Robot Framework簡介及在汽車電子測試中的應用

前言

汽車電子軟件扮演著越來越重要的角色，為適應市場變化，車載軟件和功能的開發(fā)需要快速迭代。敏捷開發(fā)、持續(xù)測試、CI/CT/CD實現(xiàn)和DevOps等成了汽車電子行業(yè)的高頻詞，也正在幫助OEM和零部件供應商實現(xiàn)頻繁的代碼部署和實現(xiàn)可靠軟件交付的目標。測試自動化是這些過程中不可或缺的一部分，因為可以提升測試效率以加速開發(fā)迭代，特別是對于重復性的任務或不需要任何人工干預的任務。

說到自動化測試，Robot Framework作為自動化測試領域的明星框架，已經開始摩拳擦掌，躍躍欲試。今天我們一起來看下Robot Framework在汽車電子測試中，可以發(fā)揮出多大的作用。

1、Robot Framework簡介

Robot Framework是一個廣受歡迎的自動化測試框架。所謂框架，可以理解為一組準則，遵循這些準則可以獲取明顯的收益。自動化測試框架就是由一個或多個自動化測試基礎模塊、自動化測試管理模塊、自動化測試統(tǒng)計模塊等組成的工具集合。

Robot Framework是一個基于Python語言開發(fā)的，可擴展的，是以關鍵字驅動模式的自動化測試框架。它具有以下特點：

（1）編輯用例簡單，啟用易于使用的表格語法，以統(tǒng)一的方式創(chuàng)建測試用例；

（2）提供從現(xiàn)有關鍵字創(chuàng)建可重復使用的更高級別關鍵字的功能；

（3）提供易于閱讀的結果報告和HTML格式的日志；

（4）提供一個簡單的庫API，用于創(chuàng)建自定義測試庫，可以使用Python或Java本機實現(xiàn)；

（5）支持創(chuàng)建數據驅動的測試用例；

（6）提供標記以分類和選擇要執(zhí)行的測試用例；

（7）可以和SVN或者GIT及Jenkins持續(xù)集成。

上文我們提到Robot Framework是以關鍵字驅動模式的自動化測試框架，同時支持創(chuàng)建數據驅動的測試用例。那么關鍵字驅動和數據驅動分別有什么特點呢？

關鍵字驅動是由關鍵字和數據組成測試用例執(zhí)行測試，測試框架的底層負責解釋關鍵字，完成指令，測試用例的編輯者只需要使用關鍵字和數據組合，即可實現(xiàn)復雜的測試邏輯。測試執(zhí)行的代碼和測試用例代碼是分離的。這種方式學習成本比較高，開發(fā)關鍵字及其相關功能的初始投資可能需要更長的時間。

數據驅動測試是從數據文件讀取輸入、輸出數據，通過變量傳入測試腳本執(zhí)行測試，數據是可變的，測試設計是重復的、高度抽象的。使用這種測試方式可以減少重復勞動，測試用例易于修改和維護。但是這種方式不擅長邏輯處理，一組腳本只能處理特定格式的數據。在一些特定的測試場景下，這種方式具有明顯優(yōu)勢。比如汽車ECU（如網關）測試有數據轉發(fā)/路由的測試場景，需要測試的數據有時多達上千個，我們只需創(chuàng)建一條數據轉發(fā)業(yè)務的測試用例，從數據文件中讀取輸入、輸出數據后，遍歷所有數據即可完成測試。

2、Robot Framework整體架構

Robot Framework是一個通用的，和具體測試工具松耦合的框架，其高度模塊化的架構如下圖所示：

測試數據(Test Data)使用非常簡單、易于編輯的表格格式。Robot Framework會解析測試數據,執(zhí)行測試用例,并生成日志和報告。框架本身對測試對象可以完全“一無所知”,而是通過測試庫與其交互。測試庫可能是直接使用被測應用程序的接口,也可以使用其它底層的測試工具作為驅動。

3、Robot Framework環(huán)境安裝

Robot Framework環(huán)境的安裝比較簡單，只需兩步即可完成：

（1）安裝Python配置環(huán)境變量；

（2）打開dos窗口，輸入指令 pip install robotframework,點擊回車，安裝Robot Framework。

4、Robot Framework常用關鍵字

上文我們提到Robot Framework是一個關鍵字模式驅動的自動化測試框架，Robot Framework的測試用例由關鍵字和測試數據組成。關鍵字是用Python語言編寫的函數，也即是一個個方法。它是為了完成一個功能來設計的，分為系統(tǒng)關鍵字和用戶關鍵字。

系統(tǒng)關鍵字包含標準庫里面的關鍵字和第三方庫里面的關鍵字，就像C/C++的庫函數或者Python的內置函數一樣。

用戶關鍵字是根據業(yè)務需求將不同的業(yè)務封裝成一個關鍵字或者將用例執(zhí)行的步驟封裝成一個關鍵字，就像C/C++或者Python中的用戶自定義函數。

下面我們介紹幾個常見關鍵字的用途。

Convert To Integer：將給定的變量轉換成一個整數。示例：

Import Library：導入擴展庫或者自定義庫。示例：

Get Variable Value：獲取變量的值，賦給一個新的變量，如果變量不存在可以設置一個默認值。示例：

Log：使用給定的級別記錄給定的信息。示例：

Set Variable：給變量設置值。示例：

Should Be Equal：Robot Framework中的斷言關鍵字，如果給定的對象不相等，就會判定失敗。示例：

Sleep：測試執(zhí)行等待一定時間。示例：

5、Robot Framework測試用例示例

說了這么多，大家肯定想趕緊看看Robot Framework是怎么使用的，現(xiàn)在我們通過一個簡單的例子來說明Robot Framework是怎么執(zhí)行測試的。

這條測試用例的操作步驟如下：

（1）加載CANoe測試工程；

（2）啟動測試；

（3）等待一定時間，確保CANoe啟動完成；

（4）設置系統(tǒng)變量的值；

（5）等待一定時間，確保系統(tǒng)變量設置完成；

（6）獲取關聯(lián)系統(tǒng)變量的信號值；

（7）比較設置的值和讀取的值是否相同；

（8）終端輸出提示“測試用例執(zhí)行結束”。

Robot Framework編寫的測試用例如下圖一所示：

圖一 Robot Framework測試用例示例

執(zhí)行測試用例：dos窗口中輸入robot測試用例路徑，點擊回車即可，這里執(zhí)行用例的邏輯是使用pip安裝Robot Framework時，會在Python安裝路徑下面的Scripts文件夾生成robot.exe文件，Scripts文件夾已經添加到系統(tǒng)路徑，因此不需要再配置robot.exe的系統(tǒng)路徑就可以直接調用。

執(zhí)行后用例后，CANoe中關聯(lián)系統(tǒng)變量的信號值設置成功，如圖二所示。

圖二 CANoe信號EngineState：：OnOff值設置為1

用例執(zhí)行完成后，生成的測試報告如圖三所示。

圖三 測試用例執(zhí)行后生成的測試報告

6、Robot Framework與CANoe結合使用

相比于IT行業(yè)的軟件測試，汽車電子需要搭建硬件測試環(huán)境，測試時需要監(jiān)控和仿真很多總線信號和硬線信號，CANoe作為專業(yè)的總線網絡開發(fā)和測試工具被眾多整車廠和供應商的系統(tǒng)設計師、開發(fā)工程師和測試工程師所廣泛使用。配合Vector的硬件設備，如VN通信硬件接口卡及VT IO板卡，以及圖形化自動化測試工程開發(fā)軟件vTESTstudio，可以勝任汽車電子研發(fā)測試的各項任務。Robot Framework和CANoe結合使用，既帶來了Robot Framework可以自動部署測試軟件、自動截取日志、可以生成易于閱讀的測試報告和可以靈活的選取測試用例的優(yōu)點,也保留了Vector工具在多總線支持、網絡監(jiān)測和分析、系統(tǒng)仿真等方面的優(yōu)勢，各取所長。

CANoe是留有COM Interface的，這樣我們可以通過第三方的程序調用CANoe開放的API。調用交互的部分DEMO代碼如下圖四所示：

圖四 Python編程調用CANoe代碼

Robot Framework和CANoe結合使用一般有兩個思路：

第一種情況是把測試用例的過程主體在Robot Framework環(huán)境中編寫腳本實現(xiàn)并執(zhí)行，在執(zhí)行過程中調用CANoe提供測試數據、參數、變量的讀取和設定，這個思路適合對時間要求不敏感的測試用例。如下圖五所示用例，CanoeHandle為自定義的關鍵字庫，創(chuàng)建了加載CANoe工程、啟動測試、停止測試、獲取信號值、設置系統(tǒng)變量值、獲取系統(tǒng)變量值等關鍵字，可以使用這些關鍵字組合創(chuàng)建Robot Framework測試用例，執(zhí)行測試。

圖五 基于Robot Framework編寫CANoe測試用例

第二種情況是測試用例整體在Vector工具鏈中開發(fā)測試工程和腳本（比如基于vTESTstudio開發(fā)圖形化測試工程或是CANoe-CAPL編寫測試腳本），并在CANoe中執(zhí)行工程和腳本。此時，如圖六所示，Robot Framework作為一個測試用例管理框架來使用，CanoeHandle為自定義的關鍵字庫，創(chuàng)建了加載CANoe工程、加載測試腳本、執(zhí)行測試腳本等關鍵字，可以使用Robot Framework進行測試管理，根據實際需求刪選測試用例、自動控制測試開始、停止等。結合Jenkins打造通用的自動化持續(xù)集成測試平臺，可以顯著提升測試效率。

圖六 基于Robot Framework管理CANoe測試工程

結束語

IT領域的開發(fā)理念和以太網等具體通信技術經過優(yōu)化改造后在汽車上的應用，為軟件定義汽車的實現(xiàn)提供了諸多方法論和技術手段上的支撐和支持。同樣，發(fā)源于IT行業(yè)的測試技術也越來越多地被應用到汽車電子的測試中，在過去一年的項目中，北匯已經將Robot Framework與CANoe等汽車行業(yè)的主流工具進行了結合應用，積累了一些實踐經驗，期待與大家深入交流和探討。下期我們將帶來Robot Framework結合Jenkins的測試實踐應用的主題，敬請關注。