本文摘要：主要介紹如何利用Simulink Test工具箱，對模型進行單元測試。內容包括，如何創(chuàng)建Test Harness模型，如何自動生成excel格式的測試用例模板來創(chuàng)建測試用例，如何手動填寫excel格式的測試用例模板來手動創(chuàng)建測試用例。

• 單元測試的目的

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

雖然單元測試不能發(fā)現所有的問題，比如實際系統(tǒng)中的接口信號跟我們預期的不符，或者一些性能方面的需求。但是單元測試個人感覺還是必須的，測試用例設計的越全面，即把自己能想到的所有情況都測試一遍，后續(xù)在實車上出現非預期的情況就越少。

并且在模型單元測試中找問題會比在后續(xù)的集成測試，以及實車測試中找問題容易的多，所以盡量能在單元測試中發(fā)現的不能就不應該流出到后續(xù)的開發(fā)流程中。

做好單元測試會極大的提高開發(fā)效率。

現在Matlab的Simulink Test工具箱做的也越來越完善，只需要簡單幾步就可以創(chuàng)建出測試環(huán)境，方便的修改測試用例，結果的可視化和報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測試模型

Test Harness 模型可以理解為一個測試框架。由被測試模型，信號輸入和信號輸出組成。

如果一個模型不是很復雜的話，可以直接對一個模型整體創(chuàng)建一個Test Harness模型，進行測試。具體方法是在模型最外層的空白處，點擊鼠標右鍵，選擇Test Harness -> Create for Model…

如果模型很復雜的話，也可以對模型中的各個子系統(tǒng)分別創(chuàng)建Test Harness模型，然后分別單獨測試這些子系統(tǒng)。具體方法是選中想要測試的子系統(tǒng)，點擊鼠標右鍵，選擇Test Harness -> Create for 'subsystem name'

點擊后，就會出現如下的配置界面

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test harness模型就不會單獨的生成一個文件，而是保存在原模型里面
{Save test harness extern}如果勾選，那么這個test harness模型就以一個單獨的文件保存

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，From Workspace，From 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
實際可以根據自己的習慣和需求進行選擇。
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這種類型的Test Harness模型進行單元測試。這種模型的輸入信號以及期望的輸出信號可以通過excel的測試用例模板來給出。

其中，Signal spec and routing 里的內容如下，會按照原模型的設置，將所有的輸入信號的數據類型和采樣時間做一個轉換。

這樣一個Test Harness模型就創(chuàng)建完了，接下來就準備對這個模型做測試。

• 自動創(chuàng)建excel格式的測試用例模板

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

然后點擊“Simulink Test Manager”

或者直接在窗口輸入命令：
sltest.testmanager.view

就會打開Test Manager的窗口

接下來用AUTO CREATE功能，新建一個Test File，并且自動生成測試用例的模板。點擊New -> Test File from Spreadsheet

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

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

然后會跳出如下界面，勾選想要在excel中想要包含的項目

Inputs：模型最外層的輸入。這個必須要選的，可以在excel表中編輯輸入的值
Parameters：模型中的參數。如果測試時不需要改變參數值的話，可以不勾選。
這邊推薦是弄清楚Parameters在excel頁中設置的格式后，這邊也都不用勾選了，如果需要修改參數值的話，按照格式，手動添加想要修改的參數值
Comparison signals：信號線上logged的信號。這個必須勾選，并且需要把希望被測試的信號對應的信號線設置為logged。

Include all attributes in the spreadsheet：信號的一些參數設置，比如插值方式，絕對允許誤差等，推薦勾選上。

下一步是設置測試用例的個數和測試用例的基本名稱

比如按照上面的設置，就會在測試用例的excel文件中，生成10個sheet，每一個sheet的名字為我們指定的名稱+序號

最后，指定Test Manager的測試文件名和測試用例的excel文件名和存儲位置。

這樣就會自動生成Test Manager的測試文件和測試用例的excel文件。
Test Manager的測試文件打開后，如下圖。

Test Suite：每一個測試文件中，都可以定義若干個Test Suite，可以把同一類型或同一功能的測試用例放到一個Test Suite中
Test Case：每一個Test Suite中，可以定義若干個Test Case，Test Case中規(guī)定了測試詳細的執(zhí)行信息。實際測試執(zhí)行的時候也針對每一個Test Case進行測試的
Create Test Case from External File：測試用例的具體信息從excel模板中提取，這篇文章重點介紹以這種形式來創(chuàng)建測試用例
小鎖標記：表示這些設置是通過excel文件中的設置固定的，無法在該頁面進行修改，只能通過excel文件進行修改。
*標記：提示這些設置是有過修改

下面詳細介紹測試用例的每一項設置的內容：
TAGS：可以給一個標簽名，比如按照功能，測試類型等，方便以后批量查找測試用例
DESCRIPTION：可以給描述測試用例的測試步驟，方法等，方便理解
REQUIREMENTS：可以和需求關聯(lián)。Matlab現在有“Simulink Requirements”這個Toolbox，可以在里面寫需求文檔，將需求和模型，以及對應的測試用例關聯(lián)起來，以滿足A-ASPICE或者ISO26262所規(guī)定的軟件開發(fā)流程中的可追溯性的要求。
SYSTEM UNDER TEST：里面設置了要被測試的模型，或者針對模型中所創(chuàng)建的某一個Test Harness模型進行測試。
另外，如果有需要的話，這邊也可以在進行單元測試時，覆蓋掉原模型的設置，比如常用的一個就是仿真時間，可以根據每個測試用例輸入數據的實際結束時間，覆蓋掉原模型的仿真結束時間

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

CALLBACKS：里面分為3個不同時刻的，運行我們想要的腳本。
其中PER-LOAD是在讀取模型之前，POST-LOAD是在讀取完模型之后，CLEANUP是在測試仿真完成之后。
一種比較常見的用法是，在PER-LOAD中讀取測試模型的數據詞典里數據，在CLEANUP中清除這次測試的所有數據。

INPUTS：定義測試的輸入信號，這里如果是根據excel模板生成的測試用例的話，是鎖定不能修改的。
另外這邊有兩個選項可以勾選，如果勾選“Include input data in test result”的話，在最后的結果中，也會顯示輸入信號。
如果勾選“Stop simulation at last time point”的話，仿真測試到最后一個輸入點的時候就會停止。

SIMULATION OUTPUTS：可以在里面再選取模型中l(wèi)ogged的信號作為觀測量
CONFIGURATION SETTINGS OVERRIDES：可以在仿真測試的時候對原模型的設置進行覆蓋
BASELINE CRITERIA：里面設置了期望值，以及比較仿真測試結果和期望值的一些參數。這里如果是根據excel模板生成的測試用例的話，是鎖定不能修改的。但可以點擊Edit在excel文件中修改。
對比數據時，可以設置絕對誤差，相對誤差，時序領先誤差和時序滯后誤差

這四個參數可以在excel中，對應變量的下方設置，具體格式和參數名稱如下

ITERATIONS：迭代測試。這里如果是根據excel模板生成的測試用例的話，是鎖定不能修改的。會根據測試用例數自動生成，表示這個測試會根據不同的配置重復進行

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

COVERAGE METRICS 的設置要在最外面的工程中設置，一般選擇Decision，Condition和MCDC這三個覆蓋度就夠應付各種檢查了。

點擊Run，就會執(zhí)行測試

測試的結果會在Result and Artifacts中顯示。如果仿真結果和預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期望值與實際值之間的比較。
上面的圖是把仿真結果和期望結果放在一張圖上顯示出來，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的值。（在{INPUTS}里勾選了Include input data in test result才會有）
Sim Output里顯示的是模型中l(wèi)ogged信號的值

另外如果設置了搜集覆蓋度，那么還可以看到針對被測模型，所有測試用例累積的覆蓋度

手動創(chuàng)建excel測試用例模板

了解了Test Manager用的excel測試模板的格式后，有時候手動創(chuàng)建測試模板會更方便一些。被測對象有多個測試用例的話，可以寫多個excel文件，也可以在一個excel文件中的多個sheet上寫。

比如對于下圖的Test Harness模型，有7個輸入和兩個輸出，那我們就要給7個輸入賦值，以及給出對應時刻的輸出的值

首先定義輸入信號，時間序列{time}定義必須寫在最前面，然后在每一列跟著輸入信號的名稱。
對于輸入信號還推薦定義輸入信號的數據類型，用Type:<數據類型>來定義。
另外為了區(qū)分信號是輸入還是輸入，需要在輸入信號最開始的一列定義Source:Input

對于輸出信號，也是一樣，首先是時間序列{time}，然后在后面的列跟著輸出信號的名稱。
輸出信號也要定義數據類型，以及定義該信號為輸出Source:Output
對于輸出信號還可以定義允許誤差，比較常用的是相對誤差和絕對誤差。一般對于浮點類型的數據，需要給一個相對誤差，因為浮點數沒法比較完全相等
對于輸出信號，還需要指定該信號在模型中的位置，是通過BlockPath加PortIndex來確定的。
比如對于上圖的兩個輸出信號，不但要指定信號名，還要指定連接信號線的模塊{BlockPath}和該模塊對應的端口號{PortIndex}（如果端口號是1的話可以忽略不填）
還可以指定信號的插值方式{Interp}，如果時間序列不是最小步長的話，插值方式有兩種，一個是保持上一次時刻的值“zoh”和線性插值”linear“

創(chuàng)建好測試用例的excel模板后，就可以手動創(chuàng)建一個以填寫好的excel模板，在Test Manager中創(chuàng)建Test Case。
點擊New -> Test File，然后給測試文件起一個名字

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

最后再修改一些其他想要修改的設置，就能進行測試了。

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到了這里，關于使用Simulink Test進行單元測試的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內容，請在右上角搜索TOY模板網以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章，希望大家以后多多支持TOY模板網！