效率和質(zhì)量在任何領(lǐng)域都很重要，軟件驗(yàn)證也不例外。“靜態(tài)測(cè)試用例和測(cè)試過程分析工具”提高了驗(yàn)證項(xiàng)目中工件的質(zhì)量，并有助于糾正其中引入的人為錯(cuò)誤。

介紹：

客觀的：

在航空電子領(lǐng)域，安全關(guān)鍵軟件必須通過 DO-178B/C 合規(guī)方式遵守聯(lián)邦航空法規(guī)。航空無線電技術(shù)委員會(huì) （RTCA） 和歐洲民用航空設(shè)備組織 （EUROCAE） 聯(lián)合開發(fā)了DO-178 機(jī)載系統(tǒng)和設(shè)備認(rèn)證中的軟件注意事項(xiàng)。DO-178B/C 是處理機(jī)載系統(tǒng)中使用的安全關(guān)鍵軟件的安全性的指南，旨在滿足適航系統(tǒng)的需求。機(jī)載系統(tǒng)中使用的軟件必須滿足標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)認(rèn)證目標(biāo)。

DO-178B/C 的目標(biāo)之一是“對(duì)軟件產(chǎn)品進(jìn)行符合性審查”。同行評(píng)審的目的是確保完成軟件生命周期，并交付優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品進(jìn)行認(rèn)證。在同行評(píng)審過程中，評(píng)審者必須評(píng)審在評(píng)審過程中添加的所有工件，并確保這些工件沒有缺陷。如果發(fā)現(xiàn)任何缺陷，審核者需要將其作為發(fā)現(xiàn)來捕獲。

在下一步中，實(shí)施者必須針對(duì)這些缺陷提供適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案。在進(jìn)行航空電子軟件驗(yàn)證時(shí)，我們的團(tuán)隊(duì)遇到了許多與拼寫錯(cuò)誤、同一測(cè)試（或同一單元）內(nèi)重復(fù)要求、冗余空格（前導(dǎo)、尾隨、單詞之間等）、HLR-to -LLR 可追溯性，以及缺少特定要求的測(cè)試用例。

審查者和實(shí)施者都需要花費(fèi)大量時(shí)間來捕捉和解決這些發(fā)現(xiàn)。如果工件數(shù)量增加，識(shí)別和解決此類錯(cuò)誤所需的時(shí)間也會(huì)增加。因此，為了避免此類發(fā)現(xiàn)，我們的團(tuán)隊(duì)提出了“靜態(tài)測(cè)試用例和測(cè)試過程分析工具”。該工具是用 Python 開發(fā)的，可以捕獲上述錯(cuò)誤。它有助于實(shí)施者在初始階段修復(fù)此類錯(cuò)誤，并有助于減少審查過程的時(shí)間。

概述：

開發(fā)靜態(tài)測(cè)試用例和測(cè)試過程分析工具的主要目標(biāo)是盡量減少用戶在搜索拼寫錯(cuò)誤的單詞、空格、需求可追溯性問題（在 HLR 和 LLR 之間）和丟失的測(cè)試用例（未測(cè)試的需求）方面的工作量。

在這里，測(cè)試用例在 excel 或文本文件中開發(fā)并添加到工具中。測(cè)試用例包含測(cè)試用例 ID、低級(jí)和高級(jí)需求的跟蹤、測(cè)試用例的目標(biāo)以及包含輸入/輸出的測(cè)試步驟以及每個(gè)步驟的目的。

手動(dòng)生成的文檔必然存在容易被忽略的錯(cuò)誤。但是，該工具會(huì)掃描整個(gè)文檔并識(shí)別文本中的拼寫錯(cuò)誤、文本中存在的額外空格以及連續(xù)的重復(fù)單詞。它還檢查測(cè)試用例文件名和測(cè)試用例 ID 的命名約定，并將其記錄在要顯示的文本文件中。

雖然，excel提供了檢查文本拼寫的功能。它遍歷每個(gè)單詞并需要更多時(shí)間，而該工具可以直接顯示錯(cuò)誤及其位置。

分析需求可追溯性和定位缺失的測(cè)試用例是該工具的另一個(gè)特點(diǎn)。在驗(yàn)證中，需求覆蓋率是一個(gè)非常重要的方面，也是 DO-178B/C 標(biāo)準(zhǔn)的核心目標(biāo)之一。DO-178B/C 第 A-7.4 節(jié)和 A-4.6 節(jié)的目標(biāo)分別是“實(shí)現(xiàn)低級(jí)需求的測(cè)試覆蓋”和“低級(jí)需求可追溯至高級(jí)需求”。

工程師必須檢查需求是否經(jīng)過測(cè)試，以及每個(gè)低級(jí)需求 （LLR） 是否都有相應(yīng)的高級(jí)需求 （HLR） 可追溯。靜態(tài)測(cè)試用例和測(cè)試過程分析工具從測(cè)試用例文件中收集數(shù)據(jù)并維護(hù) LLR 和 HLR 列表，以便用戶可以輕松查看并交叉檢查 LLR 到 HLR 的可追溯性。

該工具檢查每個(gè) LLR 是否有與之關(guān)聯(lián)的測(cè)試，并記錄同一單元格中 LLR 和 HLR 的重復(fù)項(xiàng)，幫助用戶最大限度地減少檢查整個(gè)測(cè)試文件的工作量。

設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)：

靜態(tài)測(cè)試用例和測(cè)試過程分析工具主要分為兩部分：1）需求追溯分析，2）發(fā)現(xiàn)拼寫錯(cuò)誤、空行、多余的空格和錯(cuò)誤的測(cè)試用例ID（靜態(tài)分析和清理）。

在需求追溯分析部分，.xlsx 中的測(cè)試用例和 .csv 中被測(cè)模塊的需求列表作為該工具的輸入提供。它會(huì)生成包含 LLR 和相關(guān)測(cè)試 ID 的 CSV 文件、包含測(cè)試 ID、HLR、LLR 的解析數(shù)據(jù)的 excel 文件，以及帶有 LLR 和 HLR 的任何重復(fù)項(xiàng)的文本文件。

圖 2.1：工具的需求追溯分析功能

該工具的需求可追溯性分析部分執(zhí)行以下功能：

HLR 和 LLR 之間的可追溯性 —— CSV 格式的測(cè)試用例文件和被測(cè)模塊的需求列表作為輸入提供給為檢查需求可追溯性而開發(fā)的功能。它根據(jù)測(cè)試用例 ID、LLR 和 HLR 解析測(cè)試用例文件，并將其放入新創(chuàng)建的 xlsx 文件中。輸入 CSV 文件包含特定模塊的要求列表。

需求測(cè)試可追溯性 ——該函數(shù)從 CSV 文件中讀取需求并將它們搜索到已解析的 HLR 和 LLR xlsx 中。如果 LLR 存在于已解析的工作表、LLR 和 HLR 中，它會(huì)捕獲相應(yīng)的測(cè)試用例 ID。該工具創(chuàng)建一個(gè)新的 CSV 并在其中寫入 LLR 及其各自的測(cè)試用例 ID。如果 LLR 不存在，則會(huì)導(dǎo)致字符串顯示“需求未測(cè)試”。

重復(fù)需求識(shí)別 - 該工具識(shí)別解析的 HLR LLR xlsx 文件中的單元格是否包含重復(fù)的 HLR 或 LLR，并在文本文件中記錄這些需求。

在工具的靜態(tài)分析和清理部分，提供一個(gè)或多個(gè)不同格式的測(cè)試文件（例如 .xlsx 或 .txt）作為輸入，這些錯(cuò)誤的結(jié)果記錄在一個(gè)文本文件中。

圖 2.2：工具的靜態(tài)分析和清理功能

靜態(tài)分析和清理部分執(zhí)行以下功能：

捕獲靜態(tài)錯(cuò)誤（拼寫錯(cuò)誤、多余的空格、連續(xù)重復(fù)的單詞等）——用戶可以選擇一個(gè)或多個(gè)測(cè)試用例文件并將它們作為輸入提供給檢查測(cè)試用例文件中的靜態(tài)錯(cuò)誤的函數(shù)。該工具檢查測(cè)試用例文件名和測(cè)試 ID 名稱是否符合指南，并在文本文件中記錄所有錯(cuò)誤。它還報(bào)告測(cè)試用例文件中未使用的行。

結(jié)果：

該工具生成四個(gè)結(jié)果文件：

靜態(tài)錯(cuò)誤報(bào)告 （.txt）

HLR 和 LLR 之間的可追溯性報(bào)告 （.xlsx）

需求和測(cè)試之間的可追溯性報(bào)告 （.csv）

重復(fù)要求 （.txt）

以下片段可幫助用戶了解該工具如何工作并產(chǎn)生結(jié)果。

圖 3.1：測(cè)試用例中的靜態(tài)錯(cuò)誤報(bào)告

圖 3.2：HLR 和 LLR 之間的可追溯性報(bào)告

圖 3.3：需求和測(cè)試之間的可追溯性報(bào)告

圖 3.4：顯示重復(fù)需求的報(bào)告

靜態(tài)測(cè)試用例和測(cè)試過程分析工具與 C# 開發(fā)的 GUI 的集成：

我們已經(jīng)成功地將我們團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建的靜態(tài)測(cè)試用例和測(cè)試過程分析工具與另一個(gè)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)的 GUI 工具集成在一起。挑戰(zhàn)在于 GUI 工具是用 C# 實(shí)現(xiàn)的，而靜態(tài)測(cè)試用例和測(cè)試過程分析工具是用 Python 實(shí)現(xiàn)的。

集成兩者的想法使用戶能夠保持他們一直在使用的相同 GUI，并具有用于檢查他們正在處理的 TC 中的靜態(tài)錯(cuò)誤的附加功能。集成過程包括啟用 python 腳本以提供與基于 C# 的 GUI 的接口（即，使函數(shù)以測(cè)試用例列表作為參數(shù)在命令行上執(zhí)行），從 C# 調(diào)用 python 腳本，以及從 C# 執(zhí)行文件操作生成日志文件。

以下是此集成的功能：

節(jié)省單獨(dú)操作工具的開銷

GUI工具本身提供了選擇TC、執(zhí)行工具、分析報(bào)告等所有界面，節(jié)省了工程師執(zhí)行每個(gè)步驟的時(shí)間

執(zhí)行活動(dòng)與 GUI 工具中的時(shí)間戳（以活動(dòng)日志的形式）一起監(jiān)控，讓用戶知道執(zhí)行是如何工作的

案例分析：

如引言中所述，如果在實(shí)施階段沒有發(fā)現(xiàn)和解決錯(cuò)誤，則在審查過程中糾正錯(cuò)誤的實(shí)施和審查工作會(huì)更大。本案例研究包括同行評(píng)審過程中確定的一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)以及解決該問題所需時(shí)間的估計(jì)。下面提供的分析顯示了在此工具的幫助下可以節(jié)省多少實(shí)施和審查時(shí)間。

同行評(píng)審結(jié)果描述：

清除單詞“contrl”的所有拼寫錯(cuò)誤，即測(cè)試 1 中的目的陳述 - “Slider contrl”應(yīng)該是“Slider control”。

工件需要重命名。根據(jù)指南重命名它。

描述大概時(shí)間

大約。是時(shí)候讓審閱者發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并記錄下來了。5分鐘。

大約。是時(shí)候讓實(shí)施者進(jìn)行清理了。1分鐘。

大約。實(shí)施者提交更改、重新生成日志和響應(yīng)解決方案的時(shí)間。10 分鐘。

總周轉(zhuǎn)時(shí)間15 分鐘。

現(xiàn)在，如果在實(shí)施時(shí)發(fā)現(xiàn)相同的錯(cuò)誤，它可以在不到 5 分鐘的時(shí)間內(nèi)修復(fù)。

表 5.1：工具的有效性

優(yōu)點(diǎn)：

該工具的有效性隨著多個(gè)工件和多個(gè) TC 的審查而增加

將修復(fù)錯(cuò)誤的周轉(zhuǎn)時(shí)間縮短 70%

減少與拼寫、命名約定和 HLR-LLR 可追溯性問題相關(guān)的發(fā)現(xiàn)數(shù)量

未來范圍：

它將 LLR 和相應(yīng)的 HLR 作為需求管理工具的輸入，并檢查測(cè)試用例是否包含正確的 LLR 到 HLR 可追溯性。

基于解析的 LLR，它生成一個(gè) TC 模板，該模板將根據(jù)需求準(zhǔn)備好一些基本字段，如目標(biāo)、目的、輸入/輸出。

支持以 .c、.py 或 .xml 格式手動(dòng)創(chuàng)建的測(cè)試程序文件。

支持 pdf 標(biāo)記。

結(jié)論：

該工具的目的是通過消除需求可追溯性問題和錯(cuò)誤（例如空格、重復(fù)單詞、拼寫錯(cuò)誤的單詞和命名約定）來生成健壯或高質(zhì)量的工件。它可以節(jié)省大約 10 分鐘。對(duì)于每個(gè)工件。

當(dāng)有多個(gè)工件時(shí)，該工具會(huì)更有效，并節(jié)省大約 70% 的周轉(zhuǎn)時(shí)間。通過持續(xù)使用該工具，我們的團(tuán)隊(duì)消除了與上述所有錯(cuò)誤相關(guān)的發(fā)現(xiàn)，顯著提高了工件質(zhì)量和工作效率。

審核編輯：郭婷