모델 기반 자동차용 임베디드 소프트웨어 테스트 자동화에 대한 연구

Abstract

오늘날 자동차용 전자/전기 시스템을 위한 기능 안전 국제 표준인 ISO 26262가 자리 잡으면서 임베디드 시스템 개발에서 개발 단계뿐 만 아니라 테스트 단계의 중요성 역시 현저하게 증가하고 있다. 특히 자동차용 임베디드 시스템은 높은 실시간성을 요구함과 동시에 목표로 하는 기능을 제한된 자원으로 최적의 성능을 발휘해야 하기 때문에 시스템을 구성하는 하드웨어와 소프트웨어 간의 결합력이 매우 높다. 그렇기 때문에 소프트웨어를 하드웨어에 결합시켜 최종 단계에서 수행하는 ECU 승인(Approval) 테스트의 역할이 중요하다. 그러나 여러 가지 요인에 의해 변경되기 쉬운 고객의 요구사항을 만족하는 지 확인하기 위해 테스트 케이스를 매번 수작업으로 변경하고 확인하는 작업은 시간과 비용을 굉장히 낭비하게 된다. 때문에 테스트 케이스 생성기와 같이 목표 코드 커버리지(Code coverage)를 지정해주면 자동으로 테스트 케이스를 생성해주는 프로그램이 유용하게 활용된다. 하지만 현재까지의 테스트 케이스 생성기는 주로 MIL(Model-in-the-Loop) 와 SIL(Software-in-the-Loop) 에 초점이 맞춰 있어, HIL 테스트 환경을 구축하기 위한 하드웨어 테스트 케이스는 수동으로 작성 및 변경되어야 했다. 본 논문에서는 IBM 사의 Rational Rhapsody 를 이용하여 모델 기반 개발 방법으로 개발된 BCM(Body Control Module) 에서 Rhapsody ATG(Automatic Test Generation) Add-on 을 통해 자동 생성된 소프트웨어 테스트 케이스를 하드웨어 테스트 케이스로 변환하는 방법에 대해 연구한다. 먼저 MC/DC 또는 Statement 커버리지를 갖는 소프트웨어 테스트 케이스를 ATG Add-on 을 통해 자동 생성해 XMI 포맷으로 변환한 후, 이 XMI(XML Metadata Interchange) 파일로부터 HIL(Hardware-in-the-Loop) 테스트 환경 구축을 위한 디지털 입출력, 아날로그 입출력, CAN(Controller Area Network) 인터페이스 등과 같은 자극(stimulus)으로 매핑하는 과정을 통해 하드웨어 테스트 케이스로 변환한다. 이 매핑 과정을 위해 DOM 을 이용한 프로그래밍 방식과 변환 언어인 XSLT(Extensible Stylesheet Language Transformation)를 이용한 방법, 질의 언어인 XQuery(XML Query Language)를 이용한 방법의 각 장단점을 비교한다. 또한 본 논문에서는 하드웨어 테스트 케이스로 테스트 대상인 BCM(Body control module) 을 테스트 하기 위한 별도의 HIL(Hardware-in-the-loop) 환경을 제시한다. 변환이 완료된 하드웨어 테스트 케이스는 네트워크 상에서 원격 컴퓨터로부터 HIL(Hardware-in-the-Loop) 테스트 시스템에 전송된다. HIL(Hardware-in-the-Loop) 테스트 시스템은 National Instrument 사의 PXI 기반 하드웨어 플랫폼으로 구성하여 디지털 입출력, 아날로그 입출력, CAN(Controller Area Network) 인터페이스, LIN(Local interconnect network) 인터페이스와 같은 모듈이 장착된다. HIL 테스트 시스템은 테스트 대상인 BCM(Body control module) 과 서로 연결되어 원격 컴퓨터로부터 전달받은 테스트 케이스를 실시간으로 수행한다. 이러한 테스트 케이스 변환 방법을 통해 Rhapsody ATG 가 아닌 다른 테스트 케이스 생성기를 사용하더라도 해당 프로그램에서 테스트 케이스를 XMI 포맷으로 변환이 가능하다면 최소한의 노력으로 하드웨어 테스트 케이스를 생성해 낼 수 있다. 그리하여 하드웨어 테스트 케이스를 수작업을 통해 생성하는 것보다 효율적이고, 나아가 V 모델의 전체적인 개발 흐름을 자동화하여 생산성 및 유지 보수의 용이성을 높일 수 있다.| Testing of embedded software for automotive electrical and electronic systems has been drawing much attention, as the new functional safety standard ISO 26262 is established. Since the embedded software for automotive applications always interfaces with hardware components and require real-time capabilities with limited resources, there is a strong relationship between hardware and software. Therefore, the testing of software with the actual hardware in the final approval stage is significantly important. To test embedded software, it is necessary to have test cases generated. Since the manual generation of test cases takes a great deal of works, automatic test generators which generate test cases for particular code coverage could be very useful in many cases. Since the most current test case generators focus on MIL (Model-In-the-Loop) and SIL (Software-In-the-Loop), test cases for HIL test environment have to be created manually. Also, test cases for HIL have to be changed whenever a customer changes requirements. Therefore, creating test cases for HIL manually take a great deal of effort and turns out to be very inefficient. This paper reports on the method to create test cases for HIL testing of BCM (Body Control Module) for automotive automatically. First, test cases are generated automatically using the UML modeling software with automatic test generation add-on. In this work, Rhapsody from IBM with ATG add-on is used for automatic test case generation. Then, test cases generated using the automatic test generators are converted to XML Metadata Interchange (XMI) format. From this XMI format file, test cases for HIL are generated through the mapping of stimuli such as digital input-output, analog input-output, and CAN interfaces. For this mapping procedure, pros and cons of XSLT (eXtenstible Stylesheet Language Transformations) and XQuery (XML Query Language) are discussed. Also, the advantages of generating hardware test cases using test cases from MIL and SIL are addressed. Once test cases for HIL are generated, they are downloaded to the HIL test system for real-time testing. In this study, National Instrument’s PXI-based Hardware Platform and LabWindows/CVI are sued for HIL system. Test conversion method discussed in this paper can be used to test cases generated from any kind of test case generator as long as they can be converted to XMI format. In this way, a great deal of efforts can be saved comparing with test case generation manually for hardware test and the efficiency of the development process can be improved.; Testing of embedded software for automotive electrical and electronic systems has been drawing much attention, as the new functional safety standard ISO 26262 is established. Since the embedded software for automotive applications always interfaces with hardware components and require real-time capabilities with limited resources, there is a strong relationship between hardware and software. Therefore, the testing of software with the actual hardware in the final approval stage is significantly important. To test embedded software, it is necessary to have test cases generated. Since the manual generation of test cases takes a great deal of works, automatic test generators which generate test cases for particular code coverage could be very useful in many cases. Since the most current test case generators focus on MIL (Model-In-the-Loop) and SIL (Software-In-the-Loop), test cases for HIL test environment have to be created manually. Also, test cases for HIL have to be changed whenever a customer changes requirements. Therefore, creating test cases for HIL manually take a great deal of effort and turns out to be very inefficient. This paper reports on the method to create test cases for HIL testing of BCM (Body Control Module) for automotive automatically. First, test cases are generated automatically using the UML modeling software with automatic test generation add-on. In this work, Rhapsody from IBM with ATG add-on is used for automatic test case generation. Then, test cases generated using the automatic test generators are converted to XML Metadata Interchange (XMI) format. From this XMI format file, test cases for HIL are generated through the mapping of stimuli such as digital input-output, analog input-output, and CAN interfaces. For this mapping procedure, pros and cons of XSLT (eXtenstible Stylesheet Language Transformations) and XQuery (XML Query Language) are discussed. Also, the advantages of generating hardware test cases using test cases from MIL and SIL are addressed. Once test cases for HIL are generated, they are downloaded to the HIL test system for real-time testing. In this study, National Instrument’s PXI-based Hardware Platform and LabWindows/CVI are sued for HIL system. Test conversion method discussed in this paper can be used to test cases generated from any kind of test case generator as long as they can be converted to XMI format. In this way, a great deal of efforts can be saved comparing with test case generation manually for hardware test and the efficiency of the development process can be improved.