前言

隨著汽車日益互聯化、智能化和電動化，硬件組件的抽象化，軟件功能變得愈發復雜——汽車正在從基于硬件的創新轉向基于軟件的創新，并且軟件安全和質量越來越受到制造商和消費者的關注，而傳統的工具和流程可能無法滿足汽車發展與應用的實際需求。為了解決這些安全和質量方面的問題，汽車工業已經采用了ASPICE標準和ISO 26262標準，它們為電氣和電子系統的開發提供了最佳的實踐。

單元測試是軟件測試階段最基本的測試，它能夠消除深度未知隱患。它反饋更快，更省時間。此外，ASPICE過程及ISO26262安全規范同樣對單元測試提出了相關要求。

軟件詳細設計文檔為單元測試提供了基礎的輸入參照。從ASPICE角度來說，沒有詳細設計文檔是無法進行單元驗證或測試的。這表明，詳細設計文檔指導著單元測試過程的所有活動。同時，使用像VectorCAST/C++這樣的專業工具，高效進行功能測試的同時，保證了代碼的覆蓋度，符合ASPICE和ISO26262行業規范要求。

1、WHY：（軟件詳細設計文檔與單元測試的基本關系）

1.1從V模型角度

圖 1 ISO 26262里面的V模型

V模型是在快速應用開發（Rapid Application Development，RAD）模型基礎上演變而來，其特點就是它清楚的標識了開發和測試的各個階段以及他們之間的對應關系；左邊部分是軟件開發階段，右邊部分是軟件測試階段。從上圖中我們可以看出，軟件詳細設計文檔對應著軟件單元測試，所以要想做好單元測試，就必須有軟件詳細設計文檔作為輸入，同時要求測試工程師對軟件詳細設計文檔有著深刻的理解。

軟件詳細設計文檔應在編寫代碼之前完成，軟件代碼是對軟件詳細設計文檔的具體實現，軟件單元測試則是以軟件詳細設計為參照，判斷軟件代碼是否符合軟件詳細設計文檔的工作。

1.2軟件詳細設計文檔是測試輸入的基礎參照之一

圖 2 軟件詳細設計文檔是測試輸入的基礎參照之一

VectorCAST/C++可以為單元測試和集成測試提供高度自動化的解決方案，能夠顯著提升開發人員在驗證安全和任務關鍵型嵌入式系統方面的工作效率。廣泛應用于航空電子、醫療設備、汽車、工業控制、鐵路和金融行業。

如上圖所示，將詳細設計文檔和單元需求文檔結合起來，會大大的提高編寫測試用例效率。特別是對于那些顆粒度較大的“單元需求文檔”，需要結合軟件詳細設計文檔，從顆粒度較大的需求提取出有效的部分來進行功能測試。

軟件詳細設計文檔與單元需求文檔相輔相成，所以軟件詳細設計文檔在單元測試中有著十分重要的作用。

然后，通過相應的源代碼使用VectorCAST/C++工具創建測試工程，接著通過VectorCAST/C++工具為需求測試自定義編寫測試用例，同時將需求映射到測試用例，形成測試用例與單元測試需求、測試用例與代碼覆蓋度之間的雙向可追溯性，并且可以在最后的測試報告中體現出來。

1.3快速理解功能需求，降低溝通成本

如果負責該項測試測試的人員對項目內容了解很有限的話，這就免不了與開發人員進行頻繁的溝通。即使是一個公司內部進行測試，只要不是開發人員來進行測試，一般也避免不了與開發人員進行溝通，但是如果有了軟件詳細設計文檔，測試人員可以快速了解開發內容，理解功能需求，降低與開發人員溝通時間與次數，而且能夠較完整的完成其單元測試。

圖 3 有無軟件詳細設計文檔對測試周期和溝通次數的影響示意圖

2、WHAT：（什么是軟件詳細設計文檔）

2.1詳細設計基本概念

詳細設計是為了確立每個模塊的實現算法、數據結構以及接口定義，用適當的方法表示算法和數據結構的細節。

它通過一些設計描述工具，無歧義的描述過程單位的相關細節。詳細設計產生的主要文件就是軟件詳細設計文檔。

此外，軟件詳細設計文檔一般來源于軟件架構設計的進一步分析。在軟件架構設計活動中，設計了軟件組件和組件間接口。

軟件詳細設計則是對軟件組件的進一步分解和設計，一般包含三個方面：軟件單元，軟件單元的內部邏輯和軟件單元間的交互邏輯。

圖 4 軟件詳細文設計文檔包含的內容

2.2詳細設計文檔基本內容

由于自然語言不具有單義性，所以要進行無歧義的描述軟件過程單元細節，就必須使用一些特定的設計描述方法。詳細設計采用的方法一般有程序流程圖、HIPO（Hierarchy plus Input Process Output）圖、N-S圖等，還有其他描述說明形式（如圖5）。使用這些方法就是來規范和輔助說明算法、數據結構和接口相關細節的。

這些細節涵蓋了數據結構定義，全局變量和宏定義描述，動態行為描述（比如任務，中斷和需求方案分析等），每個函數的設計（比如輸入、輸出、流程圖、偽代碼等）等。

圖 5 軟件詳細設計文檔包含了GetStopSigLevel函數的定義

3、HOW：（軟件詳細設計文檔在VectorCAST/C++工具中的應用）

3.1為測試用例的數據提供依據

圖 6 單元需求文檔csv文件

Key：FR6

ID：FR6

Module：requirement 3

Title Description："The signal light_intensity shall be an input to lights control. Its value shall range from 0 to 100."

圖 7 需求文檔csv文件中的某條需求

如上圖標黃區域，說明了“light_intensity”變量變化范圍是0~100。所以根據這條詳細設計文檔說明，就可以正確編寫測試用例，并保證了測試用例數據是有實際意義的，避免像“light_intensity=120”等這樣無意義的賦值。

圖 8 具有意義的測試用例并通過

圖 9 無意義的測試用例并失敗

3.2VectorCAST/C++工具RGW功能

圖 10 通過工具實現軟件單元需求與測試用例關聯

VectorCAST/C++提供一個RGW（Requirements Gateway）功能。VectorCAST/C++支持與一些需求管理系統Polarion、DOORS、RequisitePro等進行集成，同時支持需求管理系統導出的CSV等格式文件。

對于經過軟件詳細設計文檔印證的需求文檔，我們可以按照這些結構文件編寫，使需求文檔契合VectorCAST/C++工具，使用該功能。可以實現軟件單元需求、測試用例和代碼覆蓋率之間的可追溯性，并允許將單元需求導入，映射到測試用例。

這樣可以幫助測試人員，當需求發生更新或迭代時，能夠快速更新測試用例或編寫測試用例，提高工作效率。

所以軟件詳細設計文檔，在很大程度上為項目團隊提升了測試效率、提升工作的自動化率。

3.3批量生成測試用例

對于那些詳細設計文檔里的某些函數，若具有一般數學表達式的功能的函數且我們可以事先確定好它的輸入與輸出的，可以通過VectorCAST/C++工具提供的CSV Mapping功能來批量構建測試用例。

圖 11 包含測試所需數據的CSV文件

首先我們根據函數關系確定好一系列的輸入值和期望值形成CSV文件，然后將CSV文件加載到工具中，接著確定好數據列與測試用例模板里變量的對應關系，最后選擇創建測試用例。

通過上面操作我們就會快速生成一系列的測試用例。

圖 12 對應測試用例模板變量與CSV文件列的關系并生成測試用例

總結

眾所周知，進行單元測試不僅可以盡早地發現錯誤，還容易發現深層次問題，并能快速定位問題的來源，針對相關需求，向開發人員進行反饋，小步快速迭代，高效的實現正確的需求和代碼。而詳細設計文檔不僅為開發提供了標準，也為后續的測試提供了參考。通過VectorCAST/C++聯系實際問題，能快速的完成動態單元測試。

北匯信息專注于汽車電子測試，提供專業的汽車電子測試系統搭建及測試咨詢服務；提供完整的汽車新能源測試服務。當然在代碼測試方面，我們也有完整的代碼測試解決方案。

VectorCAST/C++作為Vector公司的代碼動態測試工具，既可以用于手寫代碼，也可以用于自動生成代碼的測試，如模型轉代碼的測試。

本次為大家簡單介紹了軟件詳細設計文檔在單元測試過程的一些簡單應用。后續將會為大家帶來更多基于VectorCAST／C++的動態測試相關內容。

注：文中圖片來源于ISO 26262、VectorCAST/C++（Vector）。

參考文獻

[1] VectorCAST/C++相關文檔

[2]仨人談起·基于模型開發(MBD)場合，模型設計可以等同于軟件詳細設計嗎？