Metode și modele de testare avansată a sistemelor Real -Time [621635]

Metode și modele de testare avansată a sistemelor Real -Time

Cuprins

Stadiul actual, motivația și integrarea temei de colocviu în domeniul de cercetare propus ……………. 2
Cercetări premergătoare domeniului de studiu propus ………………………….. ………………………….. ………. 7
Proiecția certetărilor viitoare ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 9
Planificarea activită ților ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. 12
Bibliografie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 13

Prof.dr.ing – Dan Pitică ing. Marius Alexandru Tăut

29.09.2016, Cluj -Napoca, Universitatea Tehnică din Cluj -Napoca

Tăut Marius Alexandru – Metode și modele de testare avansată a sistemelor Real -Time
2
Metode ș i modele de testare avansată a sistemelor Real -Time

Stadiul actual , motivația și integrarea temei de colocviu în domeniul de
cercetare propus
Prin aceasta lucrare imi propun abordarea unui domeniu vast, de actualitate care este supus
continuu unui ciclu de perfectionare datorita dezvolta rii accelerate a industriilor, în special î n
domeniul automotivelor, putand fi implementat oricand în diferite alte domenii și anume testarea
avansata a sistemelor în timp real .
Testarea unui sistem reprezintă o etapă sau un pas foarte important î n dezvolarea unui
produs, mai ales în domeniile î n care, produsul final urmează a fi manipulat de catre un utilizator
uman. Pornind de la ideea de tes tare putem spune că testarea unui sistem este o investigație
efectuată pentru a furniza parților interesate informații cu privire la calitatea produsului sau
serviciului supus încercării. Este un proces de evaluare a unui element dintr -un ansamblu de astfel
de sisteme pentru a detecta diferențe între intrările date și ieșirile așteptate . Totodată, testarea este
necesară deoarece, d omeniul de comandă și reglaj al electronicii a cunoscut în ultimii ani o
dezvoltare din ce în ce mai mare. Dacă până la mijlocul anilor 2000 ponderea predominanta a unui
sistem era partea de hardware, în zilele noastre o pondere majoră o are dezvoltarea părții software
care suplinește părți importante ale hardware -ului realizat în trecut. Totuși, dezvoltarea pă rții
software a unui sistem nu poate fi realizată dacă partea hardware a acestuia nu permite cerințele
de soft impuse sau invers. De aceea este necesar ca cele 2 părți integrante ale unui sistem sa fie
perfect îmbinate și totodată să fie la fel de rapid fu ncționale. Marea majoritate a aplicațiilor din
domeniul electronicii sau al automatizărilor sunt “sisteme embedded” sau în traducere sisteme
integrate și semnifică un mic calculator bazat pe un microprocesor și specializat pe îndeplinirea
uneia sau a câtor va sarcini anume, de obicei sarcini care se executa în timp real.
Domeniul testării automate este tot mai activ atât pe piața testării echipamentelor din
industria automotive lor cât și î n alte i ndustrii precum cea a automatiză rilor industriale, a aparate lor
de măsură, în domeniul medicinei sau a electrocasnicelor și altele , acaparând tot mai mult interes
din partea producătorilor de componente și a producătorilor de autovehicule. Testarea sistemelor,
a subsistemelor, a componentelor, a părților hardware și software este realizat ă prin cele două
tipuri de tetare : testare manuală și testare automată. Dacă la începutul dezvoltării acestui domeniu
testarea manuală era prioritară, odată cu evoluți a tehnologi ei și a nevoilor actuale – testarea
automată înclină ba lanța proceselor de testare în favoarea ei, caracterizată fiind de timpi i scurți de
execuție si un cost financiar mult mai scăzut. Figura 1 prezintă o analiză asupra celor 2 metode .

a) Comparatie cost/timp b) Comparatie cost/teste rulate
Figura 1. Testare automata vs testare manuala.

Tăut Marius Alexandru – Metode și modele de testare avansată a sistemelor Real -Time
3
În urma unui studiu bibliografic asupra temei propuse pentru acest colocviu, putem remarca
câteva dintre avantajele și dezavantajele acestor două tipuri de testare manuală și automată . Astfel,
principalele avantaje ale testelor automate sunt:
 Repetarea succesivă ale aceluia și test sau teste;
 Executarea de teste de compatibilitate a programelor pe mai multe configuraț ii;
 Permite executa rea scenariilor de testare ajutâ nd la testele de regresie ;
 Permite rularea mai multor teste de regresie pe un cod care se schimba des ;
 Pot fi rulate simultan pe mai multe mașini astfel scăzâ nd timpul de testare ;
 Costurile pe termen lung sunt reduse , dupa cum se poate observa și î n figura 1.
Totu și, această metodă de testare are ș i cateva de zavantaje , acestea fiind enumerate mai jos :
 Investițiile iniț iale sunt mai mar i decât în cazul testă rii manual e;
 Nu se poate automatiza totul, anumite teste trebuiesc facute manual .
Dintre a vantajele metodei de testare manuală putem sublinia :
 Daca test c ases-urile trebuiesc rulate de un numar mic de ori , este mult mai probabil
să se prefere testarea manuală ;
 Permite tester -ului să facă mai multe teste ad -hoc;
 Costurile pe termen scurt sunt reduse ;
 Cu câ t un teste r petrece mai mult timp verificâ nd un modul , cu atât cresc ș ansele
de a g ăsi mai multe defecte și posibile greș eli de utilizare .
Se poate enumera cateva dintre dezavantajele aceste i metode de testare:
 Testele manuale pot fi mari consumatoare de timp ;
 Pentru fiecare „release ” trebuiesc rulate acel eași seturi de teste ceea ce poate
deveni monoton .
În anii 1980 s -a dezvoltat primul model de testare folosit în industria aviatică, apărut
datorită complexității echipamentelor electronice. În anul 1982 a apărut primul model de testare
numit model V (V -cycle), figura 2, adoptat de compania Hughes Aircraft. Acest model V a fost
conceput pentru a pune în evidența defectele software din dezvoltarea unui produs.

Figura 2. Repartizarea sistemelor de testare automată V -cycle

Tăut Marius Alexandru – Metode și modele de testare avansată a sistemelor Real -Time
4
Două caracteristici sunt definitorii într -un sistem de testare automată și anume:
 monitorizarea și întreținere activității trebuie să aibă un punct de control unic;
 modulele s ă poată fi reutilizate.
Sistemele de testare automată din industria automotivelor au fost dezvoltate și s -au adoptat datorită
necesitațiilor de testare rapidă și precisă a sistemelor, apariția noilor echipamente electronice
comandabile și datorită înglobarii unui număr cât mai mare de componente electrice în
autovehicul. Pentru dezvoltarea unui pr odus î n domeniul automotivelor, se adoptă diverse metode
și strategii de testare care urmăresc ciculul V , ilustrat î n figura 2 , adoptat din industria aviatică.
Potrivit acestui ciclu, industria automotive lor este ierarhizată pe următoarele nivele:
 nivelul de compo nentă hardware;
 nivelul de componentă software;
 nivelul de componentă electrică;
 nivelul de subsitem;
 nivelul de sistem.
Pentru ca o componentă electronic ă să fie validă și conformă cu fiecare nivel, sunt utilizate
tehnicile ș i metodele de testare existente, acestea fiind:
 testarea funcțională;
 testarea non -funcțională;
 testarea de tip regresie;
 testarea de tip răspuns la stimuli.
Se poate spune că un produs a fost validat complet dacă componenta electronică a fost testata l a
fiecare nivel al modelului V, în fiecare nivel testându -se diferite cerințe ale produsului.
În cadrul procesului din domeniul automotive lor, dar nu numai , un produs nu este suficient să fie
testat automat deoarece această modaliate nu poate testa în tota litate un produs, ținandu -se cont de
toate cerințele (design specifications). Astfel este necesar și un proces de testare manuală care să
sumplimenteze lipsurile procesului automat. Cele două tipuri de testare vor fi folosite sincron
pentru ca raportul fin al al testelor s ă fie conform așteptărilor.
Nevoia sistemelor de testare automată apare ca urmare a necesitații dezvoltării complete a
produsului la sfârșitul perioadei de dezvoltare. Astfel, se poate observa în cadrul producătorilor de
componente electron ice un interes crescut pentru dezvoltarea sistemelor de testare automate cu
aplicapabilitate în industria automotivelor. Testarea manuală începe să fie înlocuită cu cazuri de
testare automată executate de sisteme de testare performante.
Conform ciclului V, prezentat în figura 2, se pot distinge următoarele tipuri de sisteme de testare
automate, destinate industriei automotive lor:
 ICT (in circuit test);
 HiL (hardware in the loop);
 SiL (software in the loop);
 MiL (model in the loop);
Validitatea unui produs în zilele de astazi este dată de aceste tipuri de sisteme de testare automate
enumerate mai sus, acestea fiind dependente î ntre ele și bazate totodata pe modelarea ș i simularea

Tăut Marius Alexandru – Metode și modele de testare avansată a sistemelor Real -Time
5
sistemelor. Modelarea ș i simularea sistemelor devine din ce în ce mai r ăspândi tă în dezvoltarea
software -ului. Modelarea oferă o modalitate de a descrie proiectarea sistemului software grafic ,
dar î n plus, un model de document bine definit poate î nlocui un document de proiectare de
software. Simularea ofera o moda litate de a testa a cest design înainte de punerea în alicare.
Modelarea ș i simularea mediului se poate obține utilizâ nd instrumente special create precum
Simulink®, Stateflow® MathWork s, LabView etc, oferind totodată și instrumente de analiză care
pot fi integrate î ntr-un fl ux de lucru. Aceste soluț ii au fost create pentru a sprijini eforturile
inginerilor pentru atinger ea obiectivelor, dar ș i pentru reducerea atât a costurilelor de dezvoltare
cât și timpul necesar aferent dezvoltării. Datorită acestor soluț ii, dezvoltarea de software a crescut
considerabil, bazându -se pe modele matematice ș i algoritmi de control care fac legă tura software –
ului cu componentele fizice , acestea din urmă fiind controlate în mod direct sau indirect de că tre
software.
Testearea automată este dezvol tată continuu datorită acest or simulă ri care permit ansamblul ui de
sisteme ale unui produs să fie testat înainte ca acesta să ajungă în producție și î ntr-un timp mult
mai scurt. Pentru tes tarea cerinț elor la nivel de sistem se fo losește simulă ri de modele, numite
model -in-the-loop (MIL) , care sunt o parte esențială a modelului de testare î n V pr ezentat anterior,
deoarece oferă posibilitatea de a monitoriza modelele la fiecare nivel. Testarea MIL este necesară
pentru gă sirea def ectelor de proiectare prin tes tări extinse ale scenarii lor care pot trece neobservate
în mod tradiț ional.
Pentru ca alte componente cheie ale softwar e-ului pot exista doar sub formă de „legacy code” și
nu în modele, se utilizează de asemenea testarea (SIL) software -in-the-loop. Acest lucru oferă
posibilitatea de a verifica dacă codul scris ș i driver -ele interacționează corect î ntre ele ca o unitate
și confirmă corectitudinea funcționalităț ii sistemului de operare.
În testarea virtuală, așa cum se face î n testarea MIL sau SIL, se pot descope ri multe defecte de
proiectare ș i bug -uri ale software -ului, dar nu poate testa intercaț iunea cu partea hardware, cum ar
fi timpii de î ntrerupere, controlul PWM, co municațiile între controlere și alte aplicații în timp real
care pot exista î ntr-un astfel de sistem integrat. Î n testarea hardware -in-the-loop (HIL), modelele
implementat e rulează pe controlere î n timp real care emuleaz ă lumea fizică prin aplicarea
tensiunilor la un astfel de sistem integrat (embedded system) . Solenoizii, rezistențele ș i conexiun ile
unui astfel de sistem real pot fi utilizate oferint un mediu în care controlerul să poată executa ceea
ce ar trebui să execute într-un sistem fizic. Chiar și un ansamblu de componentele hardware pot fi
adăugate sau aplicate î ntr-o astfe l de cel ula de testare, fiecare fază adăugâ ndu-se la realismul
testelor . Nu toate metodele de testare în buclă (in-the-loop) sunt necesare a fii aplicate î ntr-un
proiect . Avantajul acestei testări în blucă este acela de reutilizar e a testelor pentru fiecare fază de
testare. Acest lu cru poate fi un mare beneficiu î n special pe proiecte mari, dar pentru proiectele
mici pot fi folos ite doar testarea MIL ș i HIL cu succes.
Acestea sisteme de testare automată cuprind mai multe tehnici și tipuri de testare. Performanțele
sistemului, din punct de vedere al funcționalităților de testare, va depinde foarte multe de numă rul
de tehnici de testare care pot fi integrate în sistem. Astfel, foarte multe sisteme de testare automate
sunt destinate testării doar din punct de vedere al anumitor părți componente.

Tăut Marius Alexandru – Metode și modele de testare avansată a sistemelor Real -Time
6
În figura 3 este ilustrat ă o schemă bloc al unui astfel de sistem de testare care cuprinde
testarea în buclă ș i anume MIL, SIL, HIL po rnind de la modelul de testare î n V.

Figura 3. Sistem de t estare în blucă (MiL, SiL, HiL)

Revenind la partea software a unui sistem, după cum s -a prezen tat și la începutul acestei
lucră ri, care suplinește părți importante ale h ardware -ului rea lizat în trecut, datorate avansării
tehnologiei ș i a algoritmilor avansaț i de scriere a unui astfel de cod, testarea aces tei părți este foarte
importantă deoarec e verifică și asigură că produsul îndeplinește condițiile impuse la î nceputul
fazei de dezvoltare. Testarea software -ului poate fi implementată în orice moment al procesului de
dezvoltare în funcție de metoda de testare folosită. Există mai multe abordări de testarea a
software -ului. Testarea statică este o forma de testare software în care software -ul nu este utilizat
efectiv, referindu -se la algoritmul folosit, corectitudinea codului, c omentarii sa u inspecții, iar
testarea dinamica se referă la executare codului propriu -zis cu un anu mit set de cazuri de testat .
Cazurile de testare sunt dezvoltate folosind diferite tehnici de testare pentru a realiza o testare cât
mai eficientă. Software -ul poate fi testat în doua moduri, cu alte cuvinte se disting două metode
diferite: Black box testing și White box testing.
White box testing este o metodă foarte eficientă în detectarea și rezolvarea problemelor, deoarece
bug-urile sunt o manifestare a unei erori în tr-un sistem software și pot fi găsite înainte de a provoca
probleme. White box testing este o tehnică care ia î n considerare mecanismul intern al unui sistem,
mai bine zis are acces la structurile de date interne ș i la algor itmi, inclusiv codul care pune în
aplicare acestea. Tipuri le de testare cu White box testing cuprind : testare API (Appli cation
Programming Interface), a coperire cod, metoda de introducere a erorilor și încercări statice.

Tăut Marius Alexandru – Metode și modele de testare avansată a sistemelor Real -Time
7
Black box testing este o metodă de testare bazată pe cerințele de ieșire și care ignoră
mecanismul intern al sistemului. Cateva m etode de testare cu metoda Black box include :
equivalence partitioning, boundary value analysis, all -pairs testing, fuzz testin g, model -based
testing, exploratory testing and specification -based testing.
Testele sunt grupate în funcție de cazul în care acestea se adaugă în procesul de dezvoltare sau de
nivelul de specificitate a testului:
 Unit testing ( unitatea de testare) – White box și Black box testing .
 Integration testing (testarea de integritate) – White box și Black box testing .
 Test validity (test de validitate) – White box ș i Black box testing.
 Acceptance test (testul de acceptare) – clasa de testare Black box testing .
 Test system (testul de sistem) – clasa de testare White box testing.
 Regression testing (testarea regresivă) – clasa de testare Black box testing .

Metodele și modelele de testare studiate și prezentate în acest capitol sunt un pas mic în
domeniul în care doresc să fac o cercetare asiduă și să obțin rezu ltate de îmbunătățire a soluții lor
de testare atât din punct de vedere economic, reducând costul unui astfel de produs prin soluții
inteligente și compacte de testare cât și din punct de vedere a timpului necesar unor astfel de teste
automate, care în industrie este din ce în ce mai limitat, datorită cererii mari de produse noi, precum
și a tendințelor de dezvoltare exagerate în fiecare an.

Cercetări premergătoare domeniului de s tudiu propus

Dealungul celor doi ani de studiu și pregătire în cadrul masterului de Inginerie Electronică
din cadrul departamentului de Electronică am obținut o bursă de studiu în cadrul centrului de
cercetare ITEC care mi -a permis să fiu aproape de domen iul testării industriale atât din punct de
vedere hardware cât și software a unui sistem real time.
Primul contact cu domeniul de testare l -a constituit realizarea lucrării de licență cu titlul ’’ STAND
EXPERIMENTAL PENTRU TESTAREA ȘI IMPLEMENTAREA APLICAȚ IILOR
SOFTWARE ’’ care prezenta proiectarea și dezvoltarea unui stand experimental pentru testarea și
implementarea aplicațiilor software urmând a fi utilizate în domenii precum: electronică,
telecomunicații, automatizări, rețelistică, automotive, etc. Necesitatea dezvoltării unui astfel de
sistem a venit din nevoia din ce în ce mai mare de a testa aplicațiile software înainte ca acestea să
fie ru late în sisteme integrate de comandă sau reglaj din diverse domenii în care software -ul are o
pondere din ce în ce mai mare. S-a pornind de la dezvoltările actuale ale marilor producători de
componente electronice și sisteme integrate și coroborat cu cerin țele de pe piață, acolo unde astfel
de sisteme se aplică, lucrare de licență și-a propus un stand experimental de im plementare ș i testare
a aplicațiilor software prin dezvoltarea unei pl ăci ce conține microcontrolerul AVR ATmega 64,
permițând totodată util izatorului să aibă acces ușor la toate porturile controlerului, venind de
asemenea în ajutorul acestuia cu un display de 2X16 caractere și a unei matrice de leduri conectată

Tăut Marius Alexandru – Metode și modele de testare avansată a sistemelor Real -Time
8
la unul din porturile unității centrale (microcontroller -ul). Proiectul de diplomă a prezentat o
soluție de proiectare și implementare a unei plăci de dezvoltare ce oferă blocuri funcționale
suplimentare produselor de pe piață, fiind proiectată cu tehnologie actuală în vederea acoperirii
cerințelor aplicațiilor din domeniul tehnic, reuș ind totodată să fie competitivă și din punct de
vedere al prețului de cost. Acest proiect s -a axat pe două direcții în vederea realizării produsului
final. O direcție a fost reprezentată de partea tehnică în care autorul prezintă pe larg metoda de
proiecta re și documentare a produsului. Cea de -a doua direcție se referă la un studiu economic
asupra pieței concurențiale, asupra prețului de cost și a rentabilității investiției pe care o firmă nou
înființată ar avea -o atunci când se lansează pe piața echipament elor electronice din România cu un
astfel de produs.
Aceast studiu a fost continuat și la nivelul de masterat prin propunerea unei noi metode de
testare automat ă a unor echipamente industriale utilizate cu precădere în domeniul automotivelor.
Rezultatele o bținute au fost redactate sub forma lucrării de disertație cu titlul: ’’ Instrument
software de testare a clusterelor utilizând protocolul de comunicare CAN ’’. Conceptul care a stat
la baza acestei lucrări a constat î n dezvoltarea unei aplicații software ca re să testeze echipamentul
supus unor astfel de teste automate (DUT – device under test), atât din punct de vedere a sistemului
hardware c ât și din punct de vedere al software -ului ce este încărcat pe un astfel de dispozitiv.
Aplicația software dezvoltată și-a propus totodată să funcționeze atât sub forma unui conce pt HIL
(hardware in the loop) câ t și sub forma unui sistem SIL (software in the loop) furnizând la finalul
rutinei de te stare un raport asupra metodei ș i testelor prin care echipamentul a trecut. De asemenea,
aplicația dezvoltată a permis monitorizarea și controlul î n timp real a device -ului supus testării,
utilizând un protocol de comunicare de tip high speed CAN.
Monitorizarea în timp real s -a realizat atât prin protocolul de comunicare high sp eed CAN sub
forma unui debug al aplicației cât ș i sub forma unor capturi vide o, care permit utilizatorului să
execute testele atât î ntr-un laborator de tes tare cât și î n laboratoare speciale cum ar fi cele de tip
EMC sau de tip camera climatice unde prezen ța unui inginer de test este oarecum restricționata.
Instrumentul software dezvoltat a fost creat astfel încât acesta să poată fi utilizat ca un instrument
“standalone” (fără a fi necesară instalarea unui alt tool ajutător sau a programului în care aceast ă
aplicație a fost realizată) care avea ca principal scop testarea într -o bucla a unui subansamblu din
industria automotive -lor (cluster). Totodată, această aplicație a fost dezvoltată în așa fel încât ea,
trebuie să poată fi utilizată atât de mediile de si mulare și testare universal – adică oferă o soluție
de reutilizare indiferent de modelul cluster -ului testat sau de firma producătoare a unor astfel de
echipamente.
Câteva dintre principalele contributii aduse în dezvoltarea unui mediu de testare automat asupra
instrumentelor de tip cluster prin aceasta lucrare au fost:
 Decodificarea mesajelor schimbate î ntre dispozitivul de testat (DUT) și unitatea centrală de
control (ECU) prin intermediul unui protocol de cumunicare CAN.
 Adaptarea mesajelor transmise de la DUT la ECU cu ajutorul unui CAN ce poate fi utilizat
indiferent de resursele hardware ale liniei de transmisie de date.
 Controlul instrumentului de testat utiliz ând o interfață grafică .

Tăut Marius Alexandru – Metode și modele de testare avansată a sistemelor Real -Time
9
 Dezvoltarea unei interfețe grafice care să permită utilizatorului monitorizarea și controlul în
timp real a instrumentului de testat.
 Crearea unei platforme de testare î n timp real care permite utilizatorului s ă monitorizeze cu
ajutorul u nei camere video rezultatele obținute î n urma testului efectuat.
 Interpretarea rezul tatelor obți nute utilizând platforma grafică dezvoltat ă.
 Dezvoltarea aplicaț iei sub forma unui tool standalone indep endent de programele utilizate î n
dezvoltarea interfe ței grafice de testare.
Așadar, pornind de la lucrarea de licență /master și coroborând cu experiența acumulată în
cadrul centrului de cercetare ITEC pot spune că domeniul testării automate este un domeniu vast
care permite permanenta îm bunătățire a soluțiilor oferite industriei pentru testarea echipamentelor
ce utilizează cont roale în timp real.
Proiec ția certetărilor viitoare

Pornind de la capitolele prezentate anterior îmi propun să abordez pentru viitor ca
principală axă de cercetare modelarea și implementarea unor soluții de testare avansată a
sistemelor în timp real ce pot fi utilizate în industria echipamentelor electroni ce cu precădere în
industria automotivelor, acolo unde dezvoltarea ansamblurilor unui automobil cunoaște o
dezvoltare remarcabilă în fiecare an, iar testarea acestora este din ce în ce mai importantă și limitată
ca timp de execuție.
Consider că dezvoltare a unui sistem HiL care să funcționeze pe baza unor modele reale a
subansamblurilor ce fac obiectul testului la care sunt supuse, model creat pe baza modelării
matematice a componentelor hardware și validat prin testări succesive de comportament a acestuia
reprezintă un prim pas în dezvoltarea unor soluții eficiente de testare automată. În aceați măsură,
stabilirea acurateții măsurătorilor realizate de către echipament este un alt pas important ce trebuie
luat în considerare în vederea închiderii unei bucle de testare avansate, care să conducă la un
rezultat final ce poate fi considerat a fi rezultatul de funcționare a întregului ansamblu în întregul
sistem în care urmează a fi utilizat.
O altă abordare a metodelor si modelelor de testare avansată trebuie s ă aibă în considerare
măsurarea mărimilor electrice ce fac obiectul testului la care este supus dispozitivul. Astfel, pe
baza corelării domeniului de măsură cu mărimea și capabilitățile componentelor hadware din
cardul unui sistem de testare automată, treb uie să se exprime eroarea de măsură cu care se
realizează măsurarea mărimilor și pe baza unor algoritmi să se intervină asupra corecției automate
a echipamentului de test. O astfel de abordare este impetuos necesară, deoarece standardele de
reglemetare a t estării în domeniul industriei automotivelor sunt drastice atât din punct de vedere a
erorilor obținute cât și din punct de vedere a numărului de dispozitive care nu ar trece un astfel de
test de calibrare. Totodată, dezvoltarea unui astfel de sistem de te st bazat pe standardele de
regrementare în vigoare și în funcție de domeniul de aplicare, consider că poate să fie o bună bază
de pornire a unui astfel de echipament.

Tăut Marius Alexandru – Metode și modele de testare avansată a sistemelor Real -Time
10
Pornind de la ideea că e roare de măsură pe care un astfel de sistem de test poate să o aibă
(în general sub 1%) , consider că o altă abordare ar trebui să fie dusă în direcția definirii unui mod
de calibrare automat a unor astfel de dispozitive, mod ce poate fi realizat prin definirea
incertidunilor cu care un sistem de test realizează masura rea, testarea sau controlul unui
echipament supus unor teste automate.
Modul în care aceste sisteme de test returnează rezultatul unui test este de asemenea o altă
direcție de cercetare. Rezultatele pe care le obține un utilizator în urma unui astfel de t est trebuie
să fie clare și să scoată în evidență defectele de proiectare sau de orice altă natură a unui dispozitiv
supus unui astfel de test. Așadar, nu doar testarea automată pe baza unor modele stricte asupra
părții hardware este importantă, ci și test area părții software care poate să valideze sau să
invalideze funcționarea întregului sistem.

Așadar, o schemă simplificată a primei direcții de cercetare asupra domeniului pe care
doresc sa îl aprofundez și asupra căruia doresc să aduc îmbunătățiri poa te fi sub forma:
– Realizarea unui sistem HiL
– Modelarea ansamblelor și subansamblelor unui echipament supus testului (MiL)
– Cuantificarea erorilor de măsură a unui sistem de testare automată
– Evaluarea incertitudinii măsurătorilor pe care un astfel de sistem de test le introduce
– Corelarea și definirea mărimilor măsurate în conformitate cu standardele ISO de
reglementare în acest domeniu
– Definirea unei proceduri de calibrare si autocalibrare a unui sistem de test
– Realizarea unor rapoarte detaliate asupra modului de funcționare a unui astfel de
ansamblu supus testelor automate care să releve funcționare în interiorul sau în afara
ariei de funcționare
– Implementarea unor scripturi de funcționare care să facă un astfel de produs de testare
versatil și aplicabi l în diverse domenii de testare:
 Motoare DC – stepper motors, brushless , dc
 Cluster – instrument de bord
 ECU – engine control unit
 TCU – transmission control unit

Pornind de la ideea c ă sistemele Real -Time controlează procese și că una din cele mai
importante p ărți a unui astfel de proces în industria automotivelor este partea de testare prin care
dezvoltatorii pot să valideze produsul ce urmează a fi lansat, putem definii sub forma unei
diagrame bloc un astfel de proces de testare. Schema bloc a unui proces de testare compus din cele
3 părti principale Model in the Loop, Soft ware in the Loop și Hardware in the Loop este prezentată
în figura 4.

Tăut Marius Alexandru – Metode și modele de testare avansată a sistemelor Real -Time
11

Figura 4. Schema bloc a unui sistem de testare compus din MiL, SiL, HiL și modelul V aplicat
pentru o astfel de entitate de testare

Partea de Model in the Loop a metodei de testare automată trebuie să permită
implementarea unor algoritmi care să definească funcționarea sistemului și să poată caracteriza
sistemul prin:
– Modelarea controlului procesului
– Modelarea sistemului embedded care controlează întreg sistemul
Astfel, putem obține un algoritm solid de modelare ce urmează a fi utilizat în testarea automată
bazat pe un control în buclă închisă creat pe baza unor modele matematice care fac ca întregul
sistem să se adapteze stimulilor ce urmează a fi aplicați la intrarea unui dispozitiv embedded.

Figura 5 . Schema bloc a unui model MiL

Dacă ne raportăm la partea de software in the loop a unui astfel de siste de testare putem sublinia
faptul că odată ce modelul sistemului a fos t dezvoltat și validat prin simulări ale acestuia se poate
genera un cod care permite codarea manuală (hand code ) a dispozitivelor embedd ed. Astfel, putem
spune că pe baza modelului crea se generează linii de cod care co ntrolează procesul real.
Dependințele dintre SiL și MiL precum și testarea unui sistem utilizând cele două e ntități trebuie

Tăut Marius Alexandru – Metode și modele de testare avansată a sistemelor Real -Time
12
să conducă la definirea unor perturbații ce apar în sistem și în ac elași timp să definească clar e rorile
ce apar în întreg sistemul precum și d efinirea unor intervale de incertitudine pe care sistemul le
are. Astfel, MiL și SiL pot să testeze împreună un sistem hardware embedded și să furnizeze
înformații clare despre algoritm ii implementați.
Aceste două componente au ca principal scop integrarea într -un sistem HiL care are ca principal
avantaj testar ea întregului sistem atât din punct de ve dere software cât și din punct de vedere
Hardware. Partea de HiL este un sistem Real -Time care funcționează întotdeauna într -o buclă
închisă.

Planificarea activităților

Planificare a activităților pe o perioadă scurtă de timp are ca principal oviectiv realizarea unor
modele care pot să fie integra te in MiL și cu ajutorul cărora să pot defini modele ale procesului.
Astfel, o primă etapă a procesului de cercetare științifică are la bază:
– Definirea unor metode de car acterizare pr in model matematic a proceselor
o Modele care controlează procesul de testare
o Modele care controlează sistemul embedded
– Modelarea buclelor de control
o Controlul în buclă închisă a unor sisteme în domeniul automotivelor
o Controlul în buclă deschisă a unor sist eme ( apariția defectelor unor
senzori/actuatori )
– Modele cu ajutorul cărora să generez un cod sursă pentru sisteme embedded și
investigarea metodelor de generare a codului precum și evaluarea p erformanțelor
acestuia
o Constrângerile hardware
o Constrangerile software
o Constrangerile legate de sistemele real time
o Constrangeri de timp și de reglementare a platformei utilizare
În urma acestei etape de dezvoltare trebuie să obțin ca rezultat:
– Evaluarea metodei de testare care să îmi returnează cea mai mare încredere și cel mai
mic efort
– Îmbunătățirea sistemului și metodelor de testare în vederea creșterii gradului de
încredere
– Generarea unei platforme unică de test automat
o Utilizarea acelorlași scripturi
o Utilizarea acelorlași scenari
o Utilizarea acelorlași teste
În final aplicația pe care ma axe z este aceea de control și testa re a unor motoare electrice utili zare
în industria automotivelor , folosind metode si modele de testare automate.

Tăut Marius Alexandru – Metode și modele de testare avansată a sistemelor Real -Time
13
Bibliografie

[1] Albert Barsa, Carlos Cao Cao, Paul Kwoni, Controller Area Network, August 20, 2012
[2] Jeff Rubin, Dana Chisnell, Handbook of Usability Testing, 2008
[3] Peter Farrell -Vinary, Manage Software Testing, 2008
[4] Roy Osherove, The art of unit testing, 2009
[5] Stephen Vance, Quality Code, 2014
[6] Paul C. Jorgensen, Software Testing, 2002
[7] Kshirasagar Naik, Priyadarshi Tripathy, Software Testing and Quality Assurance, 2008
[8] National Instruments, CAN Frame to Channel Conversion Library
[9] Hans -Petter Halvorsen, LabView Programming Examples
[10] Jiri Parizek, Premysl Janu, CAN Messages Transmisșion Dia gnostic Analysis of Avionic
System
[11] A. Palladino, G. Fiengo, F. Giovagnini, and D. Lanzo, "A Micro Hardware -In-the-Loop
Test System", IEEE European Control Conference , 2009.
[12] J. Du, Y. Wang, C. Yang, and H. Wang, "Hardware -in-the-loop simulation approach to
testing controller of sequential turbocharging system", Proceedings of the IEEE
International Conference on Automation and Logistics , 2007
[13] Kluge, T.; Allen, J.; Dhaliwal, A.: Advantages and Challenges of Closed -Loop HIL Testing
for Commercial and Off -Highway Vehicles. SAE Commercial Vehicle Engineering, SAE
Technical Paper Series, No. 2009 -01-2841.