Simulink Function模块竟然可以这样测

Simulink是美国Mathworks公司推出的一种强大的可视化仿真工具，现已应用到包括汽车、航空、工业自动化等领域。Simulink不仅提供了多种特定功能的模块，还提供Simulink Function，Function Caller等模块，便于用户在开发过程中，定制化一些常用函数，摆脱了Simulink中固有Block的功能限制，有效的提升了开发效率。

 

这个功能无疑十分强大，但这却给测试工作提出了很大的挑战：受软件开发架构限制，Function的定义可能放置在软件底层，以便于上层软件进行多次调用。但当用户对上层软件的单元层级进行测试时，往往面临着无法调用底层定义的Function的窘态（有枪无弹）。此外，当客户在测试底层单元模块时，由于Function只有定义没有被调用，往往无法对Function的内部逻辑进行测试（有弹无枪）。

 

针对这两种测试场景，自动化的软件动态测试工具——TPT提供了便捷的解决方案。

 

图 1 模型

 

有枪无弹：

顾名思义，空有Function Caller而没有Function。如图1所示，如果要测试Calculate这个单元，这个单元调用了Function，而Function却定义在更底层，针对这种情况，TPT支持函数的插桩，提供Function Caller的接口，模拟函数的返回值。

 

TPT支持函数的插桩，在对这种只有Caller没有Function的层级（如图2）进行测试时，非常高效。在TPT的Platform Configuration中提供了这样的选项：Simulink Functions，如图3：

 

图2 单元模块内部结构

 

图 3 Simulink Functions

 

回到图4平台配置窗口，加载好模型后 Import 模型接口， TPT 将以 server 形式识别 callFunc 函数，如图5。

 

图 4 Import 模型接口、参数

 

图 5 识别callFunc函数

 

该函数会被直接加载到 Functions 中， 以便于在编写测试用例时调用。

 

图 6 callFunc被加载到Functions中

 

可以在 Declaration Editor中添加一个 channel形式的本地变量return_Func模拟函数的返回值，然后编写图 8所示用例来验证：

 

图 7 添加channel本地变量

 

图 8 测试用例

 

运行结果和信号曲线如下图所示，compare是简单的评估，结果可见模型的输出符合期望，由信号曲线可以观察到local量的值即函数的输出值。

 

图 9 测试结果

 

图 10 Signal Viewer观测结果

 

有弹无枪：

上述方法并不能测到函数内部的逻辑，而实际上函数可以定义在模型的底层，如图1所示的模型wind_drag，Function定义在底层，没有对应的Function Caller，这就是有“弹”而无“枪”了。在单元测试阶段想要测试该函数的逻辑，因其没有相关的接口信息，测试工作无疑非常困难。

 

图 11 被测函数逻辑

 

自动化测试工具TPT提供了m文件的接口，可以在配置测试环境或者测试执行过程中进行一些预处理，这就为测试该函数逻辑提供了绝佳的途径。

 

图 12 TPT提供的m文件接口

 

此处用m脚本编写一个函数，可以在TPT中实现对Function的调用。该函数主要有两个参数：

参数1：测试层级，可直接用TPT环境变量’${tpt.matlab.block.name}’

参数2：被调函数，例如：' F = wind_drag(Density,Speed) '

 

可以在 TPT\Platform Configuration\Original Model 中可以编写相应的代码来加载m文件，并使用simulink_function_caller函数对模型中的SimulinkFunction进行调用，这无疑大大提升了测试的效率。

 

图 13 m文件加载及函数调用

 

图 14 模型中自动配置FunctionCaller

 

依次在TPT中配置测试环境，导入接口时即可发现模型中出现了Simulink Function调用的相关接口信息。上一步中加载的m文件，实现了自动创建所测Function对应接口信息，以及Function Caller模块的功能，这些新建的模块和Function在同一层级，这样就能够对Simulink Function逻辑进行测试。

 

图 15 导入接口信息

 

编写测试用例来测试该函数：

图 16 测试用例

 

该函数是简单的计算风阻的函数，，其中C取0.3，S取2.05，编写评估验证该用例：

 

图 17 测试评估

 

测试结果显示模型输出与函数运算结果一致：

 

图 18 测试结果

两者的信号曲线也是完全重合：

 

图 19 信号曲线

总结

本文介绍了使用TPT测试Simulink Function模块的两种方案，TPT还支持MATLAB Function的测试。

 

PikeTec公司是全球知名的基于模型的嵌入式系统测试工具TPT的软件供应商，总部位于德国柏林。北汇信息作为PikeTec在中国的独家合作伙伴，致力于帮助中国客户提升嵌入式控制系统的开发效率。目前，TPT已被众多国内知名主机厂和零部件企业认可，在新能源（VCU/BMS/MCU）以及ADAS等领域中被广泛应用。