基于模型安全关键软件全覆盖测试方法的研究和实现

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1、基于模型的安全关键软件全覆盖测试方法的研究与实现摘要计算机软件质量问题一直是软件开发中的一个重要而棘手的问题。在许多现代系统中，比如航空工业控制、铁路信号、核电系统以及医疗设备中，软件都扮演着举足轻重的作用，从而对软件质量提出更高、更严格的要求。认识到嵌入式系统中软件的重要地位，美国航空无线电技术委员会制定了DO-178B作为机载软件开发过程应遵循的准则，欧洲电子技术委员会制定了EN50128作为信号系统软件开发过程应遵循的准则，以上两个标准都对软件测试过程作了详细的说明与规定，特别指出了测试覆盖率的问题。结构覆盖率分析的目的是完善基于需求的测试，它可以发现程序中是否存在不期望出

2、现的功能。随着用户对安全关键嵌入式系统性能的需求不断增加和设计复杂度的提高，人们越来越依赖用覆盖率度量来衡量验证过程，以保证其高效性和完整性。在结构覆盖率测试中主要有语句覆盖、判定覆盖、MC/DC覆盖等几种方式，本文对这几种方式进行了详细的介绍说明与对比，评价了各种方法的优劣，指出了MC/DC在应用效果上具有的巨大优势。随后专门对MC/DC的概念进行了介绍，分析了MC/DC中两种设计方法——唯-一原因法（Unique-cause）与屏蔽法（Masking）的优劣与适用范围，阐述了MC/DC的几种典型的评价分析策略。由于在现有嵌入式软件开发过程中，用户越来越多地用基于模型的设计方法

3、代替之前的基于代码的设计手段，在测试方面本文提出了用模型覆盖率替代代码覆盖率的思路，从而提高了获得100%软件测试的覆盖率的效率。本文使用SCADESuite作为基于模型的软件开发平台，以某自动列车控制模式切换软件实现作为一个实例详细说明了进行模型覆盖率分析的全过程。关键词：DO-178B，EN50128，MC/DC，SCADE，覆盖率分析，机车软件-RESEARCHANDIMPLEMENTATIONOFMODEL-BASEDFULLCOVERAGETESTINGMETHODFORSAFETYCRITICALSOFTWAREABSTRACTThecomputersoftwareq

4、ualityproblemisalwaysanimportantanddifficultissueinthesoftwaredevelopmentprocess.Thesoftwareplaysaveryimportantroleinmanymodernsystems,suchasaviationindustrycontrolsystems,railwaysignalingsystems,nuclearpowerplantsandmedicalequipments.Astheembeddedsystemsoftwarebecomesmoreandmoreimportant,the

5、RTCAdevelopedDO-178Basairbornesoftwaredevelopmentguideline,CENELECdefinedEN50128assignalingsoftwaredevelopmentguideline,bothstandardsprovidedetailedinstructionsandregulationforsoftwaretestingprocessandespeciallyfigureoutthecoverageissue.Abovetwostandardsexplainthatthepurposeofthestructuralcov

6、erageanalysisistocomplementtherequirements-basedtesting,itcanfindtheunintendedfunctions.Astheincreasingdemandofcomplexityandperformanceforembeddedsystemdesign,peoplearemoreandmoredependentoncoveragemeasuresforthetestingprocess,toensurethe-efficiencyandcompletenessofverification.Thestructuralc

7、overageincludesseveralmodeslikestatementscoverage,decisioncoverage,MC/DCcoverage.Wemakeadetailedexplanationandcomparisonofthesemodesinthispaper,andpointoutthehugeadvantageinMC/DCapplicationeffect.ThenMC/DCconceptsarespecificallyintroduced,and