近二十年來我國國產大飛機和航天事業迎來了快速的發展周期，與之配套的航空、航天電子軟件系統的有研發技術也隨之取得了迅速的發展。眾所周之，航空、航天電子和軟件系統的可靠性對飛機和航天器的安全至關重要，為此這些領域都出臺了非常全面的標準對電子軟件的整個研發過程進行規范，并通過第三方權威機構的審計和認證確保這些標準的嚴格執行，最終保障飛機和航天器長時間的安全可靠運行。
就民用航空電子來說，RTCA和ERUOCAE共同努力，由RTCA于1992年12月首次發布了DO-178B標準，該文件概述了供開發機載設備的組織和認證機構（例如FAA，EASA和加拿大運輸部）使用的指南。EUROCAE則以ED-12B的形式發布了該文件。經過近二十年的衍變，于2011年底獲得RTCA批準的DO-178C成為了商用航空電子軟件系統開發和認證的新標準，并將逐步取代DO-178B. 無論是DO-178B還是DO-178C都規定了機載系統開發要遵循的過程，包括對軟件開發測試的各個階段要求的規定，特別是對基于軟件高級和低級需求的測試所要達成結構覆蓋度的關鍵要求。
類似地，我國航天、軍用航空以及國防軍工行業也發布了符合本土需求的相關標準和規范，如GJB-5000A，GJB -438B等。即便國際標準和國內標準除了在所實施的應用領域各有側重，其在核心理念和方法上有著非常大的相似度。
那么如何在軟件的開發和測試過程中高效地滿足這些DO-178B, DO-178C, GJB-5000A等標準并確保系統的可靠性和正確性，則成為了軟件研發科研院所和相關企業的重中之重。
需求和挑戰
-
民用飛機系統和軍用飛機系統的測試要求和方法有何不同？
-
標準那么多，對軟件研發和測試的復雜要求如何落地？
-
傳統的黑盒、白盒、灰盒測試如何應用在航空、航天和國防軍工軟件系統中？
-
有哪些自動化的手段可以提高軟件設計和測試效率？
-
已經采購過很多開發和測試工具，哪一款最實用？
-
DO-178B和DO-178C對輔助的自動化工具有何要求？
解決方案
-
結構覆蓋分析，使用VectorCAST完美滿足適航認證所要求的完整的結構覆蓋率
-
耦合驗證，使用VectorCAST滿足DO-178C對耦合（Coupling）驗證的要求
-
白盒測試，使用Klocwork和VectorCAST高效地完成碼靜態分析、單元和模塊集成測試
-
黑盒測試，由“VT System + vTESTstudio + CANoe”集成的Vector HiL系統測試平臺，提供針對航空電子網絡系統的開發、測試、自動化、網絡分析和實物仿真平臺
-
灰盒測試，DT10支持系統跟蹤執行、復雜缺陷回溯、性能測試和長時間可靠性驗證
-
可追溯性，使用Visure Requirements進行需求管理并形成覆蓋軟件生命周期的可溯性
-
提供相關工具的適航合規性鑒定包
-
軟件研發工程咨詢和測試服務
特別值得關注
-
結構覆蓋
-
耦合驗證和覆蓋
-
單元測試
-
系統測試
-
性能測試
-
可追溯性
-
工具鑒定
-
結構覆蓋 DO-178B, DO-178C要求統計“基于需求的測試用例所達成的測試結構覆蓋率 (Structural Coverage)”，這些測試用例可以是基于上層產品設計或概要設計的功能測試用例，也可以是基于下層的詳細設計的模塊、單元測試用例，最終需要將測試用例累加分析形成匯總的100%的結構覆蓋率。DO-178B, DO-178C所要求的統計結構覆蓋的主要技術難點在于插裝算法膨脹太大、局限于單一測試階段、工具鑒定要求高、及對仿真環境或目標機支持有缺陷或太復雜。VectorCAST能完美解決這些問題。
VectorCAST所提供的測試完整性驗證功能可以實現對軟件各個層面的測試覆蓋率的統計，包括系統功能測試和單元、集成測試所達成的代碼覆蓋率，前者主要應用于要求DO-178B, DO-178C標準的民用飛機系統的測試中，后者則更多使用在實施GJB要求的軍用飛機或其它各類國防軍工系統之中。VectorCAST可以統計多類覆蓋率結果，包括語句覆蓋、分支覆蓋和MC/DC覆蓋等，以滿足DO-178B, DO-178C不同等級的質量要求。
-
耦合驗證和覆蓋
DO-178B要求識別設計中的耦合，包括控制耦合（Control Coupling）和數據耦合（Data Coupling），并證明代碼中有且僅有這些耦合；DO-178C則增加了要求驗證這些耦合在基于功能需求的動態測試過程中被執行到了。對于研發團隊來說，DO-178B要求的耦合尚且能通過手動靜態分析完成，DO-178C要求的耦合動態測試覆蓋率則成為了一個不得不借助工具的難點。
VectorCAST提供專門的工具模塊VectorCAST/Coupling支持對C和C++代碼的控制耦合和數據耦合進行分析、驗證和覆蓋率統計，并可以與已有的VectorCAST測試環境結合使用。VectorCAST/Coupling通過靜態分析識別代碼中的耦合關系，并在應用程序執行過程中對這些耦合關系進行實時驗證，以滿足DO-178B, DO-178C對耦合的要求。
-
單元測試
為了滿足178B, DO-178C 對下層設計需求的測試，VectorCAST嵌入式軟件動態測試工具為單元測試、集成測試提供了專門的自動化解決方案，利用自動化創建的測試環境、測試用例自動生成、測試用例圖形化設計平臺、靈活的管理機制、全面的覆蓋率統計功能及對40多種常用開發環境的良好支持，可以有效提高單元測試70-80%的效率。VectorCAST也通過了國際權威機構的認證，完全符合DO-178B, DO-178C和GJB-5000A標準的要求。
-
系統測試
無論是否要求DO-178B, DO-178C還是其它認證，產品發布前都需要經過系統測試的驗證。由“VT System + vTESTstudio + CANoe”組建的Vector HiL航空電子網絡實物仿真和系統測試平臺，可以為基于A429 (ARINC 429), AFDX (ARINC 664)，CAN (ARINC 825)和以太網協議的航空電子網絡系統。通過集成I/O接口、激勵、電源控制等硬件板卡，和上層的測試設計和執行軟件，提供包含測試設計、測試執行、網絡分析和自動化的一整套系統測試平臺解決方案，協助用戶加速測試環境的搭建、測試自動化、自動回歸測試，最終顯著提高測試效率，降低人工成本。Vector HiL系統測試平臺，可以和VectorCAST的結構覆蓋統計功能、Visure Requirements需求管理平臺集成，形成一站式的測試和報告解決方案。
-
性能測試
利用DT10動態測試和跟蹤調試工具，可以長時間跟蹤軟件的執行過程，實時對軟件執行中的各個函數、模塊、任務、代碼段和CPU負載等不同維度的執行性能進行度量和瓶頸分析。這些性能測試的數據，還可以用來佐證實時系統程序最差情況執行時間（WCET）的分析結果，實現實際和理論值的相互印證。
-
可追溯性
使用Visure Requirements需求管理系統，管理從上層產品設計，到概要設計到下層的詳細設計的各個層級的設計過程，并與常用的開發測試類系統集成，以此實現無論是適航認證DO-178B, DO-178C標準還是國軍標GJB-5000A都有要求的，對軟件研發過程的可追溯性，更確切地說是，研發過程各個環節之間的雙向可追溯性，包括：
? 軟件的系統需求和概要設計之間
? 概要設計和詳細設計之間
? 軟件需求和測試用例之間
? 測試用例和缺陷之間
最終形成需求可追溯矩陣（Requirements Traceability Matrix）。DO-178B和DO-178C對可追溯性的要求的最直接的目的就在于保證研發流程各個環節的信息一致性，及準確、高效的變更影響分析，保證最終交付成果不會偏離預計的目標。
-
工具鑒定
VectorCAST提供符合DO-178B, DO-178C A~C級所要求的工具鑒定包（Qualification Kits）。DO-178B, DO-178C規定，對于標準文檔所規定的流程，若開發者通過某個工具消除、減少或者自動化實現，而無需人工驗證輸出時，該軟件工具必須要經過嚴格鑒定。VectorCAST因為將測試過程和統計耦合、代碼結構覆蓋率的過程進行了自動化，所以在基于DO-178B或DO-178C標準的適航認證項目中，必須對其進行鑒定。VectorCAST可以提供完整的、合規的鑒定包，并且已經成功應用于波音、空客、霍尼韋爾、通用電氣、柯林斯、泰雷茲等50多個適航認證項目中。
-
工具鑒定數據（TQD）
-
工具操作需求(TOR)
-
VectorCAST
工具鑒定包
-
相關產品
-
VectorCAST
領先的C/C++/Ada軟件動態測試和測試完整性驗證工具，覆蓋軟件的單元測試、集成測試、系統測試、回歸測試和覆蓋率分析等主要測試環節。在自動化生成測試用例、高效的圖形化測試平臺和嵌入式測試方面具有顯著優勢。
查看更多
-
Klocwork
現代化的C/C++/Java/C#代碼質量靜態測試工具，利用領先的深度數據流分析技術，跨類、跨文件地查找軟件代碼缺陷或安全漏洞，并定位錯誤發生的路徑。結合對編碼規范、不安全和結構等問題的檢測，快速提高代碼質量。
查看更多
-
DT10
新一代的軟件灰盒測試和系統動態跟蹤調試工具，利用領先的自動化碼插裝技術，支持對軟件的長時間運行監控、復雜bug回溯定位、性能測試、軟硬件同步檢測和覆蓋率分析等，尤其適用于高可靠性要求的嵌入式軟件。
查看更多
-
Visure Requirements
一站式的完整需求管理平臺，用于軟硬件產品的研發需求管理，建立貫穿應用全生命周期的可追溯性，覆蓋需求的定義、導入、編輯、變更和維護等各個環節。內建“開箱即用”數據模型，快速滿足常見的高可靠性研發標準。
查看更多
-
VT System
模塊化的系統網絡實物仿真和測試臺架，集成I/O、激勵、電源等硬件板卡與vTESTstudio和CANoe軟件形成集測試設計，網絡分析和仿真等一體的系統測試平臺。廣泛支持CAN,以太網、航空和工業總線等協議。
查看更多
相關資源
-
白皮書
-
新聞資訊
-
使用VectorCAST滿足DO-178B-C對航空電子軟件耦合驗證的要求_白皮書
點擊下載
-
利用VectorCAST進行DO-178B-C軟件驗證_白皮書
點擊下載
RELATED RESOURCES
