跳转至

CatST TestPlan：编译器、Runtime、协议与实机一致性验证

本文档定义 CatST 独立文档集合对应的验证要求。测试目标是证明 CatST 程序从文本、AST、生成 C、PC 仿真到 STM32 实机运行语义一致，并且不会破坏 Runtime 安全边界。

1. 测试目标

必须验证：

  1. CatST 词法、语法、语义和安全检查正确。
  2. 变量区、权限、越界和 Profile 剪裁正确。
  3. 定时器、计数器、边沿检测语义一致。
  4. 生成 C 不包含禁止行为。
  5. AST 仿真、生成 C 仿真和 STM32 实机结果一致。
  6. 下载失败不导致危险输出。
  7. STOP、ERROR、DOWNLOAD、急停等状态下输出关闭。
  8. 在线变量和协议权限正确。
  9. 固定 Bootloader 固化后，现场不使用 J-Link 也能完成下载、监控和恢复。
  10. Runtime 中断事件映像可被 CatST 稳定读取，且 CatST 不能声明用户 ISR。

2. 编译器测试

必须覆盖：

  1. 合法赋值。
  2. 合法 IF/ELSIF/ELSE。
  3. 嵌套 IF。
  4. CASE 状态机。
  5. 逻辑表达式优先级。
  6. 比较运算。
  7. 整数运算。
  8. 溢出保护。
  9. 除以 0 保护。
  10. TIME 格式。
  11. TON/TOF/TP。
  12. CTU/CTD。
  13. R_TRIG/F_TRIG。
  14. VAR_ALIAS 权限继承。
  15. 只读变量写入错误。
  16. 越界变量错误。
  17. 禁止 WHILE/REPEAT 错误。
  18. 默认禁止 FOR，Safe Profile 下受限 FOR 正确。
  19. Safe Profile 下索引访问 X[i]、Y[i]、M[i]、D[i] 静态越界检查正确。
  20. 函数参数数量错误。
  21. 函数参数类型错误。
  22. 同一 T/C 实例同一扫描多次更新错误。
  23. 资源预算超限错误。
  24. 生成 C 快照测试。
  25. 用户中断语法禁止测试。

3. 资源和 Profile 测试

每个 Profile 必须覆盖：

  1. X/Y/R/M/D/T/C 边界下限和上限。
  2. 被剪裁资源访问报错。
  3. 补全列表与 Profile 一致。
  4. 仿真器初始资源与 Profile 一致。
  5. 生成 C 的数组/API 索引不越界。
  6. F103_LITE Flash/RAM 预算检查。
  7. F407_STANDARD 完整资源包络检查。

4. Runtime 语义测试

覆盖：

输入滤波后 X 映像稳定性
Y/R 输出映像刷新
安全层覆盖输出
TON/TOF/TP
CTU/CTD
R_TRIG/F_TRIG
M/D 读写
S/E 只读保护
扫描周期统计
通信任务不阻塞扫描
中断事件映像扫描边界一致性
HSC/CAP/L 锁存语义

通过标准：同一输入轨迹下，AST 仿真、PC C Runtime 仿真和实机变量状态一致。

5. 生成 C 检查

生成 C 必须检查：

  1. 只包含允许 include。
  2. 只生成固定入口。
  3. 不包含 malloc、free、文件操作。
  4. 不包含 HAL/GPIO/UART/Flash 直接访问。
  5. 不包含无界循环。
  6. 整数除法使用安全 helper。
  7. 输出映像访问受控。
  8. 代码格式稳定，支持快照测试。

6. 仿真一致性测试

测试流程：

同一 CatST 源码
 ↓
AST 仿真
 ↓
生成 C + PC Runtime 仿真
 ↓
STM32 实机运行
 ↓
对比 X/Y/R/M/D/T/C/S/E

一致性样例应覆盖：

  1. 启停联锁。
  2. 延时启动。
  3. 延时断开。
  4. 脉冲输出。
  5. 计数到达。
  6. 状态机。
  7. 急停安全覆盖。
  8. 通信超时状态。
  9. 输入短脉冲锁存。
  10. 高速计数到达。
  11. 捕获值有效和溢出。

7. 协议和下载测试

协议测试：

  1. GET_DEVICE_INFO。
  2. GET_STATUS。
  3. SET_MODE_STOP。
  4. SET_MODE_RUN。
  5. READ_VARIABLES。
  6. WRITE_VARIABLES。
  7. 只读区域写入返回错误。
  8. 非法索引返回错误。
  9. CRC 错误。
  10. 序号错误。
  11. 超时和重试。

下载测试：

  1. 正常下载。
  2. 下载前强制 STOP。
  3. 下载中断。
  4. 单包 CRC 错误。
  5. 整体 App CRC 错误。
  6. Flash 写失败。
  7. 下载成功后默认 STOP。
  8. 下载失败旧程序保护。
  9. 不使用 J-Link 的串口下载全流程。
  10. Bootloader 兜底入口恢复下载。
  11. Bootloader 不支持现场自升级或默认关闭该能力。

8. 安全测试

以下场景必须验证物理输出关闭：

上电初始化
复位期间
STOP
ERROR
DOWNLOAD
急停输入有效
App CRC 错误
参数 CRC 严重错误
看门狗复位后
下载中断后

通过标准：

  1. Y/R 物理输出关闭。
  2. 在线状态能读取到明确模式或故障。
  3. CatST 无法绕过安全层。

9. 通信扩展测试

启用 CatST-Comm 时必须验证：

  1. 通信输入过程映像在扫描边界稳定。
  2. CatST 写通信输出映像不阻塞扫描。
  3. 通信超时映射到 S/E 或扩展状态。
  4. CANopen/EtherCAT 状态字别名类型正确。
  5. 通信掉线时安全策略生效。
  6. 快速通信任务不会破坏普通扫描一致性。

10. 中断模型测试

必须验证：

  1. CatST 不能声明 INTERRUPT、ISR 或 HAL 回调。
  2. Runtime ISR 不执行 UserLogic_Scan()。
  3. L 锁存位在短脉冲场景下不丢事件。
  4. HSC 高速计数值在扫描边界读取一致。
  5. CAP 捕获值多字节读取不撕裂。
  6. 扫描期间新到事件不会被清除策略误清。
  7. 中断事件不能绕过安全层直接驱动物理输出。
  8. CatST-Fast 若启用，必须有独立执行时间实测和资源预算。

11. 发布准入

发布前必须满足：

  1. CatST 编译器错误检查 100% 通过。
  2. 生成 C 快照测试 100% 通过。
  3. Runtime 功能测试 100% 通过。
  4. 下载失败保护测试 100% 通过。
  5. 安全输出关闭场景 100% 通过。
  6. 至少一个目标板完成实机一致性测试。
  7. 文档、Profile、编译器和 Runtime 版本一致。
  8. 固定 Bootloader + 串口下载 + 在线监控流程完整通过。
  9. 中断事件映像和禁止用户 ISR 测试通过。