matlab 写一段用于测试simulink模型chart模块单元测试用例(覆盖率mcdc）的代码

<think>我们正在讨论Simulink模型中的Stateflow Chart模块的单元测试，特别是要求满足MCDC（修正条件/判定覆盖）覆盖率。MCDC是一种严格的逻辑覆盖标准，通常用于航空电子等安全关键系统。它要求： 1. 每个判定中的所有条件都取遍所有可能的值 2. 每个条件独立地影响判定的结果 在Stateflow Chart中，我们通常会有基于条件的转移（transitions），这些条件可能由逻辑表达式（包含多个子条件）组成。为了达到MCDC覆盖，我们需要设计测试用例，使得每个子条件独立地影响整个判定的结果。 ### 步骤 1. **分析Chart中的逻辑判定**：首先需要识别Chart中所有的判定（即转移条件中的逻辑表达式），并分解出每个判定中的子条件。 2. **为每个判定生成MCDC测试用例**：对每个判定，根据其子条件生成测试用例，确保每个子条件独立地影响整个判定的结果。 3. **在Simulink Test中实现测试用例**：使用Simulink Test工具编写测试用例，通过信号编辑器或脚本驱动模型，并收集覆盖率报告。 ### 示例 假设我们有一个简单的Chart，包含以下转移条件： ``` if (A && B) ``` 其中A和B是输入。 为了满足MCDC，我们需要4个测试用例： 1. A=true, B=true -> 判定为true 2. A=true, B=false -> 判定为false 3. A=false, B=true -> 判定为false 4. A=false, B=false -> 判定为false 但是，MCDC要求每个条件独立影响判定结果。对于条件A，我们需要两个测试用例：一个测试用例中A改变而B保持不变，且判定结果改变。同样，对于条件B也是如此。 - 条件A：需要两个测试用例，其中B保持不变（比如B=true），而A从true变到false，导致判定从true变到false。因此，测试用例1和3（当B=true时）可以满足：当A=true,B=true时判定为true；当A=false,B=true时判定为false。这样A的变化独立地影响了判定结果。 - 条件B：同样需要两个测试用例，其中A保持不变（比如A=true），而B从true变到false，导致判定从true变到false。因此，测试用例1和2：当A=true,B=true时判定为true；当A=true,B=false时判定为false。 因此，我们只需要3个测试用例就可以覆盖MCDC： 1. (A=true, B=true) -> true 2. (A=true, B=false) -> false 3. (A=false, B=true) -> false 注意：第四个测试用例(A=false,B=false)对于MCDC不是必须的，因为条件A和B的独立影响已经由上述三个测试用例覆盖。 ### 编写测试代码 在MATLAB中，我们可以使用`Simulink.Test`和`Simulink.TestHarness`来创建测试用例。以下是一个示例代码框架，用于测试一个包含上述转移条件的Chart模块。 #### 步骤1：创建测试用例 ```matlab % 创建测试文件 testFile = sltest.testmanager.createTestFile('ChartMCDCTest'); % 创建测试用例1: A=true, B=true testCase1 = sltest.testmanager.createTestCase(testFile, 'Equivalence'); testCase1.setProperty('Inputs', {'A', true, 'B', true}); testCase1.setProperty('Description', 'Test A=true, B=true -> true'); % 创建测试用例2: A=true, B=false testCase2 = sltest.testmanager.createTestCase(testFile, 'Equivalence'); testCase2.setProperty('Inputs', {'A', true, 'B', false}); testCase2.setProperty('Description', 'Test A=true, B=false -> false'); % 创建测试用例3: A=false, B=true testCase3 = sltest.testmanager.createTestCase(testFile, 'Equivalence'); testCase3.setProperty('Inputs', {'A', false, 'B', true}); testCase3.setProperty('Description', 'Test A=false, B=true -> false'); ``` #### 步骤2：配置模型设置以收集覆盖率 在测试管理器中，我们需要启用覆盖率收集，并设置覆盖率为MCDC。 #### 步骤3：运行测试并收集覆盖率报告 ```matlab % 运行测试 result = sltest.testmanager.run; % 生成覆盖率报告 coverageReport = sltest.testmanager.getCoverageReport(result); ``` ### 复杂条件 对于更复杂的条件（如包含OR、NOT等），我们需要仔细设计测试用例。例如，条件`(A || B)`的MCDC测试用例： - 条件A：需要两个测试用例：固定B=false，改变A（从false到true），判定结果从false变为true。 - 条件B：固定A=false，改变B（从false到true），判定结果从false变为true。 因此，测试用例为： 1. A=false, B=false -> false 2. A=true, B=false -> true 3. A=false, B=true -> true ### 在Stateflow Chart中实现MCDC的注意事项 1. **分解复杂条件**：如果条件过于复杂，应分解为多个简单的条件，或者使用中间变量，这样有助于生成MCDC测试用例。 2. **避免副作用**：条件表达式不应包含有副作用的操作（如修改变量值），因为测试用例可能会以不同顺序执行条件。 3. **使用工具支持**：Simulink Design Verifier工具箱可以自动生成测试用例以满足MCDC覆盖。使用以下命令： ```matlab [modelCov, testObj] = cvtest('model_name'); testObj.settings.decision = 1; % 启用判定覆盖 testObj.settings.mcdc = 1; % 启用MCDC覆盖 cvdo = cvsim(testObj); % 运行仿真并收集覆盖率 ``` 然后，可以使用Simulink Design Verifier生成测试用例： ```matlab dvo = sldvrun('model_name', 'MCDC'); ``` ### 总结 编写满足MCDC覆盖率的单元测试需要： - 分析Chart中的转移条件，分解出子条件。 - 设计测试用例，使得每个子条件独立影响判定结果。 - 利用Simulink Test工具实现测试用例并收集覆盖率。 通过以上步骤，可以确保Stateflow Chart模块的单元测试满足MCDC覆盖率要求。 §§相关问题§§ 1. 在Simulink中如何配置模型以收集MCDC覆盖率？ 2. 除了手动编写测试用例，MATLAB/Simulink有哪些工具可以自动生成满足MCDC覆盖率的测试用例？ 3. 在Stateflow Chart中，如何处理嵌套条件（如if-elseif-else）的MCDC覆盖？ 4. MCDC覆盖率与其它覆盖率（如条件覆盖、判定覆盖）有什么区别？</think>### MATLAB Simulink Chart模块单元测试实现MCDC覆盖率 在Simulink中为Stateflow Chart模块设计满足MCDC（修正条件/判定覆盖）覆盖率的单元测试，需要遵循以下步骤： #### 1. **理解MCDC覆盖率要求** MCDC要求同时满足： - **条件覆盖**：每个子条件的所有可能取值（真/假）都被测试 - **独立影响**：每个子条件的改变能独立影响判定结果 - **判定覆盖**：每个判定的所有可能结果（真/假）都被测试 例如对于条件 `(A && B)`，需要4个测试用例： 1. `A=true, B=true` → 判定为真 2. `A=true, B=false` → 判定为假 3. `A=false, B=true` → 判定为假 4. `A=false, B=false` → 判定为假 #### 2. **创建测试用例框架** ```matlab % 创建测试文件 testFile = sltest.testmanager.createTestFile('ChartMCDCTest'); % 创建测试用例组 testSuite = getTestSuiteByName(testFile, 'Test Suite'); testCase1 = createTestCase(testSuite, 'Equivalence', 'Test Case 1'); testCase2 = createTestCase(testSuite, 'Equivalence', 'Test Case 2'); % ... 根据条件数量创建更多用例 ``` #### 3. **配置输入信号** ```matlab % 创建信号编辑器 sigBuilder = sltest.testmanager.createSignalEditorBuilder(); addSignal(sigBuilder, 'A', 'Type', 'boolean'); addSignal(sigBuilder, 'B', 'Type', 'boolean'); % 为测试用例1配置输入 (A=true, B=true) setSignalData(sigBuilder, 'Test Case 1', ... 'Time', [0 10], ... 'A', [true true], ... 'B', [true true]); % 为测试用例2配置输入 (A=true, B=false) setSignalData(sigBuilder, 'Test Case 2', ... 'Time', [0 10], ... 'A', [true true], ... 'B', [false false]); % ... 配置其他用例 ``` #### 4. **配置覆盖率收集** ```matlab % 启用MCDC覆盖率 modelCov = cvtest('your_model_name'); modelCov.settings.decision = 1; % 启用判定覆盖 modelCov.settings.condition = 1; % 启用条件覆盖 modelCov.settings.mcdc = 1; % 启用MCDC覆盖 setTestParameter(testCase1, 'CoverageSettings', modelCov); % ... 为所有用例配置 ``` #### 5. **运行测试并生成报告** ```matlab % 运行测试套件 result = run(testSuite); % 生成覆盖率报告 covReport = generateCoverageReport(result, 'ReportFormat', 'PDF'); open(covReport); % 检查MCDC覆盖率 mcdcCoverage = getCoverageResult(result, 'mcdc'); disp(['MCDC覆盖率: ' num2str(mcdcCoverage*100) '%']); ``` #### 6. **关键验证点** - 确保每个条件独立变化时影响输出 - 验证所有状态转移路径 - 检查边界条件处理 - 验证并行状态的交互 #### 7. **最佳实践** 1. **使用Simulink Design Verifier自动生成用例** ```matlab options = sldvoptions; options.Mode = 'TestGeneration'; options.ModelCoverageObjectives = 'MCDC'; [status, files] = sldvrun('your_model', options); ``` 2. **在Chart中增加断言验证** ```matlab % Stateflow Chart中加入验证代码 during: if ~(A && B) assert(false, "Condition failed at t=%d", t); ``` 3. **参数化测试** ```matlab % 创建参数化测试 testParams = {... {'A', true, 'B', true}, ... {'A', true, 'B', false}, ... ... }; for i=1:length(testParams) tc = createTestCase(testSuite, 'Equivalence', ['ParamCase' num2str(i)]); setVariables(tc, testParams{i}{:}); end ``` #### 8. **常见问题处理** - **不可达路径**：使用`cvsim`命令分析覆盖率缺口 ```matlab [covData, simOut] = cvsim(modelCov); cvhtml('coverage_report', covData); ``` - **时序问题**：添加时间裕度处理状态转移延迟 - **组合爆炸**：对复杂条件使用配对测试（Pairwise Testing）技术 [^1]: 关于MATLAB测试覆盖率配置的官方文档 [^2]: Simulink Design Verifier的MCDC测试生成案例