software testing activities at continental teves · sw unit test / sw module test purpose of...
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Software Testing activities at Continental Teves
2 / Torsten Kerz / ERX / 23.06.06 © Continental AG
Continental Automotive Systems Competence Center Control Systems Software
Agenda
● Vorstellung Continental Automotive Systems
● Überblick Fahrdynamik Regelsysteme
● Entwicklungsprozess von Bremsensteuergeräten
● Testprozess
● Testwerkzeuge
● Testorganisation
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Umsatz 13,8 Mrd. €
EBIT 1,5 Mrd. €
Mitarbeiter ca. 80.000
Daten von 2005
Continental Unternehmenszahlen
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Continental Produktportfolio
Kunststoffprodukte:a. Reifenb. Dichtungenc. Keilriemend. Schläuche...
b
a
Elektronikprodukte:e. Bremsensteuergerätf. Luftfedersteuergeräteg. Radarsensor...
f
g
Bremsenzubehör:h. Boosteri. Bremsanlagen...
h
c
d
i
e
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WirWir machenmachen individuelleindividuelle MobilitätMobilität sicherersicherer und und komfortablerkomfortabler..
Wert Wert schaffenschaffen istist unserunser AntriebAntrieb..
Unsere Vision
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Marken unserer internationalen Kunden
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Unsere Divisionen
Nfz-Reifen
Automotive Systems
Pkw-Reifen
ContiTech
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ElektronischeBrems- undSicherheits-systeme
ElektronischeBrems- undSicherheits-systeme
Fahrwerkund AntriebFahrwerkund Antrieb ElektroantriebElektroantrieb
Brems-betätigungBrems-betätigung
Komfort-ElektronikKomfort-Elektronik
AftermarketAftermarket
Automotive Systems - Geschäftsbereiche
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Electronic Brake & Safety Systems – R&D Locations worldwide
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Einblick in Fahrdynamik Regelsysteme
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Driver
Actual vehicle state
�Traffic
�Road
�Environment
�Vehicle-specific non-linearities
�Friction level modulations
�Side wind
VehicleActual vehicle state�Steering
�Braking
�Accelerating
� ...
Measured vehicle state
Control System
Vehicle Control System
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Brake unit components
ACC
ASRESC
ASRESC
EBD
AYC
Headway sensor Vacuum-Booster with TMCand Pressure Transducers
Hydraulic Control Unitwith integrated controller
Steeringwheelanglesensor
Enginemanagementinterface
Wheel speedsensor (4x)
Sensorcluster
e.g. Electronic Stability Program - extended to Adaptive Cruise Control
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Merkmale von „Embedded Systems“
●Kompakte Bauweise und geringes Gewicht
●Gegenüber klassischen Systemen stark eingeschränkte Ressourcen
●ROM, RAM, Rechenleistung, Stromverbrauch
●Hardwarenahe Programmierung
●Verwendung ressourcen schonender Hochsprachen (z.B. C )
Bei sicherheitsrelvanten Anwendungen
●Erweiterte Fehlererkennung durch redundante Hardwarekomponenten
●C mit Teilmenge und Codierrichtlinie sowie Verwendung von statischen Analysewerkzeugen
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Anzahl der Software Funktionen im ESP Steuergerät
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�Testen von Bremsensteuergeräten
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Einleitung
Anzahl der Testfälle für gedimmte Innenraumleuchte- 5 Türkontaktschalter als Auslöser mit relevanter Reihenfolge- 4 Leuchtenzustände (aus, aufdimmen, voll, abdimmen)
=> 5! * 44 = 30720 theoretische Testfälle
100 % Verifikation ??
Anzahl der Testfälle für EBS Steuergerät- 4 Radsensoren - Längs-,Querbeschleunigungssensoren- Lenkradwinkelsensor- .....
=> Anzahl der Testfälle ??
Wie verifiziert man wirtschaftlich ??
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Tes
t O
rga
Fundamental elements of Testing
Tes
t to
ols
Tes
t le
vels
Test Process
SW Development process
Objective of testing:- Ensure Quality- ensure functionality- increase confidence
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SW development process
The process by which user needs are translated into a product.
„Allgemeiner Entwicklungsplan, der das generelle Vorgehen beim Entwickeln eines Software-Produkts festlegt, auch Vorgehensmodell genannt“
Prof.Dr.Balzert „Lehrbuch der Software Technik“
Test Process
Tes
t O
rga
Tes
t to
ols
Tes
t le
vels
SW Development process
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V-Model
Inte
grat
ion
Configuration Management
Risk Management
Project Planning
SoftwareArchitecture
Implementation
HW/SW/SYSIntegration Test
Unit/ module Test
Software System Design
SW/SW (Module)Integration Test
Module Design
RELEASEF0x
Integration & Verification
Planning
Software Requirement Specification
Validation Test(Acceptance Test)
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Product development
Development phase Production preparation phase
Massproduction
t
F05 F06 F07 F08
First customer samplesto be used for test drives on restricted test areas
To be used for test drives
on public streets
Pilot Production Release / limited numbers
Mass Production Release
Specification
Architecture
Design
Implementation
Specification
Architecture
Design
Implementation
Specification
Architecture
Design
Implementation
Specification
Architecture
Design
Implementation
Requirements Phase
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Test levels
„A group of test activities that are organized and managed together.
A test level is linked to theresponsibilities in a project.
Examples of test levels are component test, integration test, system test.“
[After TMap]
Test Process
Tes
t O
rga
Tes
t to
ols
Tes
t le
vels
SW Development process
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Cost of SW Bugs
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Software Testverfahren
SoftwareArchitecture
Implementation
HW/SW/SYSIntegration Test
Unit/ module Test
Software System Design
SW/SW (Module)Integration Test
Module Design
Software Requirement Specification
Validation Test(Acceptance Test)
Statische Tests
Ziel:Prüfung der Einhaltung von Konventionen und Standards
Methoden:- Review von Spezifikationen- Statische Analyse
- Kontrollflussanalyse- Datenflussanalyse
Dynamische Tests
Ziel:Prüfung der Funktionalität
Methoden:- White-Box Tests- Black-Box Tests
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Integration steps
So
ftw
are
Integrate with Electronic
Interface to Sensors / Actuators
Integrate with Hydraulic
Integrate with Real environment
SW-Sub System
PCB including all electronics
(e.g. µP, Flash,..)
ElectronicControl Unit
SW-unit
SW-unit
SW –Component
SW-component
SW SubSystem
SW-UnitECU Sub System
System
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Integration based Test activities
Products
SW Unit test
SW-SWintegration
SW System test(SIL)
SW System test(HIL)Test Activities System
test
SW-component
SW SubSystem
SW-UnitECU Sub System
System
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SW unit test / SW module test
Purpose of testing:- Functional testing- Unit structure
Advantage of test level:- focus on smaller units- allows SW debugging
Test Input:- Module specification
Test end criteria:- Code coverage
„The goal is NOT to show that a module meets its specification, but to show that the module contradicts the specification“
„The art of SW testing“ Glenford J.Myers
regarding SW unit test
Products
Test Activities
SW-component
SW SubSystem
SW-UnitECU Sub System
System
SW Unit test
SW-SWintegration
SW System test(SIL)
SW System test(HIL)
Systemtest
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SW-SW Integration test / SW component test
Purpose of testing:- Interface testing- Functional testing
Advantage of test level:- Surveyable SW components- Allows SW debugging
Test Input:- Interface Specification- Requirement Specification
Test end criteria:- Boundary test for all Interfaces- test coverage of component requirements
Products
Test Activities
SW-component
SW SubSystem
SW-UnitECU Sub System
System
SW Unit test
SW-SWintegration
SW System test(SIL)
SW System test(HIL)
Systemtest
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SW Systemtest / SW Sub System test
Products
Test Activities
SW-component
SW SubSystem
SW-UnitECU Sub System
System
Purpose of testing:- Functional testing
Advantage of test level:- Test without HW- Isolated system without external influences- Reproducibility - Safety critical maneuvre tests- Allows debugging
Test Input:- Requirement specification
Test end criteria:- Test coverage of functional requirements
SW Unit test
SW-SWintegration
SW System test(SIL)
SW System test(HIL)
Systemtest
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SW-HW Integration test / SW Sub System test
Products
Test Activities
SW-component
SW SubSystem
SW-UnitECU Sub System
System
Purpose of testing:- Functional testing- Robustness tests (e.g. runtime)
Advantage of test level:- Test without vehicle- Isolated system without external influences- Reproducibility - Safety critical maneuvre tests
Test Input:- Requirement specification
Test end criteria:- Test coverage of functional requirements
SW Unit test
SW-SWintegration
SW System test(SIL)
SW System test(HIL)
Systemtest
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System test
Products
Test Activities
SW-component
SW SubSystem
SW-UnitECU Sub System
System
Purpose of testing:- Functional/efficiency testing- Robustness tests- Mass tests
Advantage of test level:- Testing under real conditions- Testing with real components
Test Input:- Requirement specification
Test end criteria:- Test coverage of functional requirements
SW Unit test
SW-SWintegration
SW System test(SIL)
SW System test(HIL)
Systemtest
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Test Process
Test Process
Tes
t O
rga
Tes
t to
ols
Tes
t le
vels
SW Development process
„The fundamental test processcomprises planning, specification, execution, recording and checking for completion and Test closure activities.“
[After BS7925/2]
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Test Process phasemodel
AnalyseTest-suite
Execution EvaluationDesign CompletionPlanning
PL
-Testmetrics
-Test Optimization
+
Change Requests:-Function-test-tool-Documentation
FN-Spec.
FN-Spec.
Test-basis
Test-planResulted
Documents
Test-log
TestSummary
Report
Test IncidentReport
Test result
Process-
support
Test planningrequest
Lab-toolreq
Test design
task
Test execution
task
Test evaluation
task
FunctionOr
Testtoolrequest
Analyse&
Design
Test specificationTrace-ability-matrix
Test-cases
Test-technique
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Planung
●Definition des Testplans
●Was – Wann – Wer - Womit
●Einbetten in die Entwicklungsplanung
●Welche Dokumentation ist zu erstellen ?
●Abstimmung mit dem Entwicklungsteam
●Einrichten der Organisation
●Verantwortlichkeiten / Ansprechpartner
●Konfigurations-/Version Control Tools
●Testumgebung
●Anforderung an die Testwerkzeuge
●Beschaffung von Testprototypen
Planning
PL
CompletionDesign Execution Evaluation
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Testdesign
●Überprüfung der Testbasis
●Reviews / Checklisten
●Definition des Detailtestpläne (Testspezifikation)
●Zuweisung der Testtechniken
●Definition der Manöver / Stimuli / Testfälle(Stimuli scripting)
●Anpassung der Testwerkzeuge
●Abstimmung der Simulationsumgebung
●Simulationsmodellerstellung
●Parameterbeschaffung
●Metriken zum Projektfortschritt
●CodeCoverage zur Testfallbewertung
●Fortschrittsinfo bzgl. Testautomatisierung
Planning CompletionDesign
FN-Spec.
FN-Spec.
Test-basis
Analyse&
Design
Execution Evaluation
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Durchführung
●Abstimmung der Logistik
●Verfügbarkeit Freigabesoftware + Konfiguration
●Überprüfung der HW -Stände
● Inbetriebnahme der Testwerkzeuge
●Pretest
●Anwendung der Testfälle
●Manuell / automatisiert
Planning CompletionDesign
Test-suite
Execution Evaluation
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Auswertung
Planning CompletionDesign Execution
Analyse
Evaluation
●Berichterstattung
●Voranalyse der Messergebnisse
●Verteilung der Messergebnisse
● „Test incident report“
●Bewertung der Abweichungen
●Ursachenforschung
●Einleitung der notwendigen Korrekturmaßnahmen
●Erstellen des Test reports
●Archivierung der Messergebnisse
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Vervollständigung
Planning Completion
-Testmetrics
-Test Optimization
+
Change Requests:-Function-test-tool-Documentation
Design Execution Evaluation
●Erstellen der “Freigabe Empfehlung“
●Bewertung der Teststrategie
●Ressourcenaufwand
●Testmetriken
●Planung/Überprüfung der notwendigen Korrekturmaßnahmen
●Anpassen der Reggresionsteststrategie
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Anbindung an die Teststufen
Tester engineer=> SW developer
Execution EvaluationDesign CompletionPlanning
Unit testExecution
Unit testEvaluation
Unit testDesign
Tester engineer=> Lab Test team
Integration /Sub system test
Execution
Integration /Sub system test
Evaluation
Integration /Sub system test
Design
Tester engineer=> Vehicle test team
System testExecution
System testEvaluation
System testDesign
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Anforderungen an das Testdesign
1. Effizientes TestenZiel: Soviel testen wie nötig und nicht soviel als möglich !
2. Es muss immer gegen etwas getestet werdenDie Ergebnisse eines Tests müssen sorgfältig geprüft werden !
3. Testfälle müssen auch unerwartete Eingabedaten berücksichtigen
4. Testfälle müssen wiederverwendbar sein
5. Tests sollten reproduzierbar sein
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Methoden der Testfallermittlung
Black-Box TestingZiel:Prüfung der funktionalen Anforderungauf Basis einer Spezifikation
Umfang:- vollständiger Test umfaßt jede Kombination der Eingabedaten=> Kombinatorische Explosion
Was leistet BBT nicht:- gezielte Suche von Laufzeitfehler
White-Box TestingZiel:Überprüfung der Struktur der SW
Umfang:- vollständiger Test umfaßt den Durchlauf aller Pfade (C4 Coverage)=> Kombinatorische Explosion
Was leistet WBT nicht:- kein Beweis, dass das Programm denAnforderungen entspricht
- gezielter Tests der Schnittstellen
Pragmatische Entwurf von Black BoxTest als BasisVorgehensweise Ergänzung durch White-Box Tests zur Erreichung der
gewünschten Coverage
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Testwerkzeuge
Werkzeuge dienen zur automatischen Unterstützung von Methoden, Verfahren und Notationen.
Prof.Dr.Balzert „Lehrbuch der Software Technik“
Test Process
Tes
t O
rga
Tes
t to
ols
Tes
t le
vels
SW Development process
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Testworkflow supported by Tools
Req 1.0
Req 1.1
Test planningrequest
Test design task
Test execution task
Test evaluationtask
Test technique
Req 1.2
Req 1.3
Test case 1
Testcase 2
Testcase x
Test report F06
Custom checkpoint 51
Test report F08
Problemresolution
Maneuvre Db
Generic Requirements
Stimuli 1Stimuli 2
:Stimuli X
project specific*
* * *
*
* *
Implemented or release requestedTest plan
n
n
n
n m
m
m
1
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Test environment overview
Products
Test environment
Polyspace
QAC
SIL – ECU DLL
HIL Prüfstand
Vehicle Tests
SW Component Test (VTC based)
Dynamic TestTest method Static Test
SW-component
integrated SW
SW-UnitECU Sub System
System
SW Unit test
SW-SWintegration
SW System test(SIL)
SW System test(HIL)
SystemtestTest Activities
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PolySpace im Überblick
Polyspace ist ein Software Werkzeug zur statischen Verifikation von Software
Vorteile der Methode gegenüber dem traditionellen Testen sind:
● Vollautomatische Analyse ohne Vorgaben von Testfällen => keine Vorgabe von Stimuli und erwartetem Ergebnis notwendig
● Analysewerkzeug mit direkter Markierung im CodeAlle Elemente, die einen Laufzeitfehler verursachen können, werden ROT (Fehler),ORANGE (Warnung - möglicher Fehler), GRAU (toter Code), oder GRüN (sicherer Code)markiert.
● Umfassende Analyse aller möglichen Wertekombinationen, die zur Laufzeit auftreten können
=> Statische Verifikation beweist die Abwesenheit von Bugs!=> In grünem Code tritt KEIN Laufzeitfehler auf!
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Teststufen und Tools (dynamische Testwerkzeuge)
Tes
tab
ility
+-
Rea
lity
+VIL
HIL
SIL
SILFunktionImplementation
Modul test
SW – HW Integration
SW – SWIntegration
System Integration
V-Model
WER ? WOMIT ? TESTOBJECT
DLL: Dynamic Link Library
-
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Virtual Test Center Base Components
VisualizationModule
Interfaces
Open
Loop
Control
Replay
Script
Automation
Control
Panel
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Software in the Loop environment
● PC Simulation
● Virtual ECU (Module)
● Open Loop Simulation
● Closed Loop Simulation
● Anwendung
● Debugging
● SW Komponenten Test
Messdaten
Modelle
Modelle
Software Komponente
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HIL Simulation
Simulation ComputerElectricalInterface
Host Computer
DataAcquisition
6
Ele
ctri
cal F
ailu
re S
imu
lati
on
ECU
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HIL Test Setup
+5V +12V -12V FAN
0I
2 3 4 5 6 7 81
NetzteilGND
BUS1- A
BUS1-B
BUS2- A
BUS2-B
DIAG-K
KL30GND
PCO VLP REF1 REF2
W L1
W L2
W L3
W L4
FL
FR
RR
RL
SV
MV
SV3 / BST
KL30
IGN
EXT VCC
HIL Simulator
KL30 DIAGNOSE
POW ER
ERROR
DT A
FIFO
K L
0 ... 70V 0 ... 20A
+ -
Power Supply
V A12.8 00.0
0I
Data Conversion Box Diagnostics and Download
Data Acquisition System
ECU
Host PC for Simulation
Real-Time Display external Power Supply
Ethernet or Link
Wire Harness
Fibre optical Line
K-ISO
Power Cable
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Hardware-in the-Loop environment
HIL - Toolanforderung� Multi-Projekt fähig� Multi-User fähig
z.Z. ca. 90 Simulatoren weltweit im Einsatz
Methoden der Simulation:� open-loop� closed loop
Einsatzgebiete:� ECU SW Entwicklungs-/Integrations- Tests� Modultest (in Verbindung mit Messdatenausgabe)
� HW-SW Integration test� Automatisierte Tests für:
� Regelfunktionen� Failsafe Funktionalität� Fahrzeug Netzwerk� Diagnose
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51 / Torsten Kerz / ERX / 23.06.06 © Continental AG
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Automated Lab Tests
Stimuli-generation
Test Trouble Report
Result Analyst
(Testoracle)MeasuredResult files
Requirements and
Specification
or
Developer team
Verification team
Test-specification
Real timesimulation
Stimuli-execution Result-
evaluation
52 / Torsten Kerz / ERX / 23.06.06 © Continental AG
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Organisation
„Ein Organisatorisches System besteht aus Anwendern, Benutzer und sonstige Mitarbeiter, die zusammen Aufgaben erledigen.“
Prof.Dr.Balzert „Lehrbuch der Software Technik“
Test Process
Tes
t O
rga
Tes
t to
ols
Tes
t le
vels
SW Development process
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Test - Organisation
SW-PL
SW-FV 1 SW-FV 2
Testleiter
TestTeam 1 TestTeam 2
QM
SystemtestTeam
TesttoolTeam
Change RequestManagement
Konfigurations-Management
Version ControlManagement
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http://www.conti-online.com
Are you auto-motivated ?