Robot Framework簡介及在汽車電子測試中的應(yīng)用

前言

汽車電子軟件扮演著越來越重要的角色，為適應(yīng)市場變化，車載軟件和功能的開發(fā)需要快速迭代。敏捷開發(fā)、持續(xù)測試、CI/CT/CD實現(xiàn)和DevOps等成了汽車電子行業(yè)的高頻詞，也正在幫助OEM和零部件供應(yīng)商實現(xiàn)頻繁的代碼部署和實現(xiàn)可靠軟件交付的目標(biāo)。測試自動化是這些過程中不可或缺的一部分，因為可以提升測試效率以加速開發(fā)迭代，特別是對于重復(fù)性的任務(wù)或不需要任何人工干預(yù)的任務(wù)。

說到自動化測試，Robot Framework作為自動化測試領(lǐng)域的明星框架，已經(jīng)開始摩拳擦掌，躍躍欲試。今天我們一起來看下Robot Framework在汽車電子測試中，可以發(fā)揮出多大的作用。

1、Robot Framework簡介

Robot Framework是一個廣受歡迎的自動化測試框架。所謂框架，可以理解為一組準(zhǔn)則，遵循這些準(zhǔn)則可以獲取明顯的收益。自動化測試框架就是由一個或多個自動化測試基礎(chǔ)模塊、自動化測試管理模塊、自動化測試統(tǒng)計模塊等組成的工具集合。

Robot Framework是一個基于Python語言開發(fā)的，可擴展的，是以關(guān)鍵字驅(qū)動模式的自動化測試框架。它具有以下特點：

（1）編輯用例簡單，啟用易于使用的表格語法，以統(tǒng)一的方式創(chuàng)建測試用例；

（2）提供從現(xiàn)有關(guān)鍵字創(chuàng)建可重復(fù)使用的更高級別關(guān)鍵字的功能；

（3）提供易于閱讀的結(jié)果報告和HTML格式的日志；

（4）提供一個簡單的庫API，用于創(chuàng)建自定義測試庫，可以使用Python或Java本機實現(xiàn)；

（5）支持創(chuàng)建數(shù)據(jù)驅(qū)動的測試用例；

（6）提供標(biāo)記以分類和選擇要執(zhí)行的測試用例；

（7）可以和SVN或者GIT及Jenkins持續(xù)集成。

上文我們提到Robot Framework是以關(guān)鍵字驅(qū)動模式的自動化測試框架，同時支持創(chuàng)建數(shù)據(jù)驅(qū)動的測試用例。那么關(guān)鍵字驅(qū)動和數(shù)據(jù)驅(qū)動分別有什么特點呢？

關(guān)鍵字驅(qū)動是由關(guān)鍵字和數(shù)據(jù)組成測試用例執(zhí)行測試，測試框架的底層負(fù)責(zé)解釋關(guān)鍵字，完成指令，測試用例的編輯者只需要使用關(guān)鍵字和數(shù)據(jù)組合，即可實現(xiàn)復(fù)雜的測試邏輯。測試執(zhí)行的代碼和測試用例代碼是分離的。這種方式學(xué)習(xí)成本比較高，開發(fā)關(guān)鍵字及其相關(guān)功能的初始投資可能需要更長的時間。

數(shù)據(jù)驅(qū)動測試是從數(shù)據(jù)文件讀取輸入、輸出數(shù)據(jù)，通過變量傳入測試腳本執(zhí)行測試，數(shù)據(jù)是可變的，測試設(shè)計是重復(fù)的、高度抽象的。使用這種測試方式可以減少重復(fù)勞動，測試用例易于修改和維護。但是這種方式不擅長邏輯處理，一組腳本只能處理特定格式的數(shù)據(jù)。在一些特定的測試場景下，這種方式具有明顯優(yōu)勢。比如汽車ECU（如網(wǎng)關(guān)）測試有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)/路由的測試場景，需要測試的數(shù)據(jù)有時多達上千個，我們只需創(chuàng)建一條數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)的測試用例，從數(shù)據(jù)文件中讀取輸入、輸出數(shù)據(jù)后，遍歷所有數(shù)據(jù)即可完成測試。

2、Robot Framework整體架構(gòu)

Robot Framework是一個通用的，和具體測試工具松耦合的框架，其高度模塊化的架構(gòu)如下圖所示：

測試數(shù)據(jù)(Test Data)使用非常簡單、易于編輯的表格格式。Robot Framework會解析測試數(shù)據(jù),執(zhí)行測試用例,并生成日志和報告。框架本身對測試對象可以完全“一無所知”,而是通過測試庫與其交互。測試庫可能是直接使用被測應(yīng)用程序的接口,也可以使用其它底層的測試工具作為驅(qū)動。

3、Robot Framework環(huán)境安裝

Robot Framework環(huán)境的安裝比較簡單，只需兩步即可完成：

（1）安裝Python配置環(huán)境變量；

（2）打開dos窗口，輸入指令 pip install robotframework,點擊回車，安裝Robot Framework。

4、Robot Framework常用關(guān)鍵字

上文我們提到Robot Framework是一個關(guān)鍵字模式驅(qū)動的自動化測試框架，Robot Framework的測試用例由關(guān)鍵字和測試數(shù)據(jù)組成。關(guān)鍵字是用Python語言編寫的函數(shù)，也即是一個個方法。它是為了完成一個功能來設(shè)計的，分為系統(tǒng)關(guān)鍵字和用戶關(guān)鍵字。

系統(tǒng)關(guān)鍵字包含標(biāo)準(zhǔn)庫里面的關(guān)鍵字和第三方庫里面的關(guān)鍵字，就像C/C++的庫函數(shù)或者Python的內(nèi)置函數(shù)一樣。

用戶關(guān)鍵字是根據(jù)業(yè)務(wù)需求將不同的業(yè)務(wù)封裝成一個關(guān)鍵字或者將用例執(zhí)行的步驟封裝成一個關(guān)鍵字，就像C/C++或者Python中的用戶自定義函數(shù)。

下面我們介紹幾個常見關(guān)鍵字的用途。

Convert To Integer：將給定的變量轉(zhuǎn)換成一個整數(shù)。示例：

Import Library：導(dǎo)入擴展庫或者自定義庫。示例：

Get Variable Value：獲取變量的值，賦給一個新的變量，如果變量不存在可以設(shè)置一個默認(rèn)值。示例：

Log：使用給定的級別記錄給定的信息。示例：

Set Variable：給變量設(shè)置值。示例：

Should Be Equal：Robot Framework中的斷言關(guān)鍵字，如果給定的對象不相等，就會判定失敗。示例：

Sleep：測試執(zhí)行等待一定時間。示例：

5、Robot Framework測試用例示例

說了這么多，大家肯定想趕緊看看Robot Framework是怎么使用的，現(xiàn)在我們通過一個簡單的例子來說明Robot Framework是怎么執(zhí)行測試的。

這條測試用例的操作步驟如下：

（1）加載CANoe測試工程；

（2）啟動測試；

（3）等待一定時間，確保CANoe啟動完成；

（4）設(shè)置系統(tǒng)變量的值；

（5）等待一定時間，確保系統(tǒng)變量設(shè)置完成；

（6）獲取關(guān)聯(lián)系統(tǒng)變量的信號值；

（7）比較設(shè)置的值和讀取的值是否相同；

（8）終端輸出提示“測試用例執(zhí)行結(jié)束”。

Robot Framework編寫的測試用例如下圖一所示：

圖一 Robot Framework測試用例示例

執(zhí)行測試用例：dos窗口中輸入robot測試用例路徑，點擊回車即可，這里執(zhí)行用例的邏輯是使用pip安裝Robot Framework時，會在Python安裝路徑下面的Scripts文件夾生成robot.exe文件，Scripts文件夾已經(jīng)添加到系統(tǒng)路徑，因此不需要再配置robot.exe的系統(tǒng)路徑就可以直接調(diào)用。

執(zhí)行后用例后，CANoe中關(guān)聯(lián)系統(tǒng)變量的信號值設(shè)置成功，如圖二所示。

圖二 CANoe信號EngineState：：OnOff值設(shè)置為1

用例執(zhí)行完成后，生成的測試報告如圖三所示。

圖三 測試用例執(zhí)行后生成的測試報告

6、Robot Framework與CANoe結(jié)合使用

相比于IT行業(yè)的軟件測試，汽車電子需要搭建硬件測試環(huán)境，測試時需要監(jiān)控和仿真很多總線信號和硬線信號，CANoe作為專業(yè)的總線網(wǎng)絡(luò)開發(fā)和測試工具被眾多整車廠和供應(yīng)商的系統(tǒng)設(shè)計師、開發(fā)工程師和測試工程師所廣泛使用。配合Vector的硬件設(shè)備，如VN通信硬件接口卡及VT IO板卡，以及圖形化自動化測試工程開發(fā)軟件vTESTstudio，可以勝任汽車電子研發(fā)測試的各項任務(wù)。Robot Framework和CANoe結(jié)合使用，既帶來了Robot Framework可以自動部署測試軟件、自動截取日志、可以生成易于閱讀的測試報告和可以靈活的選取測試用例的優(yōu)點,也保留了Vector工具在多總線支持、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測和分析、系統(tǒng)仿真等方面的優(yōu)勢，各取所長。

CANoe是留有COM Interface的，這樣我們可以通過第三方的程序調(diào)用CANoe開放的API。調(diào)用交互的部分DEMO代碼如下圖四所示：

圖四 Python編程調(diào)用CANoe代碼

Robot Framework和CANoe結(jié)合使用一般有兩個思路：

第一種情況是把測試用例的過程主體在Robot Framework環(huán)境中編寫腳本實現(xiàn)并執(zhí)行，在執(zhí)行過程中調(diào)用CANoe提供測試數(shù)據(jù)、參數(shù)、變量的讀取和設(shè)定，這個思路適合對時間要求不敏感的測試用例。如下圖五所示用例，CanoeHandle為自定義的關(guān)鍵字庫，創(chuàng)建了加載CANoe工程、啟動測試、停止測試、獲取信號值、設(shè)置系統(tǒng)變量值、獲取系統(tǒng)變量值等關(guān)鍵字，可以使用這些關(guān)鍵字組合創(chuàng)建Robot Framework測試用例，執(zhí)行測試。

圖五 基于Robot Framework編寫CANoe測試用例

第二種情況是測試用例整體在Vector工具鏈中開發(fā)測試工程和腳本（比如基于vTESTstudio開發(fā)圖形化測試工程或是CANoe-CAPL編寫測試腳本），并在CANoe中執(zhí)行工程和腳本。此時，如圖六所示，Robot Framework作為一個測試用例管理框架來使用，CanoeHandle為自定義的關(guān)鍵字庫，創(chuàng)建了加載CANoe工程、加載測試腳本、執(zhí)行測試腳本等關(guān)鍵字，可以使用Robot Framework進行測試管理，根據(jù)實際需求刪選測試用例、自動控制測試開始、停止等。結(jié)合Jenkins打造通用的自動化持續(xù)集成測試平臺，可以顯著提升測試效率。

圖六 基于Robot Framework管理CANoe測試工程

結(jié)束語

IT領(lǐng)域的開發(fā)理念和以太網(wǎng)等具體通信技術(shù)經(jīng)過優(yōu)化改造后在汽車上的應(yīng)用，為軟件定義汽車的實現(xiàn)提供了諸多方法論和技術(shù)手段上的支撐和支持。同樣，發(fā)源于IT行業(yè)的測試技術(shù)也越來越多地被應(yīng)用到汽車電子的測試中，在過去一年的項目中，北匯已經(jīng)將Robot Framework與CANoe等汽車行業(yè)的主流工具進行了結(jié)合應(yīng)用，積累了一些實踐經(jīng)驗，期待與大家深入交流和探討。下期我們將帶來Robot Framework結(jié)合Jenkins的測試實踐應(yīng)用的主題，敬請關(guān)注。