Generic Simulator was developed in order to provide a common framework for generating simulation software which are used to test communication interfaces used by the software units developed for various projects. This paper evaluates the design and usage of Generic Simulator Software which provides a framework that defines common message definition templates for various interfaces and protocols (TCP/UDP IP, ARINC 429, CAN Bus, Discrete line, RS 232/422, MIL-STD-1553B) and also enables the user to define and update the graphical user interface (GUI) dynamically. Anahtar Kelimeler: simülatör, protokol, yazılım test ve doğrulama Günümüzde yazılımlar yalnızca kullanıcı ile etkileşim halindeki bağımsız yapılar olmakla kalmayıp, donanım ve diğer yazılımlar ile iletişim içerisinde çoğunlukla karmaşık sistemlerin parçalarını oluştururlar. Web ya da masaüstü uygulamaları genellikle TCP veya UDP protokolleri üzerinde çalışan FTP ve HTTP gibi yaygın uygulama katmanı haberleşme protokollerini kullanır. Diğer taraftan gömülü sistem yazılımları, bunlar gibi yaygın haberleşme protokollerinin yanı sıra MIL-STD-1553B, RS-232, RS-422, ARINC-429, CAN Bus ve dijital/analog girdi/çıktı hatları gibi daha az yaygın olan ve kullanım alanına göre özelleşmiş haberleşme yöntemlerine de ihtiyaç duyabilmektedir.
Ömer
Yazılım testlerinde kullanılan arayüz simülatörlerini hazırlamak, yazılımın arayüz sayısına ve arayüzlerin karmaşıklığına göre uzun süren bir faaliyet olabilmektedir. Yukarıda bahsi geçen farklı haberleşme protokollerinin ele alınması, simülatör kullanıcı arayüzünün hazırlanması, alınan ve gönderilen verinin bu kullanıcı arayüzü üzerinden sunulması farklı arayüz simülatörlerinde tekrarlanan ancak simülatörün geliştirilmesinde kayda değer yer tutan faaliyetlerdir.
Genel Amaçlı Simülatör (GAS), arayüz simülatörlerinin hazırlanması işini hızlandırma hedefi ile ortaya çıkan bir çalışma olmuştur. Bu amaçla GAS kapsamında aşağıdaki hedefler belirlenmiştir: Simülatör geliştiricisi, alt tarafta kullanılan haberleşme protokollerinden mümkün olduğunca soyutlanmalıdır, Kullanıcı arayüzünün hazırlanması için standart bir yöntem kullanılmalıdır, Haberleşme esnasında alınan/gönderilen verinin kullanıcı arayüzü ile ilişkilendirilmesi işleri kolay ve ortak bir yöntemle yapılabilmelidir, Simülatörü hazırlanan yazılımın/birimin davranışını tanımlamak için bir yöntem sunulmalıdır.
Bu makalede GAS, gerek tasarımı gerekse kullanımı açılarından tanıtılmaktadır. Bölüm 2’de, GAS yetenekleri, GAS’a ait genel yazılım mimarisi, temel sınıflar arası ilişkiler, kullanıcı arayüzünün hazırlanması için sunulan altyapı yukarıda bahsi geçen hedefler gözetilerek verilmektedir. Bölüm 3’te GAS kullanıcı deneyimleri, gelişmeye açık olası konular ile birlikte sunulmaktadır. Son olarak genel bir değerlendirme sunularak makale tamamlanmaktadır. 2
Bu bölümde Genel Amaçlı Simülatörü oluşturan temel yapıtaşları tanımlanmaktadır.
Simülatör yazılımının hazırlanması için ayrıca GAS Konfigürasyon Tanımlama
Yazılımı (KTY) geliştirilmiştir. Bu araç ile kullanıcı arayüzü (KA) ve haberleşme
arayüzü arasındaki ilişkiler tanımlanabilir. Kullanıcının ihtiyaç duyması halinde
değerlendirme ve kontrol kodlarını yazması için arayüz sağlar. Bunun yanı sıra SOAP
[
Kullanıcı-Haberleşme Arayüzlerinin Senkronizasyonu Yazılımların testlerinde kullanılan simülatörlerin temel olarak gerçekleştirmesi gereken işlevlerden birisi kullanıcı arayüzü (KA) giriş kontrollerinin gönderilecek mesajlara ait alanları güncelleyebilmesi ve gelen mesajların içerisinde bulunan alanlardaki bilgilerin KA gösterim kontrollerini güncelleyebilmesidir. Bu amaçla birbiri ile etkileşecek olan KA ve haberleşme mesaj alanları öznitelikler (attribute) aracılığıyla birbirine bağlanmıştır (Şekil 1). Güncellenen mesaj alanlarına/(KA kontrollerine) bağlı oldukları KA kontrollerinin/(mesaj alanlarının) değerleri otomatik olarak güncellenmesinin yanı sıra, yazılım içinde ihtiyaç duyulması halinde kullanıcının “business logic” olarak tanımlanan, yeni olaylar ve güncellenen değerlere göre karar verilmesi gereken durumları yönetebilmesi için C# dili ile kodlama altyapısı KTY tarafından sağlanmıştır.
Şekil 1 Genel Amaçlı Simülatör İşleyişi GAS yazılımı temel olarak 3 olay kaynağını kullanır: 1. Kullanıcı Arayüzü: Kullanıcının (form üzerindeki) yaptığı değişiklikler ya da gelen mesajlara ait alanlar, bağlı bulunduğu özniteliği değiştirir. Buna bağlı diğer KA kontrolleri ya da mesaj alanları var ise bunlar da otomatik değişir. Bununla beraber “OnUpdate” fonksiyonu çağrılarak güncellenen öznitelik ile beraber yapılması gereken başka işlemler de tanımlanabilir. 2. Zamanlayıcılar: Zamanlayıcılar tanımlandığı zaman aralığı sonunda “OnTick()” fonksiyonunu çağırır. Bu fonksiyon içerisinde istenilen işlevi yerine getirmek üzere kullanıcı kodlama yapabilir. 3. Haberleşme arayüzü: GAS aracılığıyla geliştirilmekte olan simülatör yazılımının kullandığı haberleşme arayüzü bağlantıya dayalı (connectionoriented) bir protokol ise, bağlantı sağlandığında yapılacak işlemlerin tanımlanması “OnConnect” fonksiyonu içerisinde yapılır. Bunun yanında “OnError” fonksiyonu ile arayüzde oluşacak hatalar için gereken işlemlerin yapılmasına olanak sağlanır. Ayrıca, “OnReceive” fonksiyonu ile arayüz kapsamında gelen mesaj tipinde tanımlanmış mesajların alınması durumunda yapılması gereken işlemler tanımlanabilir. “OnReceive” fonksiyonu ile mesaj alanına ait KA kontrolleri varsa bunlar da otomatik olarak güncellenip, kontrolun “OnUpdate” fonksiyonu çağrılır.
GAS yazılımının çekirdeğini oluşturan temel sınıfların ilişkileri ve içerikleri sadeleştirilmiş olarak Şekil 2 de gösterilmiştir.
Discrete -DeviceNo -ModuleNo -ThresholdLevel -PinIOConfig
MessageArinc429 -SSM -SDI -Label
GUIControl -Enabled -Display Format -ChangesValueTo ** +OnUpdate()
attribute -Type -IntialValue
TCP -IsServer -RxPort -TxPort -TxIPAddress
UDP -RxPort -TxPort -TxIpAddress
CAN BUS -Baudrate -Port
Interface +OnConnect() +OnError() +Open*() +Close*()
Message -Direction -EnableLog +OnReceive() +Identification() +CalculateLength() +CalculateCheksum() +Send*() 1 * 1 *
Field ** -BitLength -Endianness -Encoding -FieldType
RS 232/422 -Port -Baudrate
Message1555 -Target RT -Target SA -Mode Code/Code Word MessageAnalog -ChannelNo
Timer -Interval -Enabled +OnTick() Şekil 2 GAS Temel Tasarımı 2.2
GAS kullanıcı arayüzünün hazırlanması Microsoft firması tarafından geliştirilmiş olan
XAML (Extensible Application Markup Language[
Haberleşme Arayüzlerinin Ortak Şablonda Tanımlanması Test edilecek yazılım ve birimler çok farklı arayüz ve protokolleri içerebilmektedir. Bu amaçla KTY kullanıcı arayüzü kullanarak haberleşme arayüz tanımının ortak bir şablon içerisinde tanımlanması, arayüze özel bilgilerin de bu ekranları kullanarak ayarlanması sağlanmıştır. Desteklenen protokol ve haberleşme/donanım arayüzleri şunlardır: RS-232/422, TCP IP, UDP IP, MIL-STD-1553B, ARINC-429, CAN Bus, Analog Giriş/Çıkış Sinyalleri, Ayrık Hat (Sayısal) Giriş/Çıkış Sinyalleri.
Kullanıcı, ihtiyacı olan haberleşme/protokol/sinyal arayüzünü ilgili arayüz ayarlarını da girerek tanımlar. Daha sonra arayüz içindeki gelen ve giden mesajları arayüz tanımının altına ekler. Mesaj ayarları girildikten sonra her mesaj için ilgili mesajı oluşturan mesaj alanlarını tanımlar. Tanımlanan alanları özniteliklere bağlar. Böylece gönderilecek mesaj alanına bağlı özniteliklerin değiştirilmesi sonrasında “MesajYolla” fonksiyonunun çağrılmasıyla özniteliklere bağlı alanlar güncellenerek gönderilir. Benzer şekilde dış arayüzlerden gelen mesajları oluşturan alanlar da bağlı bulundukları özniteliklerin değerlerini günceller.
Haberleşme arayüzü/protokolü/sinyali ne olursa olsun kullanıcı her arayüz için ortak olan, “MesajYolla(SendMessage)” fonksiyonunu ve “MesajAlındı(OnReceive)” fonksiyonunu standart olarak kullanır. Dolayısıyla, haberleşme arayüzlerinin protokol seviyesindeki yazımının tekrarı engellenmiş ve kullanıcının yapacağı işlem arayüz tanımı ve ilişkilerin kurulması şekline indirgenmiş olur. 2.4
“Business Logic” Tanımlanması GAS yazılımı ile oluşturulan simülatörlerin genel kullanımında, simülatörden sadece ekran bilgileri ile mesajlaşma çoğu zaman yetersiz kalmaktadır. Bu durum karşısında kullanıcının simülatörde gerçekleşen olaylarda değerlendirme, karar verme ve işlem yapması gerekir. Bu kısımlar için kullanıcının C# dili ile kodlama yapabilmesi için altyapı sağlanmıştır. 2.5
Kullanıcıya Ait Bileşen Sınıf ve Fonksiyonların Eklenmesi Daha önce yazılmış olan bileşen (*.dll), C# sınıfı ve fonksiyonları da istenirse simülatör yazılımına eklenip çağrılabilmektedir. Böylece hazır bileşenlerin tekrar kullanımı da sağlanmış olmaktadır. Bu amaçla KTY arayüzünde bileşen, sınıf ve fonksiyon ekleme arayüzü sağlanmıştır. 2.6
GAS yazılımı donanım arayüzleri, haberleşme protokollerinin yanı sıra objelere ait verilerin belirli bir veri yapısı standardı ile ağ içerisinden aktarımını sağlayan SOAP, CORBA, ASN.1 gibi standartları desteklemektedir.
GAS ile kullanılabilen SOAP örneği Şekil 3’de, ASN.1 örneği Şekil 4’te, CORBA örneği Şekil 5’te gösterilmektedir.
Şekil 3 SOAP Örnek Kulanımı Şekil 5 Örnek CORBA Kullanımı 3
GAS yazılımı, sunduğu modüler tasarımı ile kullanıcıya ihtiyacı olan simülatör yazılımlarını daha kısa sürede hazırlama imkanı verir ve işgücünden kazanç sağlar. GAS yazılımı, önceden hazırlanan derlenmiş bileşenleri (*.dll) kullanabilme ve derlenmeye dahil olacak C# sınıflarının gerekirse sahada dahi güncellenebilmesine izin verme yeteneği ile, benzer görevlere sahip simülatör yazılımlarının çoğaltılmasını kolaylaştırır.
Test edilen yazılım ile gerçekleşen haberleşme sırasında alınan ve gönderilen mesajlara test amaçlı kullanılan yapay hatalar (error injection) eklenebilir. GAS yazılımı mesajlara, sağlama toplamı (checksum) hatası, artık veri (redundant bytes) hatası, kayıp veri (missing bytes) hatası ve mesaj engelleme (block message) hatası ekleyebilmektedir. Bu özellik test senaryosunda çeşitlilik oluşturulabilmesine imkân sağlar.
Kullanıcı arayüzü tasarımı sırasında, her bir kullanıcı arayüz kontrolü manuel olarak yaratılması gereken bir özniteliğe bağlanmalıdır. Her ne kadar GAS yazılımı ile bir simülatör yazılımının geliştirilmesi, manuel simülatör yazılımı geliştirmeye göre daha hızlı olsa da, her bir kullanıcı arayüz kontrolü için manuel olarak öznitelik yaratılması simülatör yazılımı geliştirme süresini uzatan en büyük faktördür. GAS yazılımına eklenecek bir yetenek ile simülatör geliştirme işçilik süresinin daha da düşürülmesi sağlanabilir. 4
Bu makalede yazılım testlerinde kullanılan arayüz simülatörlerini esnek bir altyapı sunarak, kullanıcı ve haberleşme arayüzlerini mümkün olduğunca konfigürasyon dosyaları ile tanımlamaya imkan veren Genel Amaçlı Simülatör yazılımın tanıtımı yapılmıştır. Geliştirilen GAS yazılımı çeşitli projelerde kullanılmış ve yazılımın haberleşme arayüz testlerinde kullanımak üzere ihtiyaç duyulan simülatörlerin geliştirme süresini önemli ölçüde kısalttığı gözlemlenmiştir. Test yazılımı geliştiricisinin, kullanması gereken arayüz ve protokol detaylarına boğulmadan genel bir şablonu takip etmesini sağlayarak gereken simülatörün geliştirilmesi sürecini kolaylaştırmıştır. Gelişen teknolojiye uygun olarak geliştirilen yeni donanıma göre altyapının güncellenmesi ile kullanım alanının genişletilebileceği değerlendirilmektedir. 5