GESTE是由我国科技工作者自主研发，拥有独立知识产权的嵌入式软件仿真测试系统，它的研制成功打破了国外对我国在相关领域的技术垄断和封锁，填补了我国实时嵌入式软件缺乏仿真测试环境的空白。GESTE具有国际领先的技术、完善的功能，有助于提高实时嵌入式软件的可靠性和安全性，特别是在航空、航天、船舶以及兵器等重要领域，能有效地发现软件缺陷，避免由于软件缺陷引发的事故，缩短实时嵌入式软件研发周期。

系统概述

    通用嵌入式软件测试环境（GESTE）可以满足航空、航天、电子、兵器和类似系统嵌入式软件的开发和系统测试的共同需求。

    在某子系统的研制阶段，在其他的交联系统没有研制出来的情况下，GESTE可以对交联系统进行系统仿真，供嵌入式软件开发和调试之用。

    在嵌入式软件系统测试阶段，GESTE可以通过交联环境仿真实现在真实环境中难以实施的测试项，而且可以模拟软件可能运行的场景，发现软件潜在的缺陷。

    GESTE适用于采用工业标准接口或根据特殊要求定制接口的嵌入式系统，为实时嵌入式系统测试提供了测试开发、实时仿真测试和测试结果分析的完整解决方案。

GESTE产品特性

1)        适用于多种嵌入式系统

GESTE可广泛应用于航空电子系统、船舶及车辆电子系统，以及诸多领域使用的嵌入式控制系统。

2)        适用于软件开发的各个阶段

GESTE除完成软件测试外，还能在软件的不同阶段支持软件验证，辅助软件调试。

3)        支持众多的嵌入式系统接口

GESTE支持：

MIL-STD-1553B、RS232/422/485、ARINC429、A/D、D/A、DI/DO、CAN、RELAY等接口，并可以对非标准接口进行定制扩展。

4)        高时间精度

1毫秒的实时内核，满足绝大部分嵌入式系统的时间要求。

5)        支持复杂数据格式

能够根据各种嵌入式系统的需要，定制测试发送的数据格式。

6)        实现闭环交联

能够进行带有实时反馈的闭环仿真测试，提高了仿真的精度。

7)        实时显示测试状态

允许用户根据不同的需求定制显示界面，实时监控测试状态。

8)        高精度的数据采集

根据武器装备不同的工作周期，准确地采集测试数据。

9)        自动生成仿真模型框架

通过绘制被测系统的交联环境图，自动生成与被测系统相关的仿真模型框架。

10)     友好方便的测试开发环境

支持图形化仿真建模、图形化测试监控面板搭建、便捷的测试脚本编写。

11)     支持多种测试类型

充分支持边界测试、异常测试、接口测试、安全性测试和强度测试等。

12)     灵活方便的测试方式

可以实现使用测试脚本测试、仿真模型测试、在线脚本测试以及多种测试方式的组合。

13)     嵌入式系统测试全过程支持

支持嵌入式软件测试开发、实时测试以及测试结果数据分析

 

图 1  嵌入式系统测试全过程支持

GESTE的硬件体系结构

GESTE采用双CPU结构，分为测试主机和实时处理机两部分。GESTE的硬件配置可以有便携式配置和正常配置两种。

 

图 2  GESTE便携式硬件结构

 

图 3 GESTE机柜式硬件结构

 

l  测试主机是一台高性能PC机，主要面向测试用户，用于进行测试前的开发工作，测试中的显示监控，以及测试后的数据处理工作。

l  实时处理机运行于实时操作系统VxWorks下，主要完成实时测试任务，驱动整个测试的正常运行。

l  测试主机和实时处理机之间的通讯通过以太网来完成，支持测试数据的动态下载和上传功能。

l  实时处理机与被测系统之间的通讯通过总线及I/O接口完成，目前支持的总线及I/O有：

MIL-STD-1553B/ARINC429/CAN/AD/DA/RS232/RS422/DI/DO/RELAY，及用户定制接口等。

GESTE软件体系结构

在测试主机上运行测试开发环境软件。主要完成测试开发功能，具体包括测试仿真模型开发、可视化的测试脚本开发环境、测试面板搭建，测试环境配置、测试数据收集定制、测试数据事后分析及日志管理等功能。

运行于实时处理机上的软件主要完成实时测试功能，具体又包括数据服务、模型服务、异常处理服务、程序调度、驱动程序等功能。

                                                   

运行环境

测试主机

硬件要求：                                操作系统要求：

PIV Processor(2.8C)                         

1G RAM                                     WINDOWS XP

80G hard disk space

实时处理机

硬件要求：                                操作系统要求: 

PIV Processor(2.8C)                        VxWorks5.4

1G RAM

主要功能

1)        测试仿真模型开发

GESTE采用的是基于仿真模型的测试方式。GESTE通过驱动仿真模型实现对被测系统的交联环境仿真。

为了方便用户构建仿真模型，GESTE提供了功能强大的仿真模型开发环境，可以进行图形化建模，自动化生成仿真模型框架C语言代码、模型接口文件和说明文件。用户可以根据需要编辑仿真模型的内特性建模，同时GESTE还提供仿真模型的编译下载工具，使仿真建模变得非常简单。

 

图5 仿真模型开发环境

2)        测试脚本开发

GESTE使用一种专门针对嵌入式软件的类C语言测试脚本，该脚本能够实现多种任务类型，包括： “周期任务”，“定时任务”等。在GESTE的脚本开发环境中不但提供了类似Visual Studio的编辑导航功能，还具备脚本错误检查功能，辅助用户方便快捷的开发出高质量的测试脚本。

 

 

            

图6  测试脚本开发环境

GESTE测试脚本特点

 

3)        测试面板的搭建

GESTE中为用户提供了一种非常直观的测试监控方式：测试面板。通过测试面板，用户不但可以使用多种控件实时显示测试状态以及被测系统接收发送的数据，还可以实时地发送在线测试脚本。测试面板允许用户进行个性化定制，可以像Visual Basic一样绘制各种显控控件，并改变各个控件的大小、颜色、形状，根据需要与不同的仿真模型绑定。在测试过程中GESTE允许多个测试面板同时显示，扩大了测试监控的范围和内容。

图7  测试面板

4)        测试数据收集定制

在嵌入式软件测试中会产生大量的测试数据，但是在这些数据中往往只有部分是用户关心的。GESTE提供了“测试数据收集方案”供用户配置需要收集的数据。测试结束后测试结果将根据测试数据收集方案自动存入测试结果文件中，便于用户进行事后分析和测试过程回放。

图8  测试数据收集定制

5)        实时测试

GESTE在测试中可以严格按照用户编制的测试脚本和仿真模型对被测系统进行数据收发，不但能够实时的显示测试的数据，还允许用户通过在线脚本实现与被测系统的交互，同时还能实时处理被测系统的反馈，真正实现实时、闭环、非侵入式的系统仿真测试。

实时测试的步骤如下：

l  测试下载       下载编译的仿真模型到实时处理机

l  测试初始化    初始化一次测试的配置、测试脚本和仿真模型

l  测试开始       启动实时处理机的测试任务

l  测试进行中    实时处理机执行测试脚本，并运行仿真模型，同时实现测试数据的实时收发和显示

l  测试停止       关闭测试任务，保存测试数据

测试开始后，测试主机控制实时处理机进行测试；实时处理机解析测试脚本，运行仿真模型，将测试数据通过硬件接口实时发送到被测系统，同时将被测系统反馈的测试结果数据一部分存放于实时数据库中，一部分通过以太网传送给测试主机用以显示。

         

图10  实时测试界面

如果用户需要干预测试流程，可以在实时测试中通过在线脚本来实现。

图11  实时测试中在线脚本的实现

 

6)        测试数据事后分析

一次对嵌入式软件的测试后，往往会积累下大量的测试结果数据。如何在海量的数据中发现潜在的缺陷，是嵌入式软件测试中迫切需要解决的问题。GESTE为测试人员提供了一套强大的工具TDA（Test Data Analysis），用以辅助测试人员发现分析测试结果数据。

TDA可以实现：

l  建立测试数据数据库，对测试结果数据进行过滤、查询、比较；

l  测试数据的趋势分析；

l  测试过程的回放。

图12  TDA对测试结果数据进行过滤、查询、比较

图13 使用TDA对测试数据进行趋势分析

7)        I/O支持

GESTE是通用的工业标准为基础的实时系统，它具有典型的I/O接口，这些类型包括：RELAY，DI/DO，AI/AO，RS-232/422，ARINC429，CAN和MIL-STD-1553B；而且它还可以根据用户需要，支持自定制的非标准接口（CustomIO）。各种I/O接口常用配置的特性如下：

u  ARINC429

n  发送数据波特率可选12.5Kbps或100Kbps；

n  接收数据波特率支持10.4Kbps－15.6Kbps和83Kbps－125Kbps；

n  具有16路ARINC429输入通道；

n  具有16路ARINC429输出通道。

u  MIL-STD-1553B

n  具有2个独立的1553仿真通道；

n  每个1553仿真通道可模拟总线控制器、31个远程终端和总线监控器；

n  能支持的常用的1553消息格式如：BC－RT、RT－BC和RT－RT。

u  离散量I/O

n  支持TTL电平。隔离参考电平和继电器控制；

n  具有48路TTL电平离散量输入通道；

n  具有48路TTL电平离散量输出通道；

n  具有64路隔离参考电平离散量输入通道；

n  具有64路隔离参考电平离散量输出通道；

n  具有16路继电器输出通道。

u  模拟量I/O

n  支持+/-10V的电压的输入输出；

n  具有16路+/-10V差分电压模拟量输入通道；

n  具有16路+/-10V电压模拟量输出通道。

u  RS232/422

n  具有8路RS 232输入输出端口；

n  具有8路RS 422输入输出端口；

n  波特率范围是300到921.6Kbps。

u  CAN

n  CAN 2.0A－2.0B协议支持；

n  最高达到1Mbpsde 波特率；

n  具有2路CAN输入输出端口。

GESTE成功应用范例：

    自2003年GESTE1.0系统正式发布后，在我国各军种的多个尖端武器的电子系统软件系统测试中都得到了成功运用，发现了大量嵌入式软件的缺陷，有效提高了软件的可靠性和安全性，带来了良好的经济效益和社会效益。

GESTE作为业界成熟、通用的实时嵌入式软件测试环境，成功应用的项目列举如下：

l  X型号雷达系统

l  X型号微波着陆系统

l  X型号飞行控制系统

l  X型号惯性/卫星组合导航INS系统

l  X型号任务计算机MC系统

l  X型号火控计算机系统

l  X型号发动机数控系统

l  X型号稳瞄系统、炮塔随动系统、激光照射系统、电视成像系统、燃油测量系统、红外成像系统、精确手柄

l  X型号自动驾驶仪软件

l  ……

GESTE目前主要的客户：

l  航天二院706所

l  航天三院304所和三部

l  航天061基地302所

l  航空014基地、115厂

l  兵器工业总公司软件工程与评测中心

l  船舶工业总公司可靠性中心

l  二炮装备研究院

l  长春光机所

l  总后测评中心

l  ……