電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)測試

國電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司 曹冬華 張 健 國電南瑞科技股份有限公司 黃湛堯

1 引言

電網(wǎng)智能終端作為電網(wǎng)自動化和智能化的重要組成部分，為實現(xiàn)電網(wǎng)的可靠性、穩(wěn)定性和安全性提供了有力支撐。而嵌入式軟件系統(tǒng)則是電網(wǎng)智能終端的核心，直接影響著其性能和功能。因此，嵌入式軟件系統(tǒng)測試在電網(wǎng)智能終端的研發(fā)過程中具有重要意義。本文介紹了電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)測試的原則和方法，包括黑盒測試、白盒測試和灰盒測試等測試方法。

2 電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)的測試原則和方法

2.1 測試原則

電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)的測試必須遵循以下原則。一是完整性：測試應(yīng)該覆蓋所有的功能需求、性能需求和安全需求，確保軟件系統(tǒng)的完整性；二是一致性：測試應(yīng)該按照軟件系統(tǒng)規(guī)格說明書中的需求進行測試，確保測試結(jié)果與規(guī)格說明書一致；三是可靠性：測試應(yīng)該具有高度的可靠性，測試結(jié)果應(yīng)該能夠可靠地反映出軟件系統(tǒng)的真實性能和質(zhì)量；四是可重復(fù)性：測試應(yīng)該具有可重復(fù)性，以確保測試結(jié)果的準確性和可靠性；五是可維護性：測試應(yīng)該具有良好的可維護性，以方便后續(xù)的維護和測試工作[1]。

2.2 測試方法

2.2.1 黑盒測試

黑盒測試是基于軟件系統(tǒng)的功能需求進行測試，測試人員不需要了解軟件系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)細節(jié)，只需要了解軟件系統(tǒng)的輸入輸出和預(yù)期結(jié)果。測試人員通過模擬各種輸入情況，以檢查軟件系統(tǒng)的輸出是否與預(yù)期結(jié)果一致，從而確定軟件系統(tǒng)的正確性和完整性。

黑盒測試通常分為以下幾個步驟：一是確定測試目標和測試范圍；二是設(shè)計測試用例，包括正常輸入、異常輸入和邊界輸入等；三是執(zhí)行測試用例，記錄測試結(jié)果；四是分析測試結(jié)果，查找缺陷和錯誤；五是編寫測試報告，向開發(fā)人員反饋。

2.2.2 白盒測試

白盒測試是基于軟件系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)細節(jié)進行測試，測試人員需要了解軟件系統(tǒng)的代碼和內(nèi)部運行機制。通過分析代碼結(jié)構(gòu)和程序邏輯，測試人員可以確定軟件系統(tǒng)的正確性和完整性。

白盒測試通常分為以下幾個步驟：一是分析軟件系統(tǒng)的代碼結(jié)構(gòu)和程序邏輯；二是設(shè)計測試用例，覆蓋所有的代碼路徑和分支；三是執(zhí)行測試用例，記錄測試結(jié)果；四是分析測試結(jié)果，查找缺陷和錯誤；五是編寫測試報告，向開發(fā)人員反饋。

2.2.3 灰盒測試

灰盒測試是介于黑盒測試和白盒測試之間的一種測試方法，既考慮了軟件系統(tǒng)的功能需求，也考慮了軟件系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)細節(jié)。測試人員需要了解軟件系統(tǒng)的代碼和內(nèi)部運行機制，同時也需要了解軟件系統(tǒng)的功能需求和用戶需求。

灰盒測試通常分為以下幾個步驟：一是分析軟件系統(tǒng)的代碼結(jié)構(gòu)和程序邏輯；二是設(shè)計測試用例，包括正常輸入、異常輸入和邊界輸入等，覆蓋所有的代碼路徑和分支；三是執(zhí)行測試用例，記錄測試結(jié)果；四是分析測試結(jié)果，查找缺陷和錯誤；五是編寫測試報告，向開發(fā)人員反饋。

3 測試用例設(shè)計

3.1 功能測試用例設(shè)計

功能測試用例是指針對軟件系統(tǒng)的功能需求，設(shè)計的測試用例。在電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)中，功能測試用例應(yīng)該覆蓋所有的功能需求，并且需要考慮各種輸入情況，以確保軟件系統(tǒng)的正確性和完整性。

功能測試用例設(shè)計應(yīng)該按照以下步驟進行：一是確定測試目標和測試范圍；二是從需求規(guī)格說明書中提取功能需求；三是設(shè)計測試用例，包括正常輸入、異常輸入和邊界輸入等；四是執(zhí)行測試用例，記錄測試結(jié)果；五是分析測試結(jié)果，查找缺陷和錯誤；六是編寫測試報告，反饋給開發(fā)人員。

在設(shè)計功能測試用例時，需要注意以下幾個方面。一是功能覆蓋率：測試用例應(yīng)該覆蓋所有的功能需求，確保軟件系統(tǒng)的功能完整性；二是輸入輸出覆蓋率：測試用例應(yīng)該覆蓋各種輸入情況，以檢查軟件系統(tǒng)的輸出是否與預(yù)期結(jié)果一致；三是異常情況覆蓋率：測試用例應(yīng)該覆蓋各種異常情況，以確保軟件系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；四是邊界情況覆蓋率：測試用例應(yīng)該覆蓋各種邊界情況，以確保軟件系統(tǒng)的正確性和完整性。

表1 測試用例設(shè)計覆蓋率數(shù)據(jù)統(tǒng)計

3.2 性能測試用例設(shè)計

性能測試用例是指針對軟件系統(tǒng)的性能需求，設(shè)計的測試用例。在電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)中，性能測試用例應(yīng)該覆蓋所有的性能需求，并且需要考慮各種負載情況，以確保軟件系統(tǒng)的性能優(yōu)良。

性能測試用例設(shè)計應(yīng)該按照以下步驟進行：一是確定測試目標和測試范圍；二是從性能規(guī)格說明書中提取性能需求；三是設(shè)計測試用例，包括負載測試、并發(fā)測試、壓力測試等；四是執(zhí)行測試用例，記錄測試結(jié)果；五是分析測試結(jié)果，查找性能瓶頸和問題；六是編寫測試報告，向開發(fā)人員反饋。

在設(shè)計性能測試用例時，需要注意以下幾個方面。一是負載覆蓋率：測試用例應(yīng)該覆蓋各種負載情況，以檢查軟件系統(tǒng)在不同負載下的性能表現(xiàn)；二是并發(fā)覆蓋率：測試用例應(yīng)該覆蓋各種并發(fā)情況，以檢查軟件系統(tǒng)在不同并發(fā)下的性能表現(xiàn)；三是壓力覆蓋率：測試用例應(yīng)該覆蓋各種壓力情況，以檢查軟件系統(tǒng)在不同壓力下的性能表現(xiàn)；四是測試數(shù)據(jù)覆蓋率：測試用例應(yīng)該使用不同的測試數(shù)據(jù)，以檢查軟件系統(tǒng)在不同數(shù)據(jù)情況下的性能表現(xiàn)。

3.3 兼容性測試用例設(shè)計

兼容性測試用例是指針對軟件系統(tǒng)的兼容性需求，設(shè)計的測試用例。在電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)中，兼容性測試用例應(yīng)該覆蓋所有的兼容性需求，并且需要考慮不同的硬件和軟件環(huán)境，以確保軟件系統(tǒng)的兼容性和可移植性。

兼容性測試用例設(shè)計應(yīng)該按照以下步驟進行：一是確定測試目標和測試范圍；二是從兼容性規(guī)格說明書中提取兼容性需求；三是設(shè)計測試用例，包括不同硬件和軟件環(huán)境下的測試；四是執(zhí)行測試用例，記錄測試結(jié)果；五是分析測試結(jié)果，查找兼容性問題和錯誤；六是編寫測試報告，向開發(fā)人員反饋。

在設(shè)計兼容性測試用例時，需要注意以下幾個方面：一是硬件覆蓋率：測試用例應(yīng)該覆蓋各種不同的硬件環(huán)境，以檢查軟件系統(tǒng)在不同硬件環(huán)境下的兼容性表現(xiàn)；二是軟件覆蓋率：測試用例應(yīng)該覆蓋各種不同的軟件環(huán)境，以檢查軟件系統(tǒng)在不同軟件環(huán)境下的兼容性表現(xiàn)；三是版本覆蓋率：測試用例應(yīng)該覆蓋各種不同的版本號，以檢查軟件系統(tǒng)在不同版本下的兼容性表現(xiàn)；四是操作系統(tǒng)覆蓋率：測試用例應(yīng)該覆蓋各種不同的操作系統(tǒng)環(huán)境，以檢查軟件系統(tǒng)在不同操作系統(tǒng)環(huán)境下的兼容性表現(xiàn)。

表2 缺陷統(tǒng)計

4 測試評估

4.1 測試結(jié)果分析與評估

測試結(jié)果分析與評估是對測試結(jié)果進行分析和評估，以確定軟件系統(tǒng)是否符合規(guī)格說明書中的要求[2]。在電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)中，測試結(jié)果分析與評估應(yīng)該按照以下步驟進行：一是收集測試結(jié)果和測試日志；二是對測試結(jié)果進行分類，包括通過、未通過和阻塞等；三是對未通過的測試用例進行分析，找出缺陷和錯誤；四是根據(jù)缺陷的嚴重性和優(yōu)先級，確定缺陷處理的優(yōu)先級；五是給開發(fā)人員反饋測試結(jié)果和缺陷信息；六是編寫測試報告，評估軟件系統(tǒng)的測試結(jié)果和質(zhì)量。

在電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)中，可以采用以下數(shù)據(jù)和公式進行測試覆蓋率評估。第一，代碼行數(shù)：假設(shè)電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)中的代碼行數(shù)為10000行；第二，分支數(shù)：假設(shè)系統(tǒng)中有200個分支；第三，條件數(shù)：假設(shè)系統(tǒng)中有400個條件。

測試覆蓋率的計算公式如下：

語句覆蓋率=已執(zhí)行的語句數(shù)/總語句數(shù)；

分支覆蓋率=已執(zhí)行的分支數(shù)/總分支數(shù)；

條件覆蓋率=已滿足的條件數(shù)/總條件數(shù)。

例如，假設(shè)已執(zhí)行的語句數(shù)為9000行，已執(zhí)行的分支數(shù)為180個，已滿足的條件數(shù)為360個，則：

語句覆蓋率=9000/10000 = 90%；

分支覆蓋率=180/200=90%；

條件覆蓋率=360/400=90%。

4.2 測試覆蓋率評估

測試覆蓋率評估是對測試用例設(shè)計的覆蓋率進行評估，以確定測試用例設(shè)計的完整性和有效性。在電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)中，測試覆蓋率評估應(yīng)該按照以下步驟進行：第一，收集測試用例設(shè)計的覆蓋率數(shù)據(jù)；若對測試用例設(shè)計的覆蓋率進行分析，包括語句覆蓋率、分支覆蓋率和條件覆蓋率等；第二，對未覆蓋的部分進行分析，找出測試用例設(shè)計的缺陷和問題；第三，根據(jù)測試用例設(shè)計的缺陷和問題，對測試用例進行修改和優(yōu)化；第四，重新執(zhí)行測試用例，并重新進行測試覆蓋率評估；第五，編寫測試報告，評估測試用例設(shè)計的完整性和有效性。

4.3 缺陷管理和缺陷跟蹤

在電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)中，可以使用以下方法和工具進行缺陷管理和跟蹤。第一，缺陷分類：根據(jù)缺陷的性質(zhì)和嚴重程度，將缺陷分為不同的類別，如功能缺陷、性能缺陷、安全缺陷等；第二，缺陷跟蹤工具：使用缺陷跟蹤工具來記錄和跟蹤缺陷信息，如Bugzilla、Jira 等；第三，缺陷報告：及時向開發(fā)人員反饋測試結(jié)果和缺陷信息，提供詳細的缺陷報告，包括缺陷描述、復(fù)現(xiàn)步驟、截圖等；第四，缺陷分析：對已發(fā)現(xiàn)的缺陷進行分析和評估，包括缺陷的嚴重程度、影響范圍、復(fù)現(xiàn)率等；第五，缺陷修復(fù)：開發(fā)人員根據(jù)缺陷報告進行修復(fù)，并及時更新缺陷狀態(tài)；第六，缺陷驗證：測試人員驗證已修復(fù)的缺陷，并更新缺陷狀態(tài)。

表3 缺陷跟蹤記錄

5 結(jié)語

在軟件開發(fā)中，測試評估是確保軟件質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文基于電網(wǎng)智能終端嵌入式軟件系統(tǒng)的特點，介紹了測試結(jié)果分析與評估、測試覆蓋率評估，以及缺陷管理和缺陷跟蹤的方法。這些方法和技巧可以幫助開發(fā)人員和測試人員更好地進行軟件測試和評估，確保軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在今后的軟件開發(fā)中，應(yīng)該充分認識到測試評估的重要性，并不斷提升測試評估的能力和水平，為軟件質(zhì)量保駕護航。