VectorCAST 原理与实战指南

本文基于官方文档与实际使用经验，全面总结 VectorCAST 的原理、工作流程及在 C 语言单元测试中的实战技巧，适合车规、航电、医疗软件等高安全要求领域。

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一、什么是 VectorCAST？

VectorCAST 是一套自动化单元测试与覆盖率分析工具，广泛用于嵌入式系统开发。它支持多种语言（C/C++/Ada）及高安全要求认证（如 ISO 26262、DO-178C）。

支持的核心模块：

模块	说明
VectorCAST/C	C 语言单元测试
VectorCAST/C++	C++ 单元测试
VectorCAST/QA	系统测试与回归测试整合
VectorCAST/RSP	目标平台运行支持（如 ECU）
VectorCAST/Cover	覆盖率收集
VectorCAST/Manage	多测试环境统一管理

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二、原理概览

1. 测试流程

1. 解析源代码，提取函数接口
2. 自动生成测试驱动、桩函数（SBF）与测试框架
3. 用户编写测试用例或使用 GUI 添加测试
4. 编译运行并生成结果与覆盖率报告

2. 覆盖率类型

类型	说明
Statement	行覆盖：每条语句是否执行
Branch	分支覆盖：if/else 等分支的每个路径是否覆盖
MC/DC	修改条件/判定覆盖：每个条件必须独立影响判定

✅ MC/DC 是航空、车规等高安全等级软件认证要求的标准覆盖率类型。

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三、使用指南（C语言）

1. 创建测试环境

GUI 方式：

File > New Environment > Language: C

• 添加源文件（如 math.c）和头文件（math.h）
• 配置编译器选项或使用 Makefile
• 系统自动生成测试框架

宏控制代码可见性：

若函数被宏包裹：

#ifdef ENABLE_FEATURE
int foo() {...}
#endif

需要在编译参数中启用宏：

-DENABLE_FEATURE

位置：Environment > Compilation Options

2. 添加测试用例

• 在 GUI 中右键函数 > Add Test Case
• 输入参数、期望返回值
• 可添加断言与注释

3. 执行测试

• 点击 Run Test Cases
• 查看每个用例的通过/失败状态

4. 覆盖率查看

• 菜单：Code Coverage > Show Coverage
• 支持语句、分支、MC/DC 多种视图

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四、SBF（Stub-Based Function）机制

SBF 是 VectorCAST 自动生成的桩函数，用于：

用途	示例
模拟依赖返回值	read_sensor() 始终返回 25
隔离外部模块	malloc() 返回 NULL 模拟错误路径
捕获调用信息	检查函数是否被调用、调用次数

通过 GUI 或脚本可配置返回值与参数记录，帮助精准控制依赖行为。

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五、Test Log Script 与调试技巧

常见错误：

expected a field name from the record type ccast_xxx

解决方法：

• 确认访问的字段是否拼写正确
• 使用 parray record_var 或 array names record_var 查看合法字段
• 示例：

set result [testlog_get_call_result "foo"]
puts $result(return_value) ;# 正确访问字段

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六、Metrics Report：质量评估报告

通过 Metrics Report 可视化查看：

• 测试覆盖率（Statement/Branch/MC/DC）
• 用例通过/失败情况
• 函数复杂度（Cyclomatic Complexity）
• 未执行或失败的测试用例过滤（toggle to display only failing and unexecuted testcases）

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七、进阶实践建议

场景	建议
多版本代码（不同宏）	建立多个测试环境分别验证
安全认证项目	启用 MC/DC，保留完整报告轨迹
自动化	使用 CLI 命令 vcast + CI 工具如 Jenkins
集成测试	配合 VectorCAST/QA 使用真实集成路径

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八、CLI 常用命令参考

# 创建环境
vcast create_env -e math_env -u math.c -h math.h -c gcc

# 添加测试用例
vcast add_test_case -e math_env -f add -i "a=1,b=2" -o "return=3"

# 执行测试
vcast run_tests -e math_env

# 导出覆盖率报告
vcast generate_metrics -e math_env -f report.html

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九、AUTOSAR 案例接入

在测试 AUTOSAR BSW 模块（如 Com、Can、Dem）时：

1. 将待测 .c/.h 文件导入环境中，选择 Enable RTE Stub 配置
2. 使用 VectorCAST Stub 功能打桩 RTE 生成的接口函数（如 Rte_Read_xxx, Rte_Call_xxx）
3. 设置宏（如 -DAUTOSAR_VERSION=403, -DRTE_CORE）
4. 若涉及 ECU extract，可通过 VectorCAST/RSP 在目标板执行回归测试
5. 与配置工具（如 DaVinci Developer）配合生成头文件结构

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十、Com 模块测试实战

Com 模块是 AUTOSAR 通信栈的重要组成部分，涉及信号传输、PDU 映射、回调函数等。

步骤示例：

1. 导入 Com 源码及配置头文件

   • 如 Com.c, Com.h, Com_Types.h, Com_Cfg.h

2. 设置宏定义以激活对应配置

   • 例如 -DCOM_SIGNAL_COUNT=10 -DCOM_VERSION=403

3. Stub 掉外部依赖接口函数

   • 如 Com_SendSignal, PduR_ComTransmit, SchM_Enter_Com_...
   • 配置返回值、调用次数断言

4. 测试目标函数示例

   • Com_SendSignal：测试信号值写入是否正确
   • Com_MainFunctionTx：模拟周期调度，检查 PDU 是否被触发

5. 设计测试用例场景

   • 正常路径：信号变化导致发送
   • 边界路径：信号未变化或缓冲满
   • 异常路径：RTE 或 PduR 返回错误

6. 覆盖率目标：建议启用 MC/DC，重点覆盖判断逻辑、配置判定宏。

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十一、多环境测试矩阵管理

使用 VectorCAST/Manage 管理多个环境（不同模块、不同宏开关）时：

1. 配置每个环境对应源文件、宏组合
2. 设置环境属性和组标签（如 ASW, BSW, ASIL_D, Debug）
3. 支持批量运行和批量报告导出
4. 通过 Coverage Aggregation 汇总多个环境的覆盖率

适用于功能矩阵较多的车规项目、平台库或配置切换测试。

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十二、与 Jenkins 等 CI 工具集成

将 VectorCAST 融入 Jenkins 流水线：

1. 在构建脚本中调用 vcast CLI 进行环境创建、测试执行与报告导出
2. 使用 JUnit XML 插件或 HTML 报告插件展示测试结果
3. 可配置静态分析、代码覆盖、Metrics 报告导入到 Jenkins Dashboard
4. 支持与 Git、SVN 联动进行增量测试与回归验证

示例流水线片段（Shell）：

vcast create_env -e core_env -u core.c -h core.h -c gcc
vcast run_tests -e core_env
vcast generate_metrics -e core_env -f report.html

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十三、总结

VectorCAST 是一个功能强大的 C 单元测试平台，尤其适用于高安全场景。掌握宏控制、SBF 桩机制、MC/DC 分析、Metrics 报告，以及日志脚本调试技巧，可显著提升测试质量和效率。