專利名稱：汽車電控部件的軟件正確性驗(yàn)證系統(tǒng)及其驗(yàn)證方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及操作系統(tǒng)驗(yàn)證領(lǐng)域，具體涉及一種汽車電控部件的軟件正確性驗(yàn)證系統(tǒng)及其驗(yàn)證方法。
背景技術(shù)：
汽車電控部件的系統(tǒng)在加載到芯片上面，投入使用之前都需要進(jìn)行測試，以確保開發(fā)的產(chǎn)品適合需求，能進(jìn)行正常的使用。軟件測試就是利用測試工具按照測試方案和流程對產(chǎn)品進(jìn)行功能和性能測試，甚至根據(jù)需要編寫不同的測試工具，設(shè)計(jì)和維護(hù)測試系統(tǒng)， 對測試方案可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析和評估。目前的軟件測試工具有 AotoRunner> TestCenter> TAR> LoadRunner^ TestDirector等等。雖然目前的軟件測試的整個(gè)流程、方法已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒?，但是還是存在一定的缺陷。測試的內(nèi)容和方法都是人為設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)出來的測試方案大體都只能針對一個(gè)方面，不可能面面俱到。同時(shí)，測試方案中沒有涉及的內(nèi)容在測試過程中也不會被檢測。因此，可以說測試只能檢查出存在什么問題，而不能保證不存在什么問題。即，現(xiàn)有技術(shù)只能測試出測試方案中涉及的內(nèi)容是否存在什么問題，而對于測試方案中沒有涉及的內(nèi)容則無法判斷是否存在問題。對于汽車系統(tǒng)這一類安全系數(shù)特別高的軟件來說，單純的軟件測試是不夠的。本發(fā)明提供一種汽車電控部件的軟件正確性驗(yàn)證系統(tǒng)及其驗(yàn)證方法，克服現(xiàn)有技術(shù)的測試設(shè)計(jì)的依賴性大，無法檢測遺漏路徑等缺陷，將具有高可信的形式化驗(yàn)證應(yīng)用于汽車系統(tǒng)的驗(yàn)證中，使該汽車系統(tǒng)的安全性能得到更大的保障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種汽車電控部件的軟件正確性驗(yàn)證系統(tǒng)及其驗(yàn)證方法，將具有高可信的形式化驗(yàn)證應(yīng)用于汽車系統(tǒng)的驗(yàn)證中，從而使汽車系統(tǒng)的安全性能得到更大的保障。本發(fā)明提供一種汽車電控部件的軟件正確性驗(yàn)證系統(tǒng)，包括 規(guī)范定義模塊，對汽車電控部件的功能進(jìn)行數(shù)學(xué)化定義，生成形式化規(guī)范；
軟件功能驗(yàn)證模塊，利用數(shù)學(xué)定理自動(dòng)證明算法，檢測汽車電控部件的控制軟件是否滿足規(guī)范定義模塊生成的形式化規(guī)范。其中，形式化規(guī)范是數(shù)學(xué)化語言。本發(fā)明還提供一種汽車電控部件控制軟件的正確性驗(yàn)證系統(tǒng)的驗(yàn)證方法，其特征在于，包括如下步驟
步驟一在規(guī)范定義模塊中，將汽車電控部件的功能進(jìn)行數(shù)學(xué)化定義，生成形式化規(guī)
范；
步驟二 在軟件功能驗(yàn)證模塊中，驗(yàn)證汽車電控部件控制軟件是否滿足形式化規(guī)范。其中，步驟二是利用數(shù)學(xué)定理自動(dòng)證明算法驗(yàn)證汽車電控部件控制軟件是否滿足形式化規(guī)范。如果汽車電控部件控制軟件經(jīng)驗(yàn)證滿足形式化規(guī)范，說明汽車電控部件控制軟件不存在缺陷；如果汽車電控部件控制軟件經(jīng)驗(yàn)證不滿足形式化規(guī)范，說明汽車電控部件控制軟件存在缺陷。本發(fā)明汽車電控部件的軟件正確性驗(yàn)證系統(tǒng)及其驗(yàn)證方法，將汽車電控部件的功能進(jìn)行數(shù)學(xué)化定義，生成形式化模型，能更好地分析汽車電控部件功能的特性，確保部件能正常工作。另外，利用數(shù)學(xué)定理自動(dòng)證明算法對軟件進(jìn)行檢測，能發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的軟件測試方法發(fā)現(xiàn)不了的潛在缺陷。


圖1是本發(fā)明汽車電控部件的軟件正確性驗(yàn)證系統(tǒng)的模塊示意圖2是本發(fā)明汽車電控部件的軟件正確性驗(yàn)證系統(tǒng)的驗(yàn)證方法的工作流程圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)闡述本發(fā)明，但以下實(shí)施例并不是對本發(fā)明的限制。在不背離發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的變化和優(yōu)點(diǎn)都被包括在本發(fā)明中。本實(shí)施例中將汽車電控部件的軟件正確性驗(yàn)證系統(tǒng)應(yīng)用于OSEK OS 2. 2. 3操作系統(tǒng)中。如圖1所示，是本發(fā)明汽車電控部件的軟件正確性驗(yàn)證系統(tǒng)的模塊示意圖。本實(shí)施例中汽車電控部件的軟件正確性驗(yàn)證系統(tǒng)包括規(guī)范定義模塊1，軟件功能驗(yàn)證模塊2。其中，規(guī)范定義模塊1是對汽車電控部件的功能，例如OSEK OS 2. 2. 3操作系統(tǒng)的功能，進(jìn)行精確的數(shù)學(xué)化定義，生成形式化規(guī)范。軟件功能驗(yàn)證模塊2是利用數(shù)學(xué)定理自動(dòng)證明算法來檢測OSEK OS 2. 2. 3操作系統(tǒng)是否滿足定義的形式化規(guī)范。如圖2所示，本實(shí)施例汽車電控部件的軟件正確性驗(yàn)證系統(tǒng)用于驗(yàn)證OSEK OS 2. 2. 3操作系統(tǒng)，經(jīng)過以下步驟
步驟一 Si，在規(guī)范定義模塊1中，將汽車電控部件的功能，即將OSEK OS 2. 2.3操作系統(tǒng)的功能，進(jìn)行數(shù)學(xué)化定義，生成形式化規(guī)范；
步驟二 S2，在軟件功能驗(yàn)證模塊2中，利用數(shù)學(xué)定理自動(dòng)證明算法驗(yàn)證汽車電控部件控制軟件是否滿足所述形式化規(guī)范。如果汽車電控部件控制軟件經(jīng)驗(yàn)證滿足形式化規(guī)范，說明汽車電控部件控制軟件不存在缺陷；如果汽車電控部件控制軟件經(jīng)驗(yàn)證不滿足形式化規(guī)范，說明汽車電控部件控制軟件存在缺陷。本實(shí)施例中，汽車電控部件的軟件正確性驗(yàn)證系統(tǒng)中，在規(guī)范定義模塊1中，將汽車電控部件的功能進(jìn)行數(shù)學(xué)化定義，生成形式化規(guī)范。根據(jù)源代碼編寫非功能性規(guī)范，根據(jù)形式化規(guī)范編寫功能性規(guī)范，將非功能性規(guī)范和功能性規(guī)范插入源代碼，用VCC工具檢測源代碼是否滿足所述非功能性規(guī)范或功能性規(guī)范。從源代碼中抽取描述資源的代碼，利用進(jìn)程代數(shù)對抽取出的代碼進(jìn)行代數(shù)建模生成進(jìn)程代數(shù)模型。接著利用基于進(jìn)程代數(shù)的工具檢測代數(shù)模型是否存在死鎖/活鎖性質(zhì)。利用編譯器將源代碼編譯為機(jī)器碼，根據(jù)編譯規(guī)范提取機(jī)器碼與源代碼的對應(yīng)關(guān)系，對機(jī)器碼進(jìn)行代碼切片，保留控制結(jié)構(gòu)代碼，對控制結(jié)構(gòu)代碼進(jìn)行抽象后，利用模型檢測工具對控制結(jié)構(gòu)代碼檢測是否存在中斷缺陷，對源代碼進(jìn)行中斷安全性檢測。其中，非功能性規(guī)范和功能性規(guī)范是指用VCC工具能識別的語言寫的斷言。VCC工具包括Boogie工具、Z3自動(dòng)定理證明器等。Boogie工具可以將帶有斷言的源代碼翻譯成BoogiePL描述的邏輯公式，再用自動(dòng)定理證明器來完成定理證明工程。 還可以利用VCC工具將源代碼轉(zhuǎn)換為狀態(tài)機(jī)或者是含有公理的代碼，利用VCC工具來做其他方面的驗(yàn)證。基于進(jìn)程代數(shù)的工具包括FDR2、PAT等。當(dāng)基于進(jìn)程代數(shù)的工具所用語言的語法與進(jìn)程代數(shù)不完全相同時(shí)，在生成進(jìn)程代數(shù)模型之后，還需要將代數(shù)模型轉(zhuǎn)換成能夠被基于進(jìn)程代數(shù)的工具識別的語言，再進(jìn)行檢測是否存在死鎖/活鎖性質(zhì)?？刂平Y(jié)構(gòu)的代碼是指循環(huán)結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)的機(jī)器碼。抽象是指使用CTL分支樹時(shí)態(tài)邏輯與LTL線性時(shí)態(tài)邏輯對所述控制結(jié)構(gòu)的代碼進(jìn)行提取。本實(shí)施例中，將已經(jīng)通過傳統(tǒng)方法驗(yàn)證過后的OSEK OS 2. 2. 3操作系統(tǒng)為檢驗(yàn)對象，運(yùn)用本發(fā)明汽車電控部件的軟件正確性驗(yàn)證系統(tǒng)驗(yàn)證，驗(yàn)證出該OSEK OS 2. 2. 3操作系統(tǒng)還存在10余個(gè)系統(tǒng)缺陷以及30多個(gè)中斷安全隱患。本發(fā)明提供的汽車電控部件的軟件正確性驗(yàn)證系統(tǒng)及其驗(yàn)證方法將具有高可信的形式化驗(yàn)證應(yīng)用于汽車系統(tǒng)的驗(yàn)證中，能發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的軟件測試方法發(fā)現(xiàn)不了的潛在缺陷，使該汽車系統(tǒng)的安全性能得到更大的保障。綜上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。即凡依本發(fā)明申請專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)屬于本發(fā)明的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求
1.一種汽車電控部件的軟件正確性驗(yàn)證系統(tǒng)，其特征在于，包括 規(guī)范定義模塊，對汽車電控部件的功能進(jìn)行數(shù)學(xué)化定義，生成形式化規(guī)范；軟件功能驗(yàn)證模塊，利用數(shù)學(xué)定理自動(dòng)證明算法，檢測汽車電控部件控制軟件是否滿足所述規(guī)范定義模塊生成的形式化規(guī)范。
2.如權(quán)利要求1所述汽車電控部件的軟件正確性驗(yàn)證系統(tǒng)，其特征在于，所述形式化規(guī)范是數(shù)學(xué)化語言。
3.如權(quán)利要求1所述汽車電控部件控制軟件的正確性驗(yàn)證系統(tǒng)的驗(yàn)證方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一在規(guī)范定義模塊中，將汽車電控部件的功能進(jìn)行數(shù)學(xué)化定義，生成形式化規(guī)范；步驟二 在軟件功能驗(yàn)證模塊中，驗(yàn)證汽車電控部件控制軟件是否滿足所述形式化規(guī)范。
4.如權(quán)利要求3所述汽車電控部件控制軟件的正確性驗(yàn)證系統(tǒng)的驗(yàn)證方法，其特征在于，所述步驟二是利用數(shù)學(xué)定理自動(dòng)證明算法驗(yàn)證汽車電控部件控制軟件是否滿足所述形式化規(guī)范。
5.如權(quán)利要求3所述汽車電控部件控制軟件的正確性驗(yàn)證系統(tǒng)的驗(yàn)證方法，其特征在于，所述步驟二中如果汽車電控部件控制軟件經(jīng)驗(yàn)證滿足所述形式化規(guī)范，所述汽車電控部件控制軟件不存在缺陷；如果汽車電控部件控制軟件經(jīng)驗(yàn)證不滿足所述形式化規(guī)范，所述汽車電控部件控制軟件存在缺陷。
全文摘要
本發(fā)明提供一種汽車電控部件的軟件正確性驗(yàn)證系統(tǒng)，包括規(guī)范定義模塊，對汽車電控部件功能進(jìn)行數(shù)學(xué)化定義，生成形式化規(guī)范；軟件功能驗(yàn)證模塊，利用數(shù)學(xué)定理自動(dòng)證明算法，檢測汽車電控部件控制軟件是否滿足規(guī)范定義模塊生成的形式化規(guī)范。本發(fā)明還提供一種汽車電控部件的軟件正確性驗(yàn)證系統(tǒng)的驗(yàn)證方法，將具有高可信的形式化驗(yàn)證應(yīng)用于汽車系統(tǒng)的驗(yàn)證中，從而使汽車系統(tǒng)的安全性能得到更大的保障。
文檔編號G06F11/36GK102169458SQ20111009670
公開日2011年8月31日 申請日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者何積豐, 史建琦, 黃滟鴻 申請人:華東師范大學(xué)