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通信协议建模方法

阅读：431发布：2020-05-08

专利汇可以提供通信协议建模方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种通信协议建模方法，包括：S1、分析通信协议，确定通信协议所连接的系统及系统之间的相互关系；S2、分析通信协议面向用户的应用数据的组成形式；S3、根据通信协议中通信数据包的数据元素之间的关系建立模型。本发明通过对该串行通信类型的接口通信协议中的数据及其相互作用关系进行分析，将通信协议各种作用关系建立完整描述的数学模型，基于该数学模型，将自然语言描述的系统通信协议转换成计算机可识别的机器语言，再通过研究一定的测试用例计算算法，达到测试用例自动生成的目的，最终实现接口协议测试的自动执行，以提高测试效率。，下面是通信协议建模方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种通信协议建模方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、分析通信协议，确定通信协议所连接的系统及系统之间的相互关系；
S2、分析通信协议面向用户的应用数据的组成形式；
S3、根据通信协议中通信数据包的数据元素之间的关系建立模型。
2.根据权利要求1所述的通信协议建模方法，其特征在于，建立的模型为独立数据包模型，其表示为：
j≥0,i≥0,i-j≥0,n≥0,m≥0,m-n≥0；
其中，为由Sα系统发往Sβ系统的第x种数据包，x为数据包的编号；
N为数据包的字节元素按照实际应用含义区分时，字节后续编号的集合；
α,β∈(0,1,2,...)分别为Sα系统和Sβ系统的自然顺序编号；
I为数据元素的二进制位的起止数据位对的集合；
bi:i±j为数据元素中第i到第i±j个二进制位,i+j为低位在前，i-j为高位在前；
为数据元素在数据包中为第m至第m±n字节数据及其按位的等
效表示，m+n为低字节在前，m-n为高字节在前。
3.根据权利要求1所述的通信协议建模方法，其特征在于，建立的模型为独立数据包自身元素关系模型，其表示为：
其中，为由Sα系统发往Sβ系统的第x种数据包，x为数据包的编号；
bi:i±j为数据元素中第i到第i±j个二进制位,i+j为低位在前，i-j为高位在前；
为数据元素在数据包中为第m至第m±n字节数据及其按位的等
效表示，m+n为低字节在前，m-n为高字节在前，j≥0,i≥0,i-j≥0,n≥0,m≥0,m-n≥0；
A是数据元素取的特定值的集合；
k表示有k个数据元素，取集合A中的值；
K为k的集合。
4.根据权利要求1所述的通信协议建模方法，其特征在于，建立的模型为独立数据包自身元素关系校验模型，其表示为：
h≥0,l≥0,p≥0,q≥0,x≥0,n≥0,m≥0,α,β∈(0,1,2,...),α≠β；
其中，为由Sα系统发往Sβ系统的第x种数据包，x为数据包的编号；
Bm:m表示数据包中m到m个字节；
Bn:n表示数据包中n到n个字节；
当l-h＝1且q-p≥1时，表示一个字节的值为其他字节无进位累加和；当l-h＝1且q-p＝
1时，表示两个字节值相等。
5.根据权利要求1所述的通信协议建模方法，其特征在于，建立的模型为多数据包问答关系模型，其表示为：
k,x,y,p,q,i,j,s,t,m,n≥0
其中，bm:n表示字节Bs:t按位的等效表示；
Q为Sα系统的应用层内含义数据的取值范围；
A为根据Q的值系统Sβ应答Sα系统时反馈的该含义数据的取值范围；Rk为参数对取值范围内的问答关系；
为由Sα系统发往Sβ系统的第x种数据包中的第p到第
q个字节为的问询参数Bp:q的取值范围为Qk；
为Sβ系统根据问询参数Bp:q反馈给Sα系统格式为的
第s到第t个字节的应答参数范围Ak。
6.根据权利要求1所述的通信协议建模方法，其特征在于，建立的模型为数据包间元素分解与组合关系模型，其表示为：
其中，SR为向系统Sα发送数据的系统集合；
SS为接收系统Sα发送数据的系统集合；
X为系统Sα接收到SR中某一系统发送的数据包中需拆分/组合的数据包集合；
Y为系统Sα发送到SS中某一系统的数据包集合；
K表示具备拆分约定关系的数据元素集合；
L表示具备组合约定关系的数据元素集合；
Bs:t为数据包中s到t个字节；
Bp:q为数据包中p到q个字节；
l表示有l个数据元素；
K为k的集合；
k表示有k个数据元素。
7.根据权利要求1所述的通信协议建模方法，其特征在于，通信协议为串行接口通信协议，串行接口通信协议的数据内容为面向应用者的顶层数据约束。

说明书全文

通信协议建模方法

技术领域

[0001] 本发明涉及通信协议建模技术领域，特别涉及一种面向应用的串行接口通信协议的建模方法。

背景技术

[0002] 航天/航空载荷、武器装备等一般由多个系统组成，各个系统之间交互信息，最常用的方式依然是异步串行通信，使用各自领域的串行总线，比如I2C、SPI、RS232/422/485/UART、MIL-STD-1553，CAN、ARINC429，以太网等。通信协议在物理层、数据链路层等都按照各自总线标准组建数据，但是在面向应用的应用层，由于系统设备工作方式千差万别，设计人员在设计应用层的通信协议时，无法遵循统一的应用标准，而是根据系统信息交互的需要综合考虑。对这种没有标准格式的协议进行测试，耗费大量的人力和资源，取得的测试效果也不令人满意，不能达到协议测试的充分覆盖。

发明内容

[0003] 为解决上述技术问题，本发明提供一种用于通信协议建模方法，采用如下技术方案：

[0004] 本发明提供的通信协议建模方法，包括以下步骤：

[0005] S1、分析通信协议，确定通信协议所连接的系统及系统之间的相互关系；

[0006] S2、分析通信协议面向用户的应用数据的组成形式；

[0007] S3、根据通信协议中通信数据包的数据元素之间的关系建立模型。

[0008] 优选地，建立的模型为独立数据包模型，其表示为：

[0009]

[0010] j≥0,i≥0,i-j≥0,n≥0,m≥0,m-n≥0；

[0011] 其中，为由Sα系统发往Sβ系统的第x种数据包，x为数据包的编号；N为数据包的字节元素按照实际应用含义区分时，字节后续编号的集合；α,β∈(0,1,2,...)分别为Sα系统和Sβ系统的自然顺序编号；I为数据元素的二进制位的起止数据位对的集合；bi:i±j为数据元素中第i到第i±j个二进制位,i+j为低位在前，i-j为高位在前；为数据元素在数据包中为第m至第m±n字节数据及其按位的等效表
示，m+n为低字节在前，m-n为高字节在前。

[0012] 优选地，建立的模型为独立数据包自身元素关系模型，其表示为：

[0013]

[0014] 其中，为由Sα系统发往Sβ系统的第x种数据包，x为数据包的编号；bi:i±j为数据元素中第i到第i±j个二进制位,i+j为低位在前，i-j为高位在前；为数据元素在数据包中为第m至第m±n字节数据及其按位的等效表
示，m+n为低字节在前，m-n为高字节在前，j≥0,i≥0,i-j≥0,n≥0,m≥0,m-n≥0；A是数据元素取的特定值的集合；k表示有k个数据元素，取集合A中的值；K为k的集合。

[0015] 优选地，建立的模型为独立数据包自身元素关系校验模型，其表示为：

[0016]

[0017] h≥0,l≥0,p≥0,q≥0,x≥0,n≥0,m≥0,α,β∈(0,1,2,...),α≠β；

[0018] 其中，为由Sα系统发往Sβ系统的第x种数据包，x为数据包的编号；Bm:m表示数据包中m到m个字节；Bn:n表示数据包中n到n个字节；当l-h＝1且q-p≥1时，表示一个字节的值为其他字节无进位累加和；当l-h＝1且q-p＝1时，表示两个字节值相等。

[0019] 优选地，建立的模型为多数据包问答关系模型，其表示为：

[0020]

[0021] k,x,y,p,q,i,j,s,t,m,n≥0；

[0022] 其中，bm:n表示字节Bs:t按位的等效表示；Q为Sα系统的应用层内含义数据的取值范围；A为根据Q的值系统Sβ应答Sα系统时反馈的该含义数据的取值范围；Rk为参数对取值范围内的问答关系；为由Sα系统发往Sβ系统的第x种数据包中的第p到第q个字节为的问询参数Bp:q的取值范围为Qk；为Sβ系统根
据问询参数Bp:q反馈给Sα系统格式为的第s到第t个字节的应答参数范围Ak。

[0023] 优选地，建立的模型为数据包间元素分解与组合关系模型，其表示为：

[0024]

[0025] 其中，SR为向系统Sα发送数据的系统集合；SS为接收系统Sα发送数据的系统集合；X为系统Sα接收到SR中某一系统发送的数据包中需拆分/组合的数据包集合；Y为系统Sα发送到SS中某一系统的数据包集合；K表示具备拆分约定关系的数据元素集合；L表示具备组合约定关系的数据元素集合；Bs:t为数据包中s到t个字节；Bp:q为数据包中p到q个字节；l表示有l个数据元素；K为k的集合；k表示有k个数据元素。

[0026] 优选地，通信协议为串行接口通信协议，串行接口通信协议的数据内容为面向应用者的顶层数据约束。

[0027] 本发明能够取得以下技术效果：

[0028] 通过对该串行通信类型的接口通信协议中的数据及其相互作用关系进行分析，将通信协议各种作用关系建立完整描述的数学模型，基于该数学模型，将自然语言描述的系统通信协议转换成计算机可识别的机器语言，再通过研究一定的测试用例计算算法，达到测试用例自动生成的目的，最终实现接口协议测试的自动执行，以提高测试效率。附图说明

[0029] 图1是根据本发明一个实施例的通信协议建模方法的流程示意图。

具体实施方式

[0030] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

[0031] 参考图1所示，本发明实施例提供了一种通信协议建模方法，包括如下步骤：

[0032] 步骤1、分析通信协议，确定通信协议所连接的系统及系统之间的相互关系。

[0033] 本发明实施例的通信协议为串行接口通信协议或并行接口通信协议，串行接口通信协议可以是同步串行接口通信协议或异步串行接口通信协议，并行接口通信协议可以是同步并行接口通信协议或异步并行接口通信协议，下面以串行接口通信协议为例进行说明。

[0034] 通过对串行接口通信协议进行分析，确定串行接口通信协议所连接的系统及系统之间的相互关系。

[0035] 串行接口通信协议为连接多个系统或多个分系统之间的数据传输要求，串行接口通信协议的数据内容为面向应用者的顶层数据约束。

[0036] 串行接口通信协议适用于系统与系统之间传输数据的约束，也适用于单个系统内部的子系统之间传输数据的约束。

[0037] 步骤2、分析通信协议面向用户的应用数据的组成形式。

[0038] 由于本发明只针对应用层的通信协议，因此排除通信协议的物理层、数据链路层的标准要求，只针对面向用户应用的数据。

[0039] 对通信协议中的涉及的数据项进行分析描述，应用层的通信协议都是由数据元素组成，其最小元素为计算机的二进制位(bit)，由位构成字节(Byte)、字、双字等，进而组成最基本的通信数据包(Data Packet，DP)。不同的总线协议描述中，叙述数据包的基本元素也不尽相同，比如RS232/422/485/UART总线协议中，常常以字节为基本元素叙述；而MIL-STD-1553总线协议中，常常以双字为基本元素叙述。为了建模统一规范，均假设数据包的基本组成元素为字节。

[0040] 步骤3、根据通信协议中通信数据包的数据元素之间的关系建立模型。

[0041] 根据不同数据元素之间的关系能够建立不同的模型，按照通信协议数据元素之间的关系划分，可建立如下五种模型，五种模型分别为相互独立的模型。

[0042] 第一种、模型为独立数据包模型

[0043] 利用通信数据包自身数据关系建立独立数据包模型，独立数据包模型的表达式为：

[0044]

[0045] j≥0,i≥0,i-j≥0,n≥0,m≥0,m-n≥0；

[0046] 其中，为由Sα系统发往Sβ系统的第x种数据包，x为数据包的编号；

[0047] N为数据包的字节元素按照实际应用含义区分时，字节后续编号的集合；

[0048] α,β∈(0,1,2,...)分别为Sα系统和Sβ系统的自然顺序编号；

[0049] I为数据元素的二进制位的起止数据位对的集合；

[0050] bi:i±j为数据元素中第i到第i±j个二进制位,i+j为低位在前，i-j为高位在前；

[0051] 为数据元素在数据包中为第m至第m±n字节数据及其按位的等效表示，m+n为低字节在前，m-n为高字节在前。

[0052] 第二种、独立数据包自身元素关系模型

[0053] 利用通信数据包自身元素关系根据通信数据包被识别的基本要求(特定字节的内容同时满足条件)建立独立数据包自身元素关系模型。

[0054] 独立数据包自身元素关系模型的表达式为

[0055]

[0056] 其中，为由Sα系统发往Sβ系统的第x种数据包，x为数据包的编号；

[0057] bi:i±j为数据元素中第i到第i±j个二进制位,i+j为低位在前，i-j为高位在前；

[0058] 为数据元素在数据包中为第m至第m±n字节数据及其按位的等效表示，m+n为低字节在前，m-n为高字节在前，j≥0,i≥0,i-j≥0,n≥0,m≥0,m-n≥0；

[0059] A是数据元素取的特定值的集合；

[0060] k表示有k个数据元素，取集合A中的值；

[0061] K为k的集合。

[0062] 第三种、独立数据包自身元素关系校验模型

[0063] 独立数据包自身元素关系校验模型表示数据包内部某些含义的数据元素与其他数据元素之间的一种和等约束关系。

[0064] 独立数据包自身元素关系校验模型的表达式为：

[0065]

[0066] h≥0,l≥0,p≥0,q≥0,x≥0,n≥0,m≥0,α,β∈(0,1,2,...),α≠β；

[0067] 其中，为由Sα系统发往Sβ系统的第x种数据包，x为数据包的编号；

[0068] Bm:m表示数据包中m到m个字节；

[0069] Bn:n表示数据包中n到n个字节；

[0070] 当l-h＝1且q-p≥1时，表示一个字节的值为其他字节无进位累加和；当l-h＝1且q-p＝1时，表示两个字节值相等。

[0071] 第四种、多数据包问答关系模型

[0072] 根据通信协议中多数据包问答关系建立多数据包问答关系模型，多数据包问答关系模型的表达式为：

[0073]

[0074] k,x,y,p,q,i,j,s,t,m,n≥0

[0075] 其中，bm:n表示字节Bs:t按位的等效表示；

[0076] Q为Sα系统的应用层内含义数据的取值范围；

[0077] A为根据Q的值系统Sβ应答Sα系统时反馈的该含义数据的取值范围；Rk为参数对取值范围内的问答关系；

[0078] 为由Sα系统发往Sβ系统的第x种数据包中的第p到第q个字节为的问询参数Bp:q的取值范围为Qk；

[0079] 为Sβ系统根据问询参数Bp:q反馈给Sα系统格式为的第s到第t个字节的应答参数范围Ak。

[0080] 第五种、数据包间元素分解与组合关系模型

[0081] 数据包间元素分解与组合关系模型表示系统Sα对接收到不同系统发送的某些数据包中的某些数据元素进行拆分/组合操作后再发送给相关系统的一种数学模型。

[0082] 数据包间元素分解与组合关系模型的表达式为：

[0083]

[0084] 其中，SR为向系统Sα发送数据的系统集合；

[0085] SS为接收系统Sα发送数据的系统集合；

[0086] X为系统Sα接收到SR中某一系统发送的数据包中需拆分/组合的数据包集合；

[0087] Y为系统Sα发送到SS中某一系统的数据包集合；

[0088] K表示具备拆分约定关系的数据元素集合；

[0089] L表示具备组合约定关系的数据元素集合；

[0090] Bs:t为数据包中s到t个字节；

[0091] Bp:q为数据包中p到q个字节；

[0092] l表示有l个数据元素；

[0093] K为k的集合；

[0094] k表示有k个数据元素。

[0095] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

[0096] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

[0097] 以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

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