一致性，檢驗(yàn)不同的待測(cè)設(shè)備是否能夠滿足統(tǒng)一的要求，從而在相同的外部條件下進(jìn)行相同的動(dòng)作，并且輸出相同的結(jié)果。一致性測(cè)試的開(kāi)展是為了保證不同廠家的產(chǎn)品表現(xiàn)一致并能夠互聯(lián)互通，保證開(kāi)發(fā)人員有據(jù)可依，從而保證質(zhì)量。

●互操作性測(cè)試：根據(jù)終端芯片與終端開(kāi)發(fā)的實(shí)際進(jìn)展，驗(yàn)證不同終端與系統(tǒng)之間的互操作能力，并且促進(jìn)不同系統(tǒng)和終端空中接口間的互操作能力，即解決不同終端與不同系統(tǒng)之間的互操作問(wèn)題。

●性能測(cè)試：主要是通過(guò)測(cè)試終端的功能，比如終端長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定進(jìn)行某項(xiàng)功能的能力，終端重復(fù)穩(wěn)定地運(yùn)行某項(xiàng)功能的能力，終端同時(shí)進(jìn)行多項(xiàng)業(yè)務(wù)時(shí)表現(xiàn)出的處理能力以及系統(tǒng)的負(fù)載工作能力等。

●遍歷性測(cè)試：協(xié)議軟件開(kāi)發(fā)到尾聲階段，為了盡可能窮盡所有可能的情況，同時(shí)避免重復(fù)勞作而進(jìn)行的測(cè)試。

每個(gè)方面的測(cè)試一般來(lái)說(shuō)又包含單層測(cè)試、集成測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試幾個(gè)階段。幾個(gè)階段測(cè)試之間的關(guān)系如圖1所示。

●單層測(cè)試：主要測(cè)試單層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如邏輯和數(shù)據(jù)流）以及該層的功能和可觀測(cè)的行為。

●集成測(cè)試：確保各層集成在一起后能夠按既定意圖協(xié)作運(yùn)行，并確保其行為正確。它所測(cè)試的內(nèi)容包括層間的接口以及集成后的功能。

●系統(tǒng)測(cè)試：測(cè)試的最終應(yīng)用將在板級(jí)上進(jìn)行，模擬真實(shí)環(huán)境進(jìn)行測(cè)試。

根據(jù)TTCN的規(guī)則和要求可以構(gòu)造出TTCN的測(cè)試模型，如圖2所示。

圖2 TTCN測(cè)試模型

三、測(cè)試方法

可以看到TTCN的測(cè)試是一種典型的黑盒測(cè)試，把整個(gè)IUT看作一個(gè)測(cè)試實(shí)體來(lái)考慮，采用TTCN作為測(cè)試環(huán)境，TTCN與IUT之間的接口作為測(cè)試觀測(cè)點(diǎn)PCO，運(yùn)行測(cè)試?yán)?，通過(guò)觀測(cè)和檢查PCO的ASP和PDU的正確性來(lái)達(dá)到驗(yàn)證測(cè)試?yán)恼_性。測(cè)試?yán)菧y(cè)試的目的和方向所在，而且測(cè)試系統(tǒng)也是通過(guò)TTCN編寫(xiě)測(cè)試?yán)齺?lái)模擬的，因此測(cè)試?yán)木帉?xiě)是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，要滿足協(xié)議和應(yīng)用的各種要求，做到十分嚴(yán)謹(jǐn)和精確，這也是測(cè)試人員的主要任務(wù)所在。被測(cè)實(shí)體IUT可以是單層（被測(cè)系統(tǒng)只有一層被測(cè)試）或多層（被測(cè)系統(tǒng)中有一系列相鄰層需要測(cè)試），可以根據(jù)測(cè)試的不同階段來(lái)選擇組合。基于此TTCN的測(cè)試模型我們可以采用幾種測(cè)試方法。

（一）TTCN和SDL的協(xié)仿真

采用一個(gè)集仿真、開(kāi)發(fā)、測(cè)試于一體的TelelogicABTau的產(chǎn)品SDLand TTCN Suite 4.0作為開(kāi)發(fā)工具。通過(guò)TTCN編寫(xiě)測(cè)試?yán)?，SDL and TTCN Suite 4.0提供的SDL和TTCN的協(xié)仿真功能來(lái)進(jìn)行測(cè)試。

1．簡(jiǎn)單的TTCN和SDL測(cè)試

ASP和PDU的接口定義使用SDL工具的TTCN-LINK（利用SDL的功能，可以將SDL描述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)直接轉(zhuǎn)換到TTCN中使用）功能直接轉(zhuǎn)換得到。在協(xié)仿真中TTCN收到SDL發(fā)送的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)IUT處理后送回到SDL中去，SDL輸出的數(shù)據(jù)和TTCN發(fā)送到SDL的數(shù)據(jù)存在一定的關(guān)系。通過(guò)驗(yàn)證其正確性以確定IUT開(kāi)發(fā)的正確性。這是基于TTCN的最基本的測(cè)試方法，所有的數(shù)據(jù)處理都是在TTCN中來(lái)完成的，但是TTCN對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算能力是有限的。我們?cè)陂_(kāi)發(fā)中將C源代碼嵌入到SDL中，所有的接口也都是通過(guò)C來(lái)定義的，因?yàn)镃的數(shù)據(jù)類型非常豐富，但是TTCN可以識(shí)別的數(shù)據(jù)類型卻是有限的，比如復(fù)雜的指針就無(wú)法處理。因此這種方法只適合測(cè)試數(shù)據(jù)量不大、數(shù)據(jù)類型簡(jiǎn)單的情況，不是很有實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值。

圖3 簡(jiǎn)單的TTCN和SDL測(cè)試

2．改進(jìn)后的TTCN和SDL測(cè)試

由于上述方法的缺陷，我們對(duì)它進(jìn)行了改進(jìn)，這就是要介紹的第二種測(cè)試方法。將TTCN無(wú)法處理的過(guò)程放到SDL中來(lái)完成，用C源代碼完成測(cè)試數(shù)據(jù)的分析和構(gòu)造，并在IUT內(nèi)部增加2個(gè)測(cè)試模塊A＇、B＇和2個(gè)測(cè)試接口，如圖4所示。2個(gè)測(cè)試模塊可以對(duì)信號(hào)A和B作任何處理，在測(cè)試模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化和處理，再將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)送到TTCN測(cè)試環(huán)境中處理，從而大大簡(jiǎn)化了TTCN測(cè)試數(shù)據(jù)的編寫(xiě)和處理。這種方法最大程度的利用C、SDL、TTCN的優(yōu)點(diǎn)，在測(cè)試過(guò)程中實(shí)現(xiàn)協(xié)仿真，可以生成消息序列流圖（MSC圖），通過(guò)觀察IUT內(nèi)部和IUT與環(huán)境之間PCO的消息序列和數(shù)據(jù)流，從而達(dá)到驗(yàn)證開(kāi)發(fā)正確性的目的，可以認(rèn)為該方法為一種灰箱測(cè)試方法。目前此測(cè)試方法已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在終端協(xié)議軟件的一致性測(cè)試、互操作性測(cè)試等測(cè)試的單層和集成測(cè)試中，我們認(rèn)為它是一種非常有效的測(cè)試方法。

圖4 改進(jìn)后的TTCN和SDL測(cè)試IUT

（二）基于TTCN的板級(jí)測(cè)試

TTCN結(jié)合SDL的測(cè)試方法能夠很好地滿足協(xié)議棧軟件開(kāi)發(fā)初期和中期的要求，但是由于SDL的實(shí)時(shí)性比較差，定時(shí)器，內(nèi)存、接口測(cè)試等都不能很好的模擬現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。隨著協(xié)議軟件開(kāi)發(fā)的逐漸成熟，只采用這種方法也不能很好的滿足要求，并且到了更加需要大量基于實(shí)際環(huán)境的系統(tǒng)測(cè)試階段。如此繁多的系統(tǒng)測(cè)試都到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行是非常昂貴，也是不可能實(shí)現(xiàn)的，因此需要對(duì)測(cè)試方法做出改進(jìn)，找到能夠模擬現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的室內(nèi)系統(tǒng)測(cè)試新方法。

采用TTCN結(jié)合手機(jī)板的板級(jí)測(cè)試方法是一種非常有效的模擬現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的系統(tǒng)測(cè)試的好方法，仍然采用TTCN模擬測(cè)試環(huán)境，編寫(xiě)測(cè)試?yán)菧y(cè)試體不再是嵌入了C代碼的SDL，而是實(shí)實(shí)在在的移植了源代碼的手機(jī)板，測(cè)試模型如圖5所示。

圖5 板級(jí)測(cè)試的IUT

IUT的測(cè)試環(huán)境仍然是在TTCN中編寫(xiě)測(cè)試?yán)M，也是通過(guò)接口與IUT進(jìn)行消息交互，再檢查消息交互的原語(yǔ)、數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)的MSC圖、TRACE來(lái)驗(yàn)證測(cè)試實(shí)體是否達(dá)到開(kāi)發(fā)的要求。而消息交互過(guò)程仍然存在，因?yàn)門(mén)TCN的局限性—無(wú)法識(shí)別復(fù)雜指針和某些數(shù)據(jù)類型的問(wèn)題。因此IUT和測(cè)試環(huán)境的消息交互還必須要經(jīng)過(guò)一個(gè)中間過(guò)程來(lái)轉(zhuǎn)化，這個(gè)轉(zhuǎn)化過(guò)程可以通過(guò)設(shè)立一個(gè)BUFFER來(lái)實(shí)現(xiàn)串口轉(zhuǎn)換，在BUFFER中進(jìn)行數(shù)據(jù)和類型的轉(zhuǎn)化及處理，這個(gè)處理過(guò)程的原理實(shí)際上很類似于前面介紹的TTCN結(jié)合SDL的第二種測(cè)試方法的處理原理。

板級(jí)測(cè)試的主要特點(diǎn)就是將測(cè)試模塊（即IUT）源代碼移植到手機(jī)板上運(yùn)行，在具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，及測(cè)試?yán)郎?zhǔn)備就緒的前提下，首先將源代碼加到工程文件中，通過(guò)編譯工具（一般采用ARM公司的ARMDeveloperSuite）將工程文件編譯成可以在ARM核芯片上運(yùn)行的目標(biāo)代碼，然后將代碼移植到ARM核芯片上，再通過(guò)嵌入式系統(tǒng)的測(cè)試工具（如Lauterbach公司出品的通用調(diào)試軟件TRACE-32ICD速度很快，但是價(jià)格昂貴，可根據(jù)實(shí)際情況決定）把目標(biāo)代碼下載到目標(biāo)板上運(yùn)行調(diào)試，最后通過(guò)觀察PCO是否得到預(yù)期的結(jié)果。另外我們還可以將實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)用到板級(jí)測(cè)試中，將協(xié)議軟件運(yùn)行在這個(gè)操作系統(tǒng)之上，這樣可以真正的實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的操作，更加真實(shí)地模擬現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

板級(jí)測(cè)試不僅能夠很好地克服TTCN的實(shí)時(shí)性差的缺點(diǎn)，而且基本上能夠達(dá)到在室內(nèi)實(shí)現(xiàn)模擬現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的大部分測(cè)試，就目前來(lái)說(shuō)它是一種非常先進(jìn)的室內(nèi)測(cè)試方法，可以應(yīng)用在各種終端測(cè)試的系統(tǒng)測(cè)試階段。如今一致性測(cè)試互操作性測(cè)試以及性能測(cè)試等已經(jīng)基本完成，但仍然需要做大量的遍歷性測(cè)試，盡可能地發(fā)現(xiàn)以前各種測(cè)試沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。進(jìn)行遍歷性測(cè)試主要應(yīng)該放到系統(tǒng)測(cè)試階段，因此應(yīng)用板級(jí)測(cè)試將會(huì)起到非常好的效果。

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