车载功能测试-车载域控/BCM控制器测试用例开发流程【用例导出方法+优先级划分原则】

1 摘要

前文介绍了车载外灯模块的常见模块的功能、控制原理实现以及需求，本文主要以位置灯为例，详细讲述针对此类需求如何从需求导出用例，并保证用例对需求的覆盖度。

2 位置灯手动控制简述

2.1 位置灯手动控制需求简述

以位置灯手动打开为例：

1. 当使能条件a&b满足时：

• a为电源CAN信号ON=0x1
• b为位置灯状态为off=0x0

2. 触发条件（c｜d）&e满足时：

• c为接收到IDCU发送的位置灯开关状态信号为ON=0x1
• d为触发以太网服务接口调用，某以太网信号=0x1
• e为接收到任意位置灯打开状态信号为ON=0x1

3. 执行输出f，g，h：

• f为发送位置灯点亮控制信号为ON=0x1
• g为收到e后反馈位置灯打开状态信号ON=1给IDCU，
• h为把g的信号转换为以太网信号
  注意：执行输出f后，50ms（包含50ms）内接收到e，执行输出g、h；且不考虑容差

4. 如果退出条件i｜j｜k满足时：

• i为收到IDCU的前大灯关闭信号为OFF=0x1，
• j为接收到AUTO大灯触发信号为ON=0x1
• k为电源CAN信号为OFF=0x2（与a为同一信号）
• 停止输出f、g、h，

2.2 位置灯手动控制逻辑交互图

如下是上述需求控制逻辑交互图：

• 控制过程简述：
  CCU满足使能条件后，收到来自IDCU发送的位置灯开关信号或者远程以太网信号后，CCU发送位置灯打开控制指令信号给ZCU，ZCU进行驱动打开位置灯并反馈打开状态给CCU，CCU收到位置灯打开状态信号后，将位置灯打开状态信号转发到IDCU并且转换成以太网信号。
• 信号对照表：

信号	方向	值	说明
a	输入	0x1	电源ON
b	输入	0x0	灯状态OFF
c	输入	0x1	IDCU手动触发
d	输入	0x1	以太网远程触发
e	输入	0x1	ZCU位置灯状态反馈
f	输出	0x1	CCU给ZCU发送位置灯控制信号
g	输出	0x1	CCU反馈位置灯状态信号给IDCU
h	输出	0x1	以太网状态同步

3 用例导出方法以及优先级原则

3.1 用例导出方法

3.1.1 用例导出方法介绍

1. 需求分析法
定义：直接根据需求文档的显式描述设计用例，验证功能是否按需求实现。
关键差异点：

• 唯一直接关联需求条款的方法
• 不关注输入组合，只验证功能逻辑

示例：

• 需求：当使能条件a&b满足时，触发条件（c｜d）&e满足时，执行输出f，g，h

• 对应用例ID1： 使能条件满足&触发条件满足主流程测试

  初始条件: a=0x1, b=0x0
  操作步骤1（触发条件）： c=0x1  
  预期输出1: f=0x1
  操作步骤2（触发条件）：f=0x1后40ms，e=0x1
  预期输出2:g=0x1、h=0x1
  导出方法: 需求分析
  

• 对应用例ID2:使能条件满足&触发条件满足主流程测试

  初始条件: a=0x1, b=0x0
  操作步骤1（触发条件）： d=0x1  
  预期输出1: f=0x1
  操作步骤2（触发条件）：f=0x1后40ms，e=0x1
  预期输出2:g=0x1、h=0x1
  导出方法: 需求分析
  

• 对应用例ID3: 触发条件满足子分支流程测试

  初始条件: a=0x1, b=0x0
  操作步骤1（触发条件）： c=0x1  
  预期输出1: f=0x1
  预期不输出2:g≠0x1、h≠0x1
  导出方法: 需求分析
  

• 对应用例ID4: 触发条件满足子分支流程测试

  初始条件: a=0x1, b=0x0
  操作步骤1（触发条件）： d=0x1  
  预期输出1: f=0x1
  预期不输出2:g≠0x1、h≠0x1
  导出方法: 需求分析
  

• 对应用例ID5: 退出条件正向测试

  初始条件: a=0x1, b=0x0
  操作步骤1（触发条件）： c=0x1  
  预期输出1: f=0x1
  操作步骤2（触发条件）：f=0x1后40ms，e=0x1
  预期输出2:g=0x1、h=0x1
  操作步骤3（退出条件）：i=0x1（退出条件满足）
  预期输出3:停止输出f、g、h
  导出方法: 需求分析
  

• 对应用例ID6: 退出条件正向测试

  初始条件: a=0x1, b=0x0
  操作步骤1（触发条件）： d=0x1  
  预期输出1: f=0x1
  操作步骤2（触发条件）：f=0x1后40ms，e=0x1
  预期输出2:g=0x1、h=0x1操作步骤3（退出条件）：j=0x1（退出条件满足）
  预期输出3:停止输出f、g、h
  导出方法: 需求分析
  

• 对应用例ID7: 退出条件正向测试

  初始条件: a=0x1, b=0x0
  操作步骤1（触发条件）： d=0x1  
  预期输出1: f=0x1
  操作步骤2（触发条件）：f=0x1后40ms，e=0x1
  预期输出2:g=0x1、h=0x1操作步骤3（退出条件）：k=0x2（退出条件满足）
  预期输出3:停止输出f、g、h
  导出方法: 需求分析
  

2. 等价类划分法
定义：将输入数据划分为有效/无效类，每类选取代表值测试。
关键差异点：

• 关注输入数据的分类而非需求逻辑
• 可大幅减少用例数量

示例：

• 需求：当使能条件a&b不满足时，触发条件（c｜d）&e满足时，不执行输出f，g，h

  • 有效类：a=0x1&b=0x0（a&b都满足）需求分析用例已覆盖
  • 无效类：a=0x2&b=0x0、a=0x1&b=0x1、a=0x2&b=0x1（a、b至少有一个不满足）

• 对应用例ID8： 使能条件异常测试

 初始条件: a=0x2, b=0x0（使能条件a不满足）操作步骤1（触发条件）： c=0x1  预期不输出1: f≠0x1操作步骤2（触发条件）：f=0x1后40ms，e=0x1预期不输出2:g≠0x1、h≠0x1导出方法: 等价类划分法

• 对应用例ID9： 使能条件异常测试

 初始条件: a=0x1, b=0x1（使能条件b不满足）操作步骤1（触发条件）： c=0x1  预期不输出1: f≠0x1操作步骤2（触发条件）：f=0x1后40ms，e=0x1预期不输出2:g≠0x1、h≠0x1导出方法: 等价类划分法

• 对应用例ID10： 使能条件异常测试

 初始条件: a=0x2, b=0x1（使能条件a&b都不满足）操作步骤1（触发条件）： c=0x1  预期不输出1: f≠0x1操作步骤2（触发条件）：f=0x1后40ms，e=0x1预期不输出2:g≠0x1、h≠0x1导出方法: 等价类划分法

• 需求：当使能条件a&b满足时，触发条件（c｜d）&e不满足时，不执行输出f，g，h

  • 有效类：c=0x1&e=0x1满足、d=0x1&e=0x1满足；（c&e满足、d&e满足）需求分析用例已覆盖
  • 无效类：c=0x0&d=0x0&e=0x1（c&d均不满足，e满足）、c=0x0&d=0x0&e=0x0（c&d&e均不满足）

• 对应用例ID11： 触发条件异常测试

  初始条件: a=0x1, b=0x0操作步骤1（触发条件）： c=0x0&d=0x0 （触发条件c&d都不满足）预期不输出1: f≠0x1操作步骤2（触发条件）：f=0x1后40ms，e=0x1预期不输出2:g≠0x1、h≠0x1导出方法: 等价类划分法

• 对应用例ID12： 触发条件异常测试

  初始条件: a=0x1, b=0x0操作步骤1（触发条件）： c=0x0&d=0x0 （触发条件c&d都不满足）预期不输出1: f≠0x1操作步骤2（触发条件）：f=0x1后40ms，e=0x0（触发条件e不满足）预期不输出2:g≠0x1、h≠0x1导出方法: 等价类划分法

3. 边界值分析法
定义：针对输入范围的边界及相邻值设计用例。
关键差异点：

• 专门测试临界值，而非随机取值
• 通常与等价类结合使用

示例：

• 条件：注意：执行输出f后，50ms（包含50ms）内接收到e，执行输出g、h；且不考虑容差
  • 边界值：（0，50]有效等价类
  • 边界值：（50，+∞）无效等价类
  • 选取典型值：25、50、51、100
• 对应用例ID13： 25ms时触发e

 初始条件: a=0x1, b=0x0操作步骤1（触发条件）： c=0x1  预期输出1: f=0x1操作步骤2（触发条件）：f=0x1后25ms，e=0x1预期输出2:g=0x1、h=0x1导出方法: 边界值分析+等价类分析

• 对应用例ID14： 50ms时触发e

 初始条件: a=0x1, b=0x0操作步骤1（触发条件）： c=0x1  预期输出1: f=0x1操作步骤2（触发条件）：f=0x1后50ms，e=0x1预期输出2:g=0x1、h=0x1导出方法: 边界值分析+等价类分析

• 对应用例ID15： 51ms时触发e

 初始条件: a=0x1, b=0x0操作步骤1（触发条件）： c=0x1  预期输出1: f=0x1操作步骤2（触发条件）：f=0x1后51ms，e=0x1预期不输出2:g≠0x1、h≠0x1导出方法: 边界值分析+等价类分析

• 对应用例ID16： 100ms时触发e

 初始条件: a=0x1, b=0x0操作步骤1（触发条件）： c=0x1  预期输出1: f=0x1操作步骤2（触发条件）：f=0x1后100ms，e=0x1预期不输出2:g≠0x1、h≠0x1导出方法: 边界值分析+等价类分析

4. 正交试验法
定义：利用正交表高效组合多因素多水平。
关键差异点：

• 解决多参数组合爆炸问题
• 需人工补充重要场景

示例：

• 因素：a(0x1,0x2), b(0x0,0x1), c(0x0,0x1)
• 正交表生成用例：

  # L4正交表生成
  1. a=0x1, b=0x0, c=0x1  
  2. a=0x1, b=0x1, c=0x0  
  3. a=0x2, b=0x0, c=0x0  
  4. a=0x2, b=0x1, c=0x1  
  导出方法: 正交试验法  
  

本例用例导出未采用正交表法，此处只是做为示例，如果对此方法感兴趣，可以回顾往期文章：
车载测试用例开发-如何平衡用例覆盖度和测试效率的方法论
5. 错误猜测法
定义：基于经验测试可能出错但需求未明确的场景。
关键差异点：

• 高度依赖测试人员经验
• 无系统性覆盖保证

异常场景： 退出条件同时触发

• 对应用例ID17： 退出条件同时触发

 初始条件: a=0x1, b=0x0操作步骤1（触发条件）： c=0x1  预期输出1: f=0x1操作步骤2（触发条件）：f=0x1后40ms，e=0x1预期输出2:g=0x1、h=0x1操作步骤3（退出条件）：i=0x1、j=0x1、k=0x2预期输出2:f、g、h停止输出导出方法: 错误猜测法

比如，使能条件a满足——>不满足——>满足的多次切换，是否功能异常
比如，触发条件c满足——>c失效——>d满足——>d失效……多次操作，是否异常
比如，执行输出f、g、h后，长时间等待（不进行退出条件）是否非预期退出
等等，需要结合项目以往经验形成的用例库进行添加
6. 状态迁移法
定义：覆盖系统所有状态及转换路径。
关键差异点：

• 适合状态机驱动的系统
• 需绘制状态迁移图

示例：

• 电源状态机：
  仅作示例，本例需求不进行用例导出
  7. 时序分析法
  定义：验证时间相关的系统行为。
  关键差异点：
• 关注延迟、超时等时序约束
• 需精确控制时间变量

边界值用例已经覆盖，此处不进行用例导出；

测试用例导出方法全景表：

方法	核心思想	适用场景	优点	缺点	典型示例
需求分析法	直接映射需求文档的显式逻辑	功能主流程、分支条件、异常处理	确保需求100%覆盖	依赖需求完整性	用例ID1-7
等价类划分	输入数据分类为有效/无效类	参数输入、状态转换、范围验证	减少冗余用例	需明确边界定义	用例ID8-12
边界值分析	测试输入范围的临界值	数值边界、状态切换点、极值场景	发现边界缺陷率高	不适用于非连续数据	用例ID13-16
正交试验法	用正交表组合多因素多水平	多参数交互场景、配置组合测试	高效覆盖组合场景	复杂场景需人工补充	组合a,b,c,d生成基础用例
错误猜测法	基于经验预测潜在缺陷	异常操作、硬件故障、极端条件	补充非显式需求漏洞	主观性强，覆盖率低	用例ID17
状态迁移法	覆盖系统所有状态及转换路径	状态机、协议交互、多模态系统	路径覆盖完整	状态爆炸问题	测试电源ON→OFF→ON的切换
时序分析法	验证时间相关行为（延迟/超时）	实时系统、通信协议、异步事件处理	捕捉时序相关缺陷	需专用工具支持	用例ID13-16

方法对比矩阵：

维度	需求分析	等价类	边界值	正交试验	错误猜测	状态迁移	时序分析
覆盖目标	需求条款	输入分类	临界值	参数组合	经验缺陷	状态路径	时间约束
是否需要需求文档	必须	可选	可选	不需要	不需要	需要	需要
自动化程度	高	高	高	中	低	中	低
典型工具	需求管理工具	等价类工具	边界值工具	正交表工具	无	状态机工具	时序分析工具

3.1.2 用例导出方法关键差异分析

1. 需求分析 vs 等价类划分

维度	需求分析法	等价类划分法
输入来源	需求文档的明文条款	输入参数的数据范围
测试目标	验证功能是否按需求实现	验证输入分类的处理是否正确
示例对比	测试退出条件i｜j｜k的功能实现	某值a的取值分为0x1/0x0/0x3等类别

选择依据：

• 若需求明确描述逻辑（如"当A且B时执行C"）→ 需求分析
• 若需验证输入参数的各种值（如枚举类型）→ 等价类划分

2. 边界值分析 vs 正交试验法

维度	边界值分析	正交试验法
覆盖重点	单参数的极值/临界值	多参数组合的交互效应
工具支持	手动选取边界点	依赖正交表工具生成
示例对比	测试51ms和49ms的边界值	组合测试a=0x1, b=0, c=1, d=0

选择依据：

• 测试单个参数的极限（如最大值、OFF/ON切换）→ 边界值
• 测试多个参数的组合影响（如同时调节温度和湿度）→ 正交试验

3. 错误猜测 vs 时序分析

维度	错误猜测法	时序分析法
测试依据	依赖测试人员经验	依赖需求定义的时序约束
典型场景	输入非法值、暴力操作	信号延迟、响应超时、竞态条件
示例对比	输入a=0x4（未定义值）	验证e信号500ms超时是否触发恢复

选择依据：

• 无明确规则但可能存在风险的场景 → 错误猜测
• 有时间约束或顺序依赖的场景 → 时序分析

4.导出方法选择流程图

通过系统化应用这些方法，可构建完整且高效的测试用例集。实际项目中建议：

1. 优先使用需求分析+等价类+边界值覆盖基础场景
2. 用正交试验解决组合问题 ，减少组合爆炸
3. 最后用错误猜测+时序分析补充边缘场景

3.2 优先级规则

3.2.1 优先级划分的核心原则

根据ISO 26262和ASPICE标准，优先级由以下四个维度综合决定：

1. 功能安全等级（ASIL）
2. 失效影响的严重度
3. 使用场景的发生概率
4. 历史缺陷分布

工程实践中的权重计算
采用量化评分法（每项1-5分，权重不同）：

\text{优先级分数} = 0.4 \times \text{ASIL等级} + 0.3 \times \text{严重度} + 0.2 \times \text{发生概率} + 0.1 \times \text{历史缺陷}

• 示例：ID5、6、7（退出条件测试）
  • ASIL D=5分, 严重度=5分, 发生概率=4分, 历史缺陷=5分
  • 得分：0.4×5 + 0.3×5 + 0.2×4 + 0.1×5 = 4.8 → 高优先级

行业标准依据

1. ISO 26262-8:2018

   • 第9章：高优先级用例必须覆盖所有ASIL D相关场景
   • 附录B：推荐冒烟测试包含<10%用例但覆盖>80%核心功能

2. ASPICE SWE.5

   • 测试执行顺序应按风险等级降序排列

3. AUTOSAR测试指南

   • 安全相关信号（如退出条件）的测试优先级必须高于功能信号

3.2.2 具体等级定义与判定标准

1. 冒烟测试（最高优先级）

• 选择标准：
  • 验证系统最基础、最核心的功能路径
  • 覆盖ASIL D要求的最高安全等级场景
  • 必须100%通过才能进入后续测试

2. 高优先级

• 选择标准：
  • 涉及安全关键功能（ASIL C/D）
  • 验证单点失效、边界条件或安全机制
  • 历史缺陷高发区域

3. 中优先级

• 选择标准：
  • 常规功能验证（ASIL A/B）
  • 非安全相关的无效输入组合
  • 需求明确但非核心路径

4. 低优先级

• 所有用例均关联功能安全需求，无纯非功能或装饰性功能测试
• 结合使用场景考虑，使用场景发生概率非常低；

优先级判定流程图：

3.3 用例展示

用例ID	a	b	c	d	e	i/j/k	Δt	预期输出	优先级	导出方法
1	0x1	0x0	0x1	0x0	0x1	无	40ms	f=ON, g/h=ON (e触发后)	冒烟	需求分析
2	0x1	0x0	0x0	0x1	0x1	无	40ms	f=ON, g/h=ON (e触发后)	冒烟	需求分析
3	0x1	0x0	0x1	0x0	0x0	无	40ms	f=ON, g/h (无输出)	中	需求分析
4	0x1	0x0	0x0	0x1	0x0	无	40ms	f=ON, g/h (无输出)	中	需求分析
5	0x1	0x0	0x1	0x0	0x1	i=0x1	40ms	①f=ON, g/h=ON (e触发后) ②i满足后，立即停止输出fgh	高	需求分析
6	0x1	0x0	0x0	0x1	0x1	j=0x1	40ms	①f=ON, g/h=ON (e触发后) ②j满足后，立即停止输出fgh	高	需求分析
7	0x1	0x0	0x0	0x1	0x1	k=0x2	40ms	①f=ON, g/h=ON (e触发后) ②k满足后，立即停止输出fgh	高	需求分析
8	0x2	0x0	0x1	0x0	0x1	无	40ms	无输出	高	等价类分析+边界值分析
9	0x1	0x1	0x0	0x1	0x1	无	40ms	无输出	高	等价类分析+边界值分析
10	0x2	0x1	0x1	0x0	0x1	无	40ms	无输出	中	等价类分析+边界值分析
11	0x1	0x0	0x0	0x0	0x1	无	40ms	无输出	高	等价类分析+边界值分析
12	0x1	0x0	0x0	0x0	0x0	无	40ms	无输出	中	等价类分析+边界值分析
13	0x1	0x0	0x1	0x0	0x1	无	25ms	f=ON, g/h=ON (e触发后)	中	边界值分析+等价类分析
14	0x1	0x0	0x1	0x0	0x1	无	50ms	f=ON, g/h=ON (e触发后)	高	边界值分析+等价类分析
15	0x1	0x0	0x1	0x0	0x1	无	51ms	f=ON, g/h=ON (无输出)	高	边界值分析+等价类分析
16	0x1	0x0	0x1	0x0	0x1	无	100ms	f=ON, g/h=ON (无输出)	中	边界值分析+等价类分析
17	0x1	0x0	0x1	0x0	0x1	i=0x1，j=0x1，k=0x2	40ms	①f=ON, g/h=ON (e触发后) ②ijk满足后，立即停止输出fgh	低	错误猜测

错误猜测法补充：
比如，使能条件a满足——>不满足——>满足的多次切换，是否功能异常——优先级低
比如，触发条件c满足——>c失效——>d满足——>d失效……多次操作，是否异常——优先级低
比如，执行输出f、g、h后，长时间等待（不进行退出条件）是否非预期退出——优先级低
等等，需要结合项目以往经验形成的用例库进行添加

测试执行顺序：
通过此优先级划分，可在有限测试资源下：

1. 优先暴露安全关键缺陷（如退出条件失效）
2. 确保核心功能100%验证
3. 优化测试时间（冒烟测试仅需10分钟，覆盖80%风险）

这种方法是汽车电子领域平衡效率与安全的行业最佳实践。

需求拓展说明：
1. 需求变更分析

• 原条件：a=0x1（ON）时使能有效，a=0x2（OFF）时无效。
• 新条件：a ≠ 0x2（即 a=0x0、0x1、0x3 均可能有效-通信矩阵已定义）。
• 通信矩阵定义：
  • 0x1：ON
  • 0x2：OFF
  • 0x0：未知状态（需明确是否合法）
  • 0x3：特殊模式（如诊断状态）

问题：是否需要遍历所有有效类？
取决于需求对 a 的详细定义：

• 若需求仅要求 a ≠ 0x2：
  • 需验证所有非 0x2 的值（0x0、0x1、0x3）是否均能触发功能。
  • 测试方法：等价类划分（有效类：a ∈ {0x0, 0x1, 0x3}；无效类：a=0x2）。
• 若需求进一步约束有效值（如仅 0x1 和 0x3 有效，0x0 非法）：
  • 需单独验证 0x1 和 0x3，并将 0x0 归为无效等价类。

结论：

• 必须遍历所有有效类：若需求未明确排除 0x0 或 0x3，需验证所有非 0x2 值。
• 优先级分配：
  • 典型值（如 0x1）为 冒烟测试。
  • 非典型值（如 0x0、0x3）为 中优先级。
  • 无效值（0x2）为 高优先级。
• 覆盖完整性：通过等价类划分 + 边界值分析确保无遗漏。

4 总结

以上是针对手动控制位置灯的典型需求进行测试用例设计，通过对用例导出方法的合理使用以及优先级的合理划分，使用例覆盖度符合要求，并且更有利于合理地开展测试工作。可以在有限的测试资源下，对重点需求点进行最大化的验证，这种方法是汽车电子领域平衡效率与安全的行业最佳实践。