📚 课程目录第4章回归测试用例设计方法

4. 回归测试用例设计方法

回归测试用例设计不是把功能测试用例原样搬到 CANoe 工程里跑一遍。整车网络回归的核心对象是“报文—信号—节点状态—网络行为”这条链路，因此用例来源必须可追溯、可裁剪、可判定。实践中，回归用例主要来自三个入口：基于需求、基于变更、基于风险。三者不是互斥关系，而是同一用例池的三种筛选视角，最终合并去重后形成回归集。

三类用例来源的定位与产出

基于需求的用例回答“规范要求网络必须做什么”。输入是网络通信矩阵、DBC/ARXML、诊断规范、网络管理规范和整车功能规范。典型产出包括：报文周期与容差、信号取值范围与精度、超时与失效替代值、E2E 校验与计数器、网络管理睡眠/唤醒时序、诊断请求响应与否定响应码。这类用例覆盖面广、稳定性高，是回归集的基线，但数量大，必须靠变更和风险做二次裁剪。

基于变更的用例回答“这次改了什么，哪些行为可能被破坏”。输入是版本差异：DBC 中新增/删除/修改的信号、报文周期变化、节点新增或下线、网关路由表调整、诊断服务或 DID 变更、网络管理参数调整。变更用例要沿依赖链扩散，而不是只看被改对象本身。例如某报文周期由 100 ms 改为 20 ms，除该报文自身周期检查外，还要回归总线负载、接收节点超时判定、网关转发时延和网络管理唤醒保持条件。

基于风险的用例回答“一旦失效，后果最严重或最易漏检的地方在哪里”。风险通常来自：安全相关信号（扭矩、车速、挡位）、E2E 保护信号、跨网段网关路由、诊断刷写与安全访问、网络管理边界状态、历史缺陷高发模块。风险用例数量不必多，但必须优先执行，并配合更严格的判定阈值和更长观察窗口。

三类来源合并时，建议按“需求 ID / 变更项 ID / 风险项 ID”建立映射，同一用例可挂多个来源标签。裁剪原则是：需求用例保底覆盖，变更用例必测，风险用例优先且加严。这样既避免全量重跑导致周期失控，也避免只测变更点造成漏检。

等价类与边界值在报文层的落地

报文层的等价类和边界值，不能停留在“信号值分有效/无效”这种抽象描述，而要落到具体字段和判定量上。以一条 8 字节报文中的车速信号为例，假设 DBC 定义：起始位 0，长度 16 bit，小端，因子 0.01，偏移 0，物理范围 0～250 km/h，无效值 0xFFFF。那么可划分的等价类与边界如下：

有效等价类：0～250 km/h 对应的原始值 0～25000，正常应被接收节点正确解析。
无效等价类：原始值 25001～65534，属于超出物理范围但非保留值，接收端应有明确处理策略（钳位、忽略或置失效）。
保留/失效值：0xFFFF，应触发失效替代逻辑，如车速置为无效并点亮相应提示。
边界点：0、1、24999、25000、25001、65534、65535，其中 0 和 25000 是有效边界，25001 和 65534 是无效边界，65535 是失效边界。

除信号值外，报文层还有几类常被忽略但必须做等价类和边界值的维度：

周期边界：标称周期 T，容差 ±10%。边界取 0.9T、T、1.1T，以及超时判定阈值 T_timeout（通常为 3～5 倍周期）。
计数器/校验：E2E 计数器的回绕点（0→15→0）、校验错误、计数器跳变。
字节填充：未使用位/字节的默认填充值（0x00、0xFF）及被意外改写的情况。
发送模式：周期发送、事件触发发送、周期+事件混合发送的切换边界。

下面这张图把三类用例来源与报文层等价类/边界值的对应关系放在同一张关系图中，便于在设计用例时快速定位“该从哪个维度取点”。

从取点到可执行用例：一个报文层示例

以“车速信号越界与失效处理”为例，说明如何把等价类和边界值写成 CANoe 可执行用例。假设被测对象是接收节点 A，输入报文为 VCU_Status，周期 20 ms，车速信号 16 bit，因子 0.01，范围 0～250 km/h，失效值 0xFFFF，超时阈值 100 ms。

用例编号：REG-SIG-SPD-001
来源标签：需求(REQ-COM-012) + 变更(DBC v2.3 车速范围调整) + 风险(安全信号)
前置条件：CANoe 仿真 VCU_Status，周期 20 ms，接收节点 A 上电，总线负载 < 40%
测试步骤：
  1) 发送车速原始值 0x0000，持续 500 ms，记录 A 解析值
  2) 发送 0x0001、0x61A7(24999)、0x61A8(25000)，各持续 200 ms
  3) 发送 0x61A9(25001)、0xFFFE(65534)，各持续 200 ms
  4) 发送 0xFFFF，持续 500 ms
  5) 停止发送 VCU_Status，等待 120 ms，观察超时处理
判定标准：
  - 0x0000～0x61A8：A 解析值 = 原始值 × 0.01，误差 ≤ 0.01 km/h
  - 0x61A9～0xFFFE：A 按规范钳位或置无效，不得出现随机跳变
  - 0xFFFF：A 车速置无效，替代值符合规范，故障标志置位
  - 超时 120 ms：A 触发超时替代，故障标志置位，恢复发送后 200 ms 内恢复正常

这个用例的关键在于：边界点不是只取 0 和 25000，而是把 25001、65534、65535 都纳入；判定不是只看“有没有收到”，而是看解析值、替代值、故障标志和恢复时间。CANoe 中可用 CAPL 或 Test Module 实现，通过 output() 构造报文、testWaitForTimeout() 控制时序、testGetValue() 读取接收节点内部变量或总线信号，最后用 testStepPass/Fail 记录判定。

等价类负责“不重复测同一类行为”，边界值负责“抓住最容易出错的临界点”。在报文层，边界不仅包括信号值边界，还包括周期边界、超时边界、计数器回绕边界和发送模式切换边界。设计时先按三类来源确定“测什么”，再按等价类和边界值确定“取哪些点”，两者结合才能既控制用例规模又保证漏检率可控。

最后需要强调：三类来源的权重不是固定的。新车型首轮回归可提高需求用例比例；改款车型以变更用例为主；安全相关或历史问题多的模块提高风险用例比例。每次回归结束后，应根据缺陷分布反查用例来源是否失衡——如果缺陷集中在变更点，说明变更扩散分析不足；如果缺陷集中在边界附近，说明边界取点不够细。通过这种反馈迭代，回归用例池才会逐步收敛到“覆盖够、数量可控、判定明确”的状态。