Model-based testing of real-time embedded systems in the automotive domain
Year: 2009
Type: dissertation
Abstract: Die Forschung im Bereich Software-Aspekte von eingebetteten Systemen wird in naher Zukunft entscheidenden Einfluss auf Industrie-, Markt- und Alltagsleben haben. Das regt die Untersuchung dieses Anwendungsgebietes an. Weiterhin wird die Erstellung eines konsistenten, wiederverwendbaren und gut dokumentierten Modells die wichtigste Aufgabe bei der Entwicklung von eingebetteten Systemen. Designentscheidungen, die früher auf der Kodeebene beschlossen wurden, werden heute zunehmend auf einer höheren Abstraktionsebene getroffen. Außerdem, wenn die Debatte über die Relevanz von Modellen und modellbasierter Entwicklung für die Softwaretechnik zutreffend ist, dann besitzt sie auch Gültigkeit für Aktivitäten der Qualitätssicherung einschließlich Testen. Hiermit wird das Konzept des modellbasierten Testens entwickelt. Heutzutage erfüllen 44% der eingebetteten Systemdesigns 20% der Erwartungen an Funktionalität und Leistung. Das liegt zum Teil daran, dass ein passender Testansatz für funktionale Validierung und Verifikation fehlt. Folglich bezieht sich das in dieser Dissertation besprochene Problem auf den Qualitätssicherungsprozess auf Modellebene, wenn weder Kode noch Hardware existiert. Eine systematische, strukturierte, wiederholbare und möglichst abstrakte Testspezifikation ist der Hauptschwerpunkt dieser Arbeit. Ein weiteres Ziel ist eine Automatisierung des Testprozesses, da diese den Arbeitsaufwand und die Kosten der Entwicklung beträchtlich senken kann. Der Hauptbeitrag dieser Dissertation gilt für Software der eingebetteten Systemen und bezieht sich die eigentliche Breite dieser Arbeit auf Modelle des Softwares, auf deren Grundlage folglich die Systeme gebaut werden. Ein Ansatz für funktionale Black-Box Tests, die auf den Modellen basieren und die selbst auch ein Testmodell darstellen, wurde entwickelt. Dem stehen derzeit verwendete Testmethoden gegenüber, die zweckbestimmte Lösungen für in der Regel spezialisierte Testzusammenhänge darstellen. Die hier vorgeschlagene Testframework wurde in einer MATLAB®/Simulink®/Stateflow®-Umgebung realisiert und trägt den Namen Model-in-the-Loop for Embedded System Test (MiLEST). Das Signalsmerkmals-orientierte Paradigma erlaubt eine abstrakte Beschreibung eines Signals und spricht sowohl die Probleme des fehlenden Verlaufes von Referenzsignalen als auch der systematischen Testdatenauswahl an. Zahlreiche Signalsmerkmale werden identifiziert und klassifiziert, vordefinierte Testmuster helfen, hierarchische Testspezifikationen zu bilden. Dadurch wird die Verarbeitung von diskreten und kontinuierlichen Signalen möglich, so dass das hybride Verhalten des Systems adressiert wird. Das Testen mittels MiLEST beginnt in der Anforderungsphase und geht hinunter auf das Testdurchführungsniveau. Einige Prozessschritte sind automatisiert, wobei die Testdatengenerierung und die Testauswertung zu den wichtigsten zählen. Drei Fallstudien, die auf der Funktionalität des Tempomats basieren, werden vorgestellt. Diese Beispiele entsprechen den Komponententests, Component-in-the-Loop-Tests und Integrationsniveautests. Außerdem, werden die Qualität des Testspezifikationsprozesses, des Testmodells und der resultierenden Testfälle genauer untersucht. Die Testqualitätsmetriken werden dann während der Testkonstruktion und der Testdurchführung angewendet, um einzuschätzen, ob und in welchem Maße sich die vorgeschlagene Methode von bekannten Techniken unterscheidet. Qualitätsgewinn von mindestens 20% wird abgeschätzt. Gedruckte Version im Fraunhofer IRB Verlag [http://www.irb.fraunhofer.de/irb_verlag/] erschienen.
Author: Zander-Nowicka, Justyna
Language: German
Subfield: Software
Field: Computer Science
Domain: Physical Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W2470569489