医学嵌入式软件测试实验教学的探索 - 世界最新医学信息文摘杂志社投稿

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医学嵌入式软件测试实验教学的探索

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摘要：

一、医学嵌入式软件测试人才需求量大医学信息相关专业开设软件测试技术，主要是针对各种医用软件的测试，尤其是医学嵌入式软件的测试。为了摸清这门课程的建设思路，我们做了相应的调研工作。首先，通过摸清社会对该类人才的需求调研，感受了解企业对人才的真实需求。其次，确定软件测试课程在企业岗位中所需要的主要技术，从而确定了课程建设的主要内容。最后，通过了解企业对人才的要求，尤其是要求具备的相应操作技能和职业素养，使我们明确软件测试技术这门课程的教学目标。二、医学嵌入式软件测试实验教学的目标医用软件测试项目让学生理解软件测试方法、测试用例设计、测试模型、测试过程、面向对象测试，熟悉常用测试软件工具的使用，培养自己严谨踏实的研发作风，训练逻辑思维，锻炼分析问题和解决问题的能力。了解常用医用软件的测试流程和方法（如医用监护系统）。培养学生良好的软件工程素质，掌握软件开发中的测试过程管理、测试用例设计、软件系统测试等解决实际问题的基本能力，提升医疗器械软件专业学生的就业竞争力及基本职业技能。医疗嵌入式测试软件案例需要满足软件测试平台的应用需求，模拟医疗器械软件的开发和测试整个过程，结合不同的阶段，使用相应的软件测试工具，更好地为软件测试教学服务，使学生达到软件测试特别是医疗软件的测试岗位技能要求。三、医学嵌入式软件测试实验教学内容探索根据“贴近实际，贯穿软件开发整个过程、兼顾多种医学嵌入式软件开发环境”的原则，选用嵌入式系统测试教学实训平台（Kiyun ETest Training Platform，简称：ETest_TP），该平台适应于各类高等院校与培训机构在嵌入式系统测试方面的科研与教学。下文将具有典型的软件逻辑的医用监护系统程序预置在ETest_TP待测件板中。（一）实验箱可提供各种不同规格接口的输入输出的待测件板（采用ARM Cortex-M3 NXP LPC1778处理器，工业2.0 CAN总线接口，IO输入端口，PWM输出及输入端口，DA输出，AD输入），传输待测信息的Andriod显示屏，多功能接口板，等等。（二）医疗健康监护系统医疗健康监护系统的监控终端由控制盒、数据线、电源线、指示灯和外接天线组成。控制盒插好SIM卡，当出现监控异常情况，会自动发送短信给制定监控中心的电话号码。上位机管理平台通过RS232串口直接与监控终端相连，控制指示灯的开关，由灯光控制显示监控的有效性，其组成结构如下图所示。（三）测试需求医疗健康系统监控终端组成结构图医疗健康监护系统的监控终端与外部正确连线：与上位机管理平台通过RS232串口直接连接，测试主机通过USB接口、控制盒插好SIM卡。完成五项测试：①功能测试，验证设置和获取终端ID的功能。②功能测试，验证控制监控警示灯状态的功能。③功能测试，验证发送短信的功能。④强度测试，测试在设备ID不正常的情况下软件的运行状态。⑤边界值测试，测试发送短信超过最大长度的情况下，软件的运行状态。（四）实训内容（在ETest_TP中操作） 1.创建测试方案。测试方案是对整个测试过程的数据的管理单元。开始测试时，首先创建一个测试方案，输入测试方案名称，选择存储路径，输入作者和描述信息，点击确定。 2.建立仿真模型。仿真模型是使用图形化的方式，对待测试系统及其外围环境进行描述，并进行串口通道的参数配置，选择匹配的端口号，如COM3，波特率为9600。 3.通信协议编写。使用通信协议描述通道传输数据的格式。定义完毕通信协议，用户就可以在通信协议的基础上编写测试脚本，完成自动化测试。添加两条通信协议连线，一条为发送的通信协议，另一条为接收的通信协议。 4.设备规划、PC规划。从系统设备工具栏选中Assembled Device并拖动到系统设备列表，创建设备规划，设备包含Com类型的通道。Com类型的通道可以支持RS232、RS422、RS485三种类型。根据实际设备连接通道，选择RS232，将仿真模型里面的通道CH_Com1绑定到该通道上。 5.测试脚本编写。测试任务1：验证设置和获取终端ID的功能。测试脚本“读取ID.kpy”和“设置ID.kpy”。测试任务2：验证控制警示灯状态的功能。测试脚本“指示灯常亮.kpy”，“指示灯闪烁一次.kpy”，“指示灯重复闪烁.kpy”，“关灯.kpy”。测试任务3：验证发送短信的功能。测试脚本“发送短信.kpy”。测试任务4：测试在设备ID不正常的情况下，软件的运行状态。测试脚本“设置ID.kpy”。测试任务5：测试发送短信超过最大限度的情况下，软件的运行状态。测试脚本“发送短信.kpy”，以测试脚本“指示灯常亮.kpy”为例。 6.执行测试脚本。执行每个测试脚本，控制台打印出信息，查看测试脚本的执行过程。找出软件问题，填写软件问题清单。四、医学嵌入式软件测试实验教学未来的思考医学嵌入式软件测试实验教学采用的是针对医用嵌入式软件系统进行硬件在环的闭环测试，完成黑盒、动态、非侵入测试。学生通过学习测试脚本，完成测试需求。在后期的实验中，还可以继续拓展，集成到Lab View、Matlab（Simulink）等第三方工具。 [1]黄威.全自动医检分析仪人机交互管理软件开发与应用[D].南京：东南大学,2016. [2]葛德明.实时嵌入式软件的测试技术[J].电子测试,2018,(10). [3]杜杠,林佳.实时嵌入式软件需求描述框架探索[J].质量与可靠性,2008,(01). [4]皮明峰,陈侃.实时嵌入式软件测试策略研究[J].信息通信,2016,(04). [5]雷万军,张云生,陈颖,陈辉.Giotto软件在实时嵌入式控制中的应用[J].单片机与嵌入式系统应用,2006,(10). [6]陈丽琼,邵志清,王秀英,范贵生.基于Petri的分布式实时嵌入式软件合理性分析[J].计算机科学,2008,(08). 一、医学嵌入式软件测试人才需求量大医学信息相关专业开设软件测试技术，主要是针对各种医用软件的测试，尤其是医学嵌入式软件的测试。为了摸清这门课程的建设思路，我们做了相应的调研工作。首先，通过摸清社会对该类人才的需求调研，感受了解企业对人才的真实需求。其次，确定软件测试课程在企业岗位中所需要的主要技术，从而确定了课程建设的主要内容。最后，通过了解企业对人才的要求，尤其是要求具备的相应操作技能和职业素养，使我们明确软件测试技术这门课程的教学目标。二、医学嵌入式软件测试实验教学的目标医用软件测试项目让学生理解软件测试方法、测试用例设计、测试模型、测试过程、面向对象测试，熟悉常用测试软件工具的使用，培养自己严谨踏实的研发作风，训练逻辑思维，锻炼分析问题和解决问题的能力。了解常用医用软件的测试流程和方法（如医用监护系统）。培养学生良好的软件工程素质，掌握软件开发中的测试过程管理、测试用例设计、软件系统测试等解决实际问题的基本能力，提升医疗器械软件专业学生的就业竞争力及基本职业技能。医疗嵌入式测试软件案例需要满足软件测试平台的应用需求，模拟医疗器械软件的开发和测试整个过程，结合不同的阶段，使用相应的软件测试工具，更好地为软件测试教学服务，使学生达到软件测试特别是医疗软件的测试岗位技能要求。三、医学嵌入式软件测试实验教学内容探索根据“贴近实际，贯穿软件开发整个过程、兼顾多种医学嵌入式软件开发环境”的原则，选用嵌入式系统测试教学实训平台（Kiyun ETest Training Platform，简称：ETest_TP），该平台适应于各类高等院校与培训机构在嵌入式系统测试方面的科研与教学。下文将具有典型的软件逻辑的医用监护系统程序预置在ETest_TP待测件板中。（一）实验箱可提供各种不同规格接口的输入输出的待测件板（采用ARM Cortex-M3 NXP LPC1778处理器，工业2.0 CAN总线接口，IO输入端口，PWM输出及输入端口，DA输出，AD输入），传输待测信息的Andriod显示屏，多功能接口板，等等。（二）医疗健康监护系统医疗健康监护系统的监控终端由控制盒、数据线、电源线、指示灯和外接天线组成。控制盒插好SIM卡，当出现监控异常情况，会自动发送短信给制定监控中心的电话号码。上位机管理平台通过RS232串口直接与监控终端相连，控制指示灯的开关，由灯光控制显示监控的有效性，其组成结构如下图所示。（三）测试需求医疗健康系统监控终端组成结构图医疗健康监护系统的监控终端与外部正确连线：与上位机管理平台通过RS232串口直接连接，测试主机通过USB接口、控制盒插好SIM卡。完成五项测试：①功能测试，验证设置和获取终端ID的功能。②功能测试，验证控制监控警示灯状态的功能。③功能测试，验证发送短信的功能。④强度测试，测试在设备ID不正常的情况下软件的运行状态。⑤边界值测试，测试发送短信超过最大长度的情况下，软件的运行状态。（四）实训内容（在ETest_TP中操作）1.创建测试方案。测试方案是对整个测试过程的数据的管理单元。开始测试时，首先创建一个测试方案，输入测试方案名称，选择存储路径，输入作者和描述信息，点击确定。2.建立仿真模型。仿真模型是使用图形化的方式，对待测试系统及其外围环境进行描述，并进行串口通道的参数配置，选择匹配的端口号，如COM3，波特率为9600。3.通信协议编写。使用通信协议描述通道传输数据的格式。定义完毕通信协议，用户就可以在通信协议的基础上编写测试脚本，完成自动化测试。添加两条通信协议连线，一条为发送的通信协议，另一条为接收的通信协议。4.设备规划、PC规划。从系统设备工具栏选中Assembled Device并拖动到系统设备列表，创建设备规划，设备包含Com类型的通道。Com类型的通道可以支持RS232、RS422、RS485三种类型。根据实际设备连接通道，选择RS232，将仿真模型里面的通道CH_Com1绑定到该通道上。5.测试脚本编写。测试任务1：验证设置和获取终端ID的功能。测试脚本“读取ID.kpy”和“设置ID.kpy”。测试任务2：验证控制警示灯状态的功能。测试脚本“指示灯常亮.kpy”，“指示灯闪烁一次.kpy”，“指示灯重复闪烁.kpy”，“关灯.kpy”。测试任务3：验证发送短信的功能。测试脚本“发送短信.kpy”。测试任务4：测试在设备ID不正常的情况下，软件的运行状态。测试脚本“设置ID.kpy”。测试任务5：测试发送短信超过最大限度的情况下，软件的运行状态。测试脚本“发送短信.kpy”，以测试脚本“指示灯常亮.kpy”为例。6.执行测试脚本。执行每个测试脚本，控制台打印出信息，查看测试脚本的执行过程。找出软件问题，填写软件问题清单。四、医学嵌入式软件测试实验教学未来的思考医学嵌入式软件测试实验教学采用的是针对医用嵌入式软件系统进行硬件在环的闭环测试，完成黑盒、动态、非侵入测试。学生通过学习测试脚本，完成测试需求。在后期的实验中，还可以继续拓展，集成到Lab View、Matlab（Simulink）等第三方工具。参考文献：[1]黄威.全自动医检分析仪人机交互管理软件开发与应用[D].南京：东南大学,2016.[2]葛德明.实时嵌入式软件的测试技术[J].电子测试,2018,(10).[3]杜杠,林佳.实时嵌入式软件需求描述框架探索[J].质量与可靠性,2008,(01).[4]皮明峰,陈侃.实时嵌入式软件测试策略研究[J].信息通信,2016,(04).[5]雷万军,张云生,陈颖,陈辉.Giotto软件在实时嵌入式控制中的应用[J].单片机与嵌入式系统应用,2006,(10).[6]陈丽琼,邵志清,王秀英,范贵生.基于Petri的分布式实时嵌入式软件合理性分析[J].计算机科学,2008,(08).