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测试序列基础与 Stateflow 图调度输入

1. 概念讲解

1.1 什么是测试序列

测试序列由按层次排列的测试步骤（test step）组成。你用它来定义两类内容：一是测试输入——在每个步骤里给被测系统施加什么信号；二是测试如何推进——在什么条件下结束当前步骤、跳到下一步骤。每个测试步骤包含两部分：动作（actions）在步骤开始执行时运行一次；转移（transitions）定义该步骤何时停止、哪个步骤接着执行。动作与转移都使用 MATLAB 作为动作语言。测试序列通过 Test Sequence 模块和 Test Sequence Editor（测试序列编辑器，第 13 讲详讲）创建。

1.2 层次结构（Test Sequence Hierarchy）

Test Sequence 模块中的测试步骤可以有父步骤（parent step）与子步骤（substep）。子步骤只有在父步骤处于激活状态时才可能激活。同一层次上的一组步骤共享同一种转移类型；当你新建一个测试步骤时，它会自动成为同组其他步骤的一个可选的"下一步骤（Next Step）"目标。这种父子层次使得你可以把一个复杂工况拆成"加速→巡航→减速"这样的结构化段落，而不是把所有步骤平铺在一层。

1.3 测试序列场景（Test Sequence Scenarios）

在一个 Test Sequence 模块中可以定义多条测试序列，这些序列称为测试序列场景（test sequence scenarios）。场景的价值在于：不必在测试框架里摆放多个 Test Sequence 模块，就能在同一个框架中定义多组不同的测试序列。运行场景的方式有：

1. 在 Test Sequence Editor 中激活单个场景，然后运行模型；

2. 用 API 命令激活单个场景，然后运行模型；

3. 用一个工作区变量控制当前激活的场景，然后运行模型；

4. 用自定义测试脚本在运行模型时循环遍历多个场景；

5. 在测试管理器（Test Manager）中定义测试迭代（iterations），使一个测试用例运行多个场景。

场景的深入用法与编程方式见指南 3-60、3-63 节（本课程第 16 讲前后）。

1.4 两种转移类型（Transition Types）

Test Sequence 模块中的步骤之间通过两种方式推进：

• 标准转移（Standard transition）：你定义一串动作，按仿真条件反应。标准转移序列从第一个步骤开始，依据转移条件与"下一步骤"列设定逐段推进。它适合"按时间或事件顺序走完一个工况"的测试流程。下图是一个典型的标准转移序列：四个步骤分别把布尔输出RedButtonIn、GreenButtonIn置为不同组合，每个步骤激活 1 秒后通过after(1,sec)转移到下一步，最后到达EndTest。

• When 分解（When decomposition）：When 分解序列类似于程序设计中的switch语句——序列根据模型中发生的特定条件来动作。在 When 分解序列中，步骤依据你在步骤名之后定义的条件来激活，步骤之间不使用转移。下图是一个 When 分解：三个子步骤分别在gear等于 1、2、3 时激活，并各自执行一条verify语句；最后的Else子步骤没有动作，用来兜底不匹配任何 when 条件的仿真工况。

When 分解在评估中极其常用，第 11 讲会专门用它来编写评估逻辑。

1.5 用 Stateflow 图做测试框架调度与信号源

除 Test Sequence 模块外，你还可以用MATLAB Function 模块或Stateflow 图（Stateflow Chart）来定义测试框架的调度。使用 Stateflow 图的好处是可以用到 Test Sequence 模块和 MATLAB Function 模块都不具备的 Stateflow 特性，例如Stateflow 变体（variants）、图形函数（graphical functions）、超转移（super transitions）与超步（super steps）。借助 Stateflow 变体，你可以在同一个测试框架里指定多个测试场景。反过来，如果你不需要多场景或复杂序列逻辑，就应该用 Test Sequence 模块——它的测试调度语法更简单。

注意：使用 Stateflow 图做测试框架输入或调度，必须持有 Stateflow 许可。

Stateflow 图在测试框架中可扮演三种角色：

• 作为调度器（Scheduler）：要把 Stateflow 图用作测试框架的调度器，被测模型或子系统必须至少有一个函数调用信号（function-call signal）。Stateflow 状态承担与 Test Sequence 模块中序列步骤相同的角色，转移定义从一个状态迁移到另一个状态的判据。下图是一个以 Chart 为调度器的测试框架：图中新增了一个名为Simulink Function scheduler的 Chart，由它向send_fcn函数调用输出触发事件。

• 作为信号源（Source）：创建测试框架时在 Sources and Sinks 区把源从 Inport 换成 Chart，图便会被加入测试框架。下图中 Chart 作为信号源直接驱动被测子系统Subsys1。

• 同时作为调度器与信号源（Scheduler and Source）：指南以sltest_autosar_chart.slx（汽车油门位置控制器的 AUTOSAR 组合模型）为例演示了这一用法。AUTOSAR 组合模型由若干相互连接的 Model 块组成，每个块代表一个原子 AUTOSAR 软件组件（ASWC）；Simulink 输入输出端口对应 AUTOSAR 端口，信号线对应组件连接器。主副油门位置输入用外部时序输入建模，直接透过 Chart 馈送而不修改——这种建模方式在"部分激励可建模、部分只能用外部采集数据"时很有用。

2. 操作步骤 / 工作流

用 Stateflow 图作为调度器：

1. 在模型或子系统上右键，分别选择Test Harness > Create for Model或Create for <subsystem>。

2. 在 Create a Test Harness 对话框中：

   1. 对模型：把Add scheduler for function-calls and rates设为Chart；

   2. 对子系统：把Generate function call signals设为Chart。 测试框架中会新增一个名为Simulink Function scheduler的 Chart。

3. 打开该 Stateflow 图，用 Stateflow 状态、转移等对象定义测试序列。

4. 编程方式：把sltest.harness.create的SchedulerBlock属性设为'Chart'。

用 Stateflow 图作为信号源：

1. 同样右键创建测试框架。

2. 在 Create Test Harness 对话框的Sources and Sinks区，把源下拉框从 Inport 改为Chart。

3. 打开 Chart，用 Stateflow 逻辑定义测试框架信号源。

4. 编程方式：把sltest.harness.create的Source属性设为'Chart'。

用单个 Chart 同时做调度器与信号源（以 sltest_autosar_chart 为例）：

1. 打开模型：open_system('sltest_autosar_chart')（示例测试框架已预先建好，无需重建）。

2. 在编辑器画布右下角用视角控制（perspective control）单击Internal Test Harness，打开已建好的测试框架。

3. 双击测试框架中的 Chart，查看调度逻辑：被测组件（AUTOSAR 模型）需要油门踏板位置传感器输入APP_HwIO_Value，由图中三个状态建模——Initialize状态把输入置为标称值 170；Run状态模拟持续 950 ms 的稳态加速指令；Terminate状态把加速指令复位回标称值。

4. 被测组件采用导出函数建模风格（export-function modeling style）。测试框架创建时，其 Stateflow 图被配置为调用每个根级 Simulink Function 块，并向模型中每个函数调用子系统发送触发事件；本示例中，发送触发事件的代码位于各状态生成激励波形之后。

5. 在测试框架中运行模型，打开测试框架中的 Scope 查看油门指令输出。

3. 示例

% 打开 AUTOSAR 组合示例模型 open_system('sltest_autosar_chart'); % 编程方式创建测试框架：以 Chart 作为信号源 sltest.harness.create('modelName', 'Source', 'Chart'); % 编程方式创建测试框架：以 Chart 作为函数调用调度器 sltest.harness.create('modelName', 'SchedulerBlock', 'Chart');

下图是 Create Test Harness 对话框中把源与调度器都设为 Chart 的位置（红框标出两处下拉框）。

下图是打开后的测试框架：左侧 Chart 同时生成激励并调度各*_Run_0.005函数调用，右侧 Scope 观察ThrCmd_HwIO_Value。

下图是 Chart 内部的三个状态：Initialize / Run / Terminate，每个状态内既给APP_HwIO_Value赋值，又用send(...)向各 ASWC 的运行入口发送触发事件，状态之间用after(0.05,sec)、after(0.95,sec)迁移。

4. 要点与注意事项

• 测试步骤的动作在步骤开始时执行一次；转移条件每步都在仿真中求值，满足条件才迁移。

• 子步骤只能在父步骤激活时激活；同组步骤共享转移类型，新建步骤自动出现在同组"下一步骤"下拉框中。

• 一个 Test Sequence 模块可含多个场景，避免在框架里堆多个模块；场景可通过编辑器、API、工作区变量、自定义脚本循环、测试迭代五种方式激活。

• 标准转移序列适合"按顺序走工况"；When 分解适合"按当前工况条件做评估"，二者不要混用在同一父步骤下。

• 用 Stateflow 图做调度的硬性前提：被测模型/子系统至少有一个函数调用信号；并需 Stateflow 许可。

• 能不用 Stateflow 图就不用：Test Sequence 模块语法更简单；只有当需要 Stateflow 变体、图形函数、超转移、超步等复杂调度时才升级到 Chart。

• 编程入口：Source属性与SchedulerBlock属性分别控制信号源与调度器的类型。