摘要：针对传统设计ECU功能测试用例时无法兼顾输入动作的组合与有序状态迁移的问题，提出一种基于状态转换的黑盒测试用例的设计思想，并结合SCU功能测试用例设计实践，阐明了应用状态转换进行功能测试用例设计的方法和流程，并提供了一整套满足ECU功能测试的软硬件测试系统平台的搭建方案。

    随着电子与微电子技术的不断发展，越来越多的电子控制单元应用到了汽车上。这些电子装置在保证动力性、经济性、安全性和舒适性的同时，也使汽车电控系统日益复杂。在竞争如此激烈的汽车电子产业中，品质、成本和开发周期是相互制衡的，于是高效的测试就变得更为重要，成为了产品开发过程中最为关键的环节之一，同时对ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）测试用例的设计和测试平台的搭建也提出了新的挑战。
    功能测试属于黑盒测试的范畴，是通过检测每个功能是否能够正常使用并达到设计目标的一种测试。在测试过程中，完全不必考虑测试对象的内部硬件原理和软件逻辑结构，是以用户的角度从输入激励与输出响应的对应关系进行考虑和测试的。目前设计黑盒测试用例的方法有穷举法、等价类划分、边界值分析等方法。对于穷举法缺少测试效率和测试成本的要求，所以不太适合应用于设计车载ECU的功能测试用例。而等价类划分法和边界值分析法都是重点考虑输入激励或条件，但是没有考虑到输入激励或条件的各种组合以及相互制约关系，所以使用这些方法设计测试用例也是有很大风险的，尤其是对于和人们生命财产紧密相关的汽车行业来说，这种风险是不能容忍的。为了保证行车安全，提高测试覆盖度，本文将提供一种基于状态转换的ECU测试用例设计方法，最后再介绍一种搭建ECU测试系统平台的有效方案。

    1 主要概念
    状态转换是通过结合决策表和有限状态机，分析输入激励的各种组合情况，进行测试用例设计，很适合于输入激励有先后顺序要求的情况。有限状态机简称状态机，表示有限多个状态以及在这些状态之间的转移和动作等行为的数学模型。
    有限状态机可以使用如图1所示的状态迁移图来表示。此外可以使用多种样式的状态迁移表。常见状态迁移表见表1。当前状态（N）在激励（j）的作用下指示出下一个状态（P_nj ）。详细的动作定义可以使用脚注来说明。



    功能状态树就是将各个功能状态按照树状结构来表示状态的迁移逻辑。为了简约测试时间和保证测试覆盖度，使用功能状态树将状态迁移表进行转换，然后就可以直接得到测试用例。注意此处所使用的功能状态树只有一个根节点，且末端的叶节点必须保持一致，但是根节点可以和末端的叶节点相同。

    2 测试实例
    下文将列举实例说明使用状态转换的方法来完善ECU的功能测试用例库，是一种可行有效的方法。SCU （shift control unit，换档控制单元）是主要应用在重型AMT （Automatic Mechanical Transmission、电控机械式自动变速器）商用车上的一种电子控制单元，其作用是为了减少驾驶者的劳动强度，给驾驶者一种简单、轻松、快捷的驾驶体验。SCU是在机械式自动变速器系统中与换档手柄和换档旋钮开关等协作，安装在汽车驾驶室内，接收选档开关、换档旋钮、E/P开关等输入信号，经过分析、判断，将这些信号转化成串行总线信息，发送到车载总线上，来传递驾驶者的操作意图，并且通过车载总线把当前状态和故障信息（模式状态、故障状态等）发送给仪表，提示驾驶者当前的档位状态和系统当前是否存在故障的车载电控单元。图2为SCU基本电气原理图。

    使用该种方法首先应定义测试对象的各种可能出现的状态；然后再定义测试对象出现可能状态时的激励或动作；其次根据上文来分析得到有限状态机，列出状态迁移表，化简为功能状态树，得到测试用例；最后搭建测试环境，按照测试用例执行测试。

    2.1需求分析
    通过测试输入文档，深入了解测试对象的工作原理、硬件I/O接口、信号列表、主要的功能以及网络通信等定义和要求。
    根据SCU需求文档整理出信号列表，见表2。

    由整车车载网络拓扑和消息列表文档，分析整理得出SCU主要和哪些ECU有直接交互。如图3所示，本文举例的SCU主要和ECU 1、ECU2、ECU3进行直接通信、共享总线信息（如当前档位状态、车速）等。

    2.2定义状态和激励
    对需求文档进行分析和整理后，根据状态转换的思想来设计功能测试用例，首要任务是要科学地定义出SCU在工作过程中会出现的所有状态（如空闲状态、档位状态），以及从其它状态直接可以跳转到目的状态所需要的激励（如按E/P开关、旋钮开关置倒档）。如表3和表4所示。

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