Simulink Function模塊竟然可以這樣測

Simulink是美國Mathworks公司推出的一種強大的可視化仿真工具，現(xiàn)已應用到包括汽車、航空、工業(yè)自動化等領域。Simulink不僅提供了多種特定功能的模塊，還提供Simulink Function，F(xiàn)unction Caller等模塊，便于用戶在開發(fā)過程中，定制化一些常用函數(shù)，擺脫了Simulink中固有Block的功能限制，有效的提升了開發(fā)效率。

這個功能無疑十分強大，但這卻給測試工作提出了很大的挑戰(zhàn)：受軟件開發(fā)架構限制，F(xiàn)unction的定義可能放置在軟件底層，以便于上層軟件進行多次調用。但當用戶對上層軟件的單元層級進行測試時，往往面臨著無法調用底層定義的Function的窘態(tài)（有槍無彈）。此外，當客戶在測試底層單元模塊時，由于Function只有定義沒有被調用，往往無法對Function的內部邏輯進行測試（有彈無槍）。

針對這兩種測試場景，自動化的軟件動態(tài)測試工具——TPT提供了便捷的解決方案。

圖1模型

有槍無彈：

顧名思義，空有Function Caller而沒有Function。如圖1所示，如果要測試Calculate這個單元，這個單元調用了Function，而Function卻定義在更底層，針對這種情況，TPT支持函數(shù)的插樁，提供Function Caller的接口，模擬函數(shù)的返回值。

TPT支持函數(shù)的插樁，在對這種只有Caller沒有Function的層級（如圖2）進行測試時，非常高效。在TPT的Platform Configuration中提供了這樣的選項：Simulink Functions，如圖3：

圖2單元模塊內部結構

圖 3 Simulink Functions

回到圖4平臺配置窗口，加載好模型后 Import模型接口， TPT將以 server形式識別 callFunc函數(shù)，如圖5。

圖 4 Import模型接口、參數(shù)

圖 5識別callFunc函數(shù)

該函數(shù)會被直接加載到 Functions中， 以便于在編寫測試用例時調用。

圖 6 callFunc被加載到Functions中

可以在 Declaration Editor中添加一個 channel形式的本地變量return_Func模擬函數(shù)的返回值，然后編寫圖 8所示用例來驗證：

圖 7添加channel本地變量

圖 8測試用例

運行結果和信號曲線如下圖所示，compare是簡單的評估，結果可見模型的輸出符合期望，由信號曲線可以觀察到local量的值即函數(shù)的輸出值。

圖 9測試結果

圖 10 Signal Viewer觀測結果

有彈無槍：

上述方法并不能測到函數(shù)內部的邏輯，而實際上函數(shù)可以定義在模型的底層，如圖1所示的模型wind_drag，F(xiàn)unction定義在底層，沒有對應的Function Caller，這就是有“彈”而無“槍”了。在單元測試階段想要測試該函數(shù)的邏輯，因其沒有相關的接口信息，測試工作無疑非常困難。

圖 11被測函數(shù)邏輯

自動化測試工具TPT提供了m文件的接口，可以在配置測試環(huán)境或者測試執(zhí)行過程中進行一些預處理，這就為測試該函數(shù)邏輯提供了絕佳的途徑。

圖 12 TPT提供的m文件接口

此處用m腳本編寫一個函數(shù)，可以在TPT中實現(xiàn)對Function的調用。該函數(shù)主要有兩個參數(shù)：

參數(shù)1：測試層級，可直接用TPT環(huán)境變量’${tpt.matlab.block.name}’

參數(shù)2：被調函數(shù)，例如：' F = wind_drag(Density,Speed) '

可以在 TPT\Platform Configuration\Original Model中可以編寫相應的代碼來加載m文件，并使用simulink_function_caller函數(shù)對模型中的SimulinkFunction進行調用，這無疑大大提升了測試的效率。

圖 13 m文件加載及函數(shù)調用

圖 14模型中自動配置FunctionCaller

依次在TPT中配置測試環(huán)境，導入接口時即可發(fā)現(xiàn)模型中出現(xiàn)了Simulink Function調用的相關接口信息。上一步中加載的m文件，實現(xiàn)了自動創(chuàng)建所測Function對應接口信息，以及Function Caller模塊的功能，這些新建的模塊和Function在同一層級，這樣就能夠對Simulink Function邏輯進行測試。

圖 15導入接口信息

編寫測試用例來測試該函數(shù)：

圖 16測試用例

該函數(shù)是簡單的計算風阻的函數(shù)，，其中C取0.3，S取2.05，編寫評估驗證該用例：

圖 17測試評估

測試結果顯示模型輸出與函數(shù)運算結果一致：

圖 18測試結果

兩者的信號曲線也是完全重合：

圖 19信號曲線

總結

本文介紹了使用TPT測試Simulink Function模塊的兩種方案，TPT還支持MATLAB Function的測試。

PikeTec公司是全球知名的基于模型的嵌入式系統(tǒng)測試工具TPT的軟件供應商，總部位于德國柏林。北匯信息作為PikeTec在中國的獨家合作伙伴，致力于幫助中國客戶提升嵌入式控制系統(tǒng)的開發(fā)效率。目前，TPT已被眾多國內知名主機廠和零部件企業(yè)認可，在新能源（VCU/BMS/MCU）以及ADAS等領域中被廣泛應用。