• 單元測(cè)試的目的

創(chuàng)建完模型后，我們需要驗(yàn)證模型的行為，即仿真結(jié)果，是否跟我們預(yù)期的一致，這樣才能保證由模型生成的代碼在嵌入式系統(tǒng)中執(zhí)行得到結(jié)果跟我們預(yù)期的一致。單元測(cè)試主要是以模型或者模型內(nèi)的子系統(tǒng)為單位進(jìn)行測(cè)試。

雖然單元測(cè)試不能發(fā)現(xiàn)所有的問(wèn)題，比如實(shí)際系統(tǒng)中的接口信號(hào)跟我們預(yù)期的不符，或者一些性能方面的需求。但是單元測(cè)試個(gè)人感覺(jué)還是必須的，測(cè)試用例設(shè)計(jì)的越全面，即把自己能想到的所有情況都測(cè)試一遍，后續(xù)在實(shí)車上出現(xiàn)非預(yù)期的情況就越少。

并且在模型單元測(cè)試中找問(wèn)題會(huì)比在后續(xù)的集成測(cè)試，以及實(shí)車測(cè)試中找問(wèn)題容易的多，所以盡量能在單元測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的不能就不應(yīng)該流出到后續(xù)的開(kāi)發(fā)流程中。

做好單元測(cè)試會(huì)極大的提高開(kāi)發(fā)效率。

現(xiàn)在Matlab的Simulink Test工具箱做的也越來(lái)越完善，只需要簡(jiǎn)單幾步就可以創(chuàng)建出測(cè)試環(huán)境，方便的修改測(cè)試用例，結(jié)果的可視化和報(bào)告功能也做得很好了，下面就具體介紹一下用法。

• 創(chuàng)建Test Harness測(cè)試模型

Test Harness 模型可以理解為一個(gè)測(cè)試框架。由被測(cè)試模型，信號(hào)輸入和信號(hào)輸出組成。

如果一個(gè)模型不是很復(fù)雜的話，可以直接對(duì)一個(gè)模型整體創(chuàng)建一個(gè)Test Harness模型，進(jìn)行測(cè)試。具體方法是在模型最外層的空白處，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇Test Harness -> Create for Model…

如果模型很復(fù)雜的話，也可以對(duì)模型中的各個(gè)子系統(tǒng)分別創(chuàng)建Test Harness模型，然后分別單獨(dú)測(cè)試這些子系統(tǒng)。具體方法是選中想要測(cè)試的子系統(tǒng)，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇Test Harness -> Create for 'subsystem name'

點(diǎn)擊后，就會(huì)出現(xiàn)如下的配置界面

其中，{Name}是給出Test Harness模型的名稱
{Save test harness extern}如果不勾選 ，那么這個(gè)test harness模型就不會(huì)單獨(dú)的生成一個(gè)文件，而是保存在原模型里面
{Save test harness extern}如果勾選，那么這個(gè)test harness模型就以一個(gè)單獨(dú)的文件保存

Test Harness模型的可以選擇的輸入輸出如下：

其中Harness模型的輸入，可以選擇為普通的Inport，Signal Builder，Signal Editor，F(xiàn)rom Workspace，F(xiàn)rom File，Test Sequence等
Harness模型的輸出，可以選擇為普通的Outport，Scope，To Workspace，To File，Terminator等
實(shí)際可以根據(jù)自己的習(xí)慣和需求進(jìn)行選擇。
下圖是輸入為Inport，輸出為Outport的Test Harness模型，本篇文章主要介紹針對(duì)這種類型的Test Harness模型進(jìn)行單元測(cè)試。這種模型的輸入信號(hào)以及期望的輸出信號(hào)可以通過(guò)excel的測(cè)試用例模板來(lái)給出。

其中，Signal spec and routing 里的內(nèi)容如下，會(huì)按照原模型的設(shè)置，將所有的輸入信號(hào)的數(shù)據(jù)類型和采樣時(shí)間做一個(gè)轉(zhuǎn)換。

這樣一個(gè)Test Harness模型就創(chuàng)建完了，接下來(lái)就準(zhǔn)備對(duì)這個(gè)模型做測(cè)試。

• 自動(dòng)創(chuàng)建excel格式的測(cè)試用例模板

首先打開(kāi)Simulink Test Manager，可以在模型菜單的APPS里面搜索Simulink Test

然后點(diǎn)擊“Simulink Test Manager”

或者直接在窗口輸入命令：
sltest.testmanager.view

就會(huì)打開(kāi)Test Manager的窗口

接下來(lái)用AUTO CREATE功能，新建一個(gè)Test File，并且自動(dòng)生成測(cè)試用例的模板。點(diǎn)擊New -> Test File from Spreadsheet

然后會(huì)跳出如下界面，選擇“Create a test template file for specifying data”

點(diǎn)擊Next后跳出如下的界面，在Model中選擇要被測(cè)試的模型，Harness中選擇該模型中創(chuàng)建的需要被測(cè)試的Test Harness模型

然后會(huì)跳出如下界面，勾選想要在excel中想要包含的項(xiàng)目

Inputs：模型最外層的輸入。這個(gè)必須要選的，可以在excel表中編輯輸入的值
Parameters：模型中的參數(shù)。如果測(cè)試時(shí)不需要改變參數(shù)值的話，可以不勾選。
這邊推薦是弄清楚Parameters在excel頁(yè)中設(shè)置的格式后，這邊也都不用勾選了，如果需要修改參數(shù)值的話，按照格式，手動(dòng)添加想要修改的參數(shù)值
Comparison signals：信號(hào)線上logged的信號(hào)。這個(gè)必須勾選，并且需要把希望被測(cè)試的信號(hào)對(duì)應(yīng)的信號(hào)線設(shè)置為logged。

Include all attributes in the spreadsheet：信號(hào)的一些參數(shù)設(shè)置，比如插值方式，絕對(duì)允許誤差等，推薦勾選上。

下一步是設(shè)置測(cè)試用例的個(gè)數(shù)和測(cè)試用例的基本名稱

比如按照上面的設(shè)置，就會(huì)在測(cè)試用例的excel文件中，生成10個(gè)sheet，每一個(gè)sheet的名字為我們指定的名稱+序號(hào)

最后，指定Test Manager的測(cè)試文件名和測(cè)試用例的excel文件名和存儲(chǔ)位置。

這樣就會(huì)自動(dòng)生成Test Manager的測(cè)試文件和測(cè)試用例的excel文件。
Test Manager的測(cè)試文件打開(kāi)后，如下圖。

Test Suite：每一個(gè)測(cè)試文件中，都可以定義若干個(gè)Test Suite，可以把同一類型或同一功能的測(cè)試用例放到一個(gè)Test Suite中
Test Case：每一個(gè)Test Suite中，可以定義若干個(gè)Test Case，Test Case中規(guī)定了測(cè)試詳細(xì)的執(zhí)行信息。實(shí)際測(cè)試執(zhí)行的時(shí)候也針對(duì)每一個(gè)Test Case進(jìn)行測(cè)試的
Create Test Case from External File：測(cè)試用例的具體信息從excel模板中提取，這篇文章重點(diǎn)介紹以這種形式來(lái)創(chuàng)建測(cè)試用例
小鎖標(biāo)記：表示這些設(shè)置是通過(guò)excel文件中的設(shè)置固定的，無(wú)法在該頁(yè)面進(jìn)行修改，只能通過(guò)excel文件進(jìn)行修改。
*標(biāo)記：提示這些設(shè)置是有過(guò)修改

下面詳細(xì)介紹測(cè)試用例的每一項(xiàng)設(shè)置的內(nèi)容：
TAGS： 可以給一個(gè)標(biāo)簽名，比如按照功能，測(cè)試類型等，方便以后批量查找測(cè)試用例
DESCRIPTION： 可以給描述測(cè)試用例的測(cè)試步驟，方法等，方便理解
REQUIREMENTS： 可以和需求關(guān)聯(lián)。Matlab現(xiàn)在有“Simulink Requirements”這個(gè)Toolbox，可以在里面寫(xiě)需求文檔，將需求和模型，以及對(duì)應(yīng)的測(cè)試用例關(guān)聯(lián)起來(lái)，以滿足A-ASPICE或者ISO26262所規(guī)定的軟件開(kāi)發(fā)流程中的可追溯性的要求。
SYSTEM UNDER TEST： 里面設(shè)置了要被測(cè)試的模型，或者針對(duì)模型中所創(chuàng)建的某一個(gè)Test Harness模型進(jìn)行測(cè)試。
另外，如果有需要的話，這邊也可以在進(jìn)行單元測(cè)試時(shí)，覆蓋掉原模型的設(shè)置，比如常用的一個(gè)就是仿真時(shí)間，可以根據(jù)每個(gè)測(cè)試用例輸入數(shù)據(jù)的實(shí)際結(jié)束時(shí)間，覆蓋掉原模型的仿真結(jié)束時(shí)間

PARAMETER OVERRIDES： 這里如果是根據(jù)excel模板生成的測(cè)試用例的話，是鎖定不能修改的，里面列出了某個(gè)測(cè)試用例中，需要改變的參數(shù)

CALLBACKS： 里面分為3個(gè)不同時(shí)刻的，運(yùn)行我們想要的腳本。
其中PER-LOAD是在讀取模型之前，POST-LOAD是在讀取完模型之后，CLEANUP是在測(cè)試仿真完成之后。
一種比較常見(jiàn)的用法是，在PER-LOAD中讀取測(cè)試模型的數(shù)據(jù)詞典里數(shù)據(jù)，在CLEANUP中清除這次測(cè)試的所有數(shù)據(jù)。

INPUTS： 定義測(cè)試的輸入信號(hào)，這里如果是根據(jù)excel模板生成的測(cè)試用例的話，是鎖定不能修改的。
另外這邊有兩個(gè)選項(xiàng)可以勾選，如果勾選“Include input data in test result”的話，在最后的結(jié)果中，也會(huì)顯示輸入信號(hào)。
如果勾選“Stop simulation at last time point”的話，仿真測(cè)試到最后一個(gè)輸入點(diǎn)的時(shí)候就會(huì)停止。

SIMULATION OUTPUTS： 可以在里面再選取模型中l(wèi)ogged的信號(hào)作為觀測(cè)量
CONFIGURATION SETTINGS OVERRIDES： 可以在仿真測(cè)試的時(shí)候?qū)υＰ偷脑O(shè)置進(jìn)行覆蓋
BASELINE CRITERIA： 里面設(shè)置了期望值，以及比較仿真測(cè)試結(jié)果和期望值的一些參數(shù)。這里如果是根據(jù)excel模板生成的測(cè)試用例的話，是鎖定不能修改的。但可以點(diǎn)擊Edit在excel文件中修改。
對(duì)比數(shù)據(jù)時(shí)，可以設(shè)置絕對(duì)誤差，相對(duì)誤差，時(shí)序領(lǐng)先誤差和時(shí)序滯后誤差

這四個(gè)參數(shù)可以在excel中，對(duì)應(yīng)變量的下方設(shè)置，具體格式和參數(shù)名稱如下

ITERATIONS： 迭代測(cè)試。這里如果是根據(jù)excel模板生成的測(cè)試用例的話，是鎖定不能修改的。會(huì)根據(jù)測(cè)試用例數(shù)自動(dòng)生成，表示這個(gè)測(cè)試會(huì)根據(jù)不同的配置重復(fù)進(jìn)行

COVERAGE SETTINGS： 統(tǒng)計(jì)覆蓋度的設(shè)置。如果需要統(tǒng)計(jì)模型的覆蓋度的話，就勾選“Record coverage for referenced models”和“Record coverage for system under test”

COVERAGE METRICS 的設(shè)置要在最外面的工程中設(shè)置，一般選擇Decision，Condition和MCDC這三個(gè)覆蓋度就夠應(yīng)付各種檢查了。

點(diǎn)擊Run，就會(huì)執(zhí)行測(cè)試

測(cè)試的結(jié)果會(huì)在Result and Artifacts中顯示。如果仿真結(jié)果和預(yù)期符合就是綠色的勾勾，否則是紅色的叉叉
Baseline Criteria Result里顯示的就是我們給定的信號(hào)期望值與實(shí)際值之間的比較。
上面的圖是把仿真結(jié)果和期望結(jié)果放在一張圖上顯示出來(lái)，下面的圖是兩者之差和允許誤差范圍
External Inputs里顯示的是輸入信號(hào)的值。（在{INPUTS}里勾選了Include input data in test result才會(huì)有）
Sim Output里顯示的是模型中l(wèi)ogged信號(hào)的值

另外如果設(shè)置了搜集覆蓋度，那么還可以看到針對(duì)被測(cè)模型，所有測(cè)試用例累積的覆蓋度

• 手動(dòng)創(chuàng)建excel測(cè)試用例模板

了解了Test Manager用的excel測(cè)試模板的格式后，有時(shí)候手動(dòng)創(chuàng)建測(cè)試模板會(huì)更方便一些。被測(cè)對(duì)象有多個(gè)測(cè)試用例的話，可以寫(xiě)多個(gè)excel文件，也可以在一個(gè)excel文件中的多個(gè)sheet上寫(xiě)。

比如對(duì)于下圖的Test Harness模型，有7個(gè)輸入和兩個(gè)輸出，那我們就要給7個(gè)輸入賦值，以及給出對(duì)應(yīng)時(shí)刻的輸出的值

首先定義輸入信號(hào)，時(shí)間序列{time}定義必須寫(xiě)在最前面，然后在每一列跟著輸入信號(hào)的名稱。
對(duì)于輸入信號(hào)還推薦定義輸入信號(hào)的數(shù)據(jù)類型，用Type:<數(shù)據(jù)類型>來(lái)定義。
另外為了區(qū)分信號(hào)是輸入還是輸入，需要在輸入信號(hào)最開(kāi)始的一列定義Source:Input

對(duì)于輸出信號(hào)，也是一樣，首先是時(shí)間序列{time}，然后在后面的列跟著輸出信號(hào)的名稱。
輸出信號(hào)也要定義數(shù)據(jù)類型，以及定義該信號(hào)為輸出Source:Output
對(duì)于輸出信號(hào)還可以定義允許誤差，比較常用的是相對(duì)誤差和絕對(duì)誤差。一般對(duì)于浮點(diǎn)類型的數(shù)據(jù)，需要給一個(gè)相對(duì)誤差，因?yàn)楦↑c(diǎn)數(shù)沒(méi)法比較完全相等
對(duì)于輸出信號(hào)，還需要指定該信號(hào)在模型中的位置，是通過(guò)BlockPath加PortIndex來(lái)確定的。
比如對(duì)于上圖的兩個(gè)輸出信號(hào)，不但要指定信號(hào)名，還要指定連接信號(hào)線的模塊{BlockPath}和該模塊對(duì)應(yīng)的端口號(hào){PortIndex}（如果端口號(hào)是1的話可以忽略不填）
還可以指定信號(hào)的插值方式{Interp}，如果時(shí)間序列不是最小步長(zhǎng)的話，插值方式有兩種，一個(gè)是保持上一次時(shí)刻的值“zoh”和線性插值”linear“

創(chuàng)建好測(cè)試用例的excel模板后，就可以手動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)以填寫(xiě)好的excel模板，在Test Manager中創(chuàng)建Test Case。
點(diǎn)擊New -> Test File，然后給測(cè)試文件起一個(gè)名字

在{SYSTEM UNDER TEST}下面選擇要被測(cè)試的模型以及模型內(nèi)的Harness模型，然后選中“Create Test Case from External File”，選擇之前創(chuàng)建的excel測(cè)試用例文件。系統(tǒng)就會(huì)把在excel模板中填寫(xiě)的輸入和輸出的信息分別在{INPUTS}和{BASELINE CRITERIA}中自動(dòng)創(chuàng)建好

最后再修改一些其他想要修改的設(shè)置，就能進(jìn)行測(cè)試了。