關(guān)于智能卡的自動(dòng)化測試平臺(tái)設(shè)計(jì)
文章出處:http://srpd123.com 作者:王景存 ,蘇 鵬 人氣: 發(fā)表時(shí)間:2011年10月08日
引 言
隨著智能卡在金融、電信、移動(dòng)通信、醫(yī)療保險(xiǎn)、付費(fèi)電視等領(lǐng)域應(yīng)用的迅速增長,其可靠性要求越來越高,而針對智能卡模塊的測試已經(jīng)成為必不可少的質(zhì)量保證手段。自動(dòng)化測試不需要人工干預(yù),能提高測試效率,受到更多重視和應(yīng)用。在發(fā)展自動(dòng)化測試的過程中,一個(gè)高效的自動(dòng)化測試平臺(tái)是其基本保障。根據(jù)智能卡的應(yīng)用現(xiàn)狀和市場需求,本設(shè)計(jì)用TCL語言和C語言聯(lián)合編程的方法,以PC/SC為編程接口,實(shí)現(xiàn)了智能卡的測試平臺(tái),能夠?qū)χ悄芸ㄟM(jìn)行質(zhì)量和性能的測試。
1 測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
具有測試功能的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。測試系統(tǒng)一般由測試平臺(tái)、讀/寫器和智能卡三個(gè)部分組成。測試平臺(tái)運(yùn)行測試腳本,并對從智能卡返回的結(jié)果進(jìn)行處理。智能卡內(nèi)部有被測程序,響應(yīng)測試平臺(tái)發(fā)來的命令,返回測試數(shù)據(jù)。讀/寫器提供測試平臺(tái)和智能卡的接口。這里的研究重點(diǎn)是測試平臺(tái)。
2 測試平臺(tái)的設(shè)計(jì)思路
測試平臺(tái)軟件由兩個(gè)部分組成,即界面程序和通信軟件程序,如圖2所示。界面程序提供一個(gè)友好的圖形畫面,接受用戶指令,如腳本輸入,按鈕響應(yīng)等。界面將用戶的任務(wù)轉(zhuǎn)換為內(nèi)部指令,然后由通信軟件程序具體實(shí)施,而通信軟件程序負(fù)責(zé)與USB讀卡器通信。下面分別介紹界面程序和通信軟件程序的實(shí)現(xiàn)原理。
2.1 界面程序
界面程序分為三層,頂層為腳本層,用于支持ATP語言。ATP并不是一種全新的語言,是從TCL語言口 擴(kuò)展而來,針對ATP開辟的命令集,它包括TCL基本命令和應(yīng)用程序相關(guān)的擴(kuò)展命令。TCL基本指令的使用方法可以參考文獻(xiàn)[1,2],擴(kuò)展命令是TCL專門針對智能卡的測試而擴(kuò)展的。
中間層是根據(jù)應(yīng)用需求而擴(kuò)展的TCI 解釋器,它包含TCI 標(biāo)準(zhǔn)庫和與底層接口程序有關(guān)的TCL擴(kuò)展庫。ATP的基本部分由TCL語言解釋器調(diào)用TCL標(biāo)準(zhǔn)庫來執(zhí)行;ATP的擴(kuò)展部分由擴(kuò)展的TCL解釋器調(diào)用TCL擴(kuò)展庫執(zhí)行。
頂層和中間層說明了TCI 即是一種腳本語言也是一個(gè)解釋器。底層是接口程序,提供與通信軟件程序的接口,負(fù)責(zé)發(fā)送命令和返回狀態(tài)。
TCL的標(biāo)準(zhǔn)命令 是TCL自帶的,而與應(yīng)用程序相關(guān)的特殊命令需要用C代碼去擴(kuò)展,下面詳細(xì)介紹如何擴(kuò)展TCL命令。使用TCL之前,應(yīng)用程序必須首先創(chuàng)建TCL解釋器創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)的命令解釋器,然后可以調(diào)用Tcl—CreateCommand過程使用用戶自定義命令來擴(kuò)展解釋器,它的原型是:
Tcl—CreateCom mand (interp,cmdName,proc,cli—entData,deleteProc)其中:interp為創(chuàng)建的解釋器;cmdName為創(chuàng)建的命令名字;proc為與命令相對應(yīng)的函數(shù);clientData為一個(gè)字長的值,通常指向一個(gè)專用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);deleteProc為注銷命令的函數(shù)名,如果其為空,則在注銷命令前不調(diào)用任何函數(shù)。調(diào)用Tcl—CreateCommand時(shí),擴(kuò)展命令name就會(huì)和name—tcl聯(lián)系起來;執(zhí)行name命令時(shí),會(huì)進(jìn)入n am e— tcl函數(shù)處理name命令。
創(chuàng)建完程序自定義命令后,應(yīng)用程序進(jìn)入死循環(huán),等到命令后就傳遞給解釋器。調(diào)用Tcl—Eval(interp,script),通過script的內(nèi)容知道命令的類型后,選擇在相應(yīng)的過程函數(shù)中進(jìn)行計(jì)算。
通信軟件程序的執(zhí)行就是在過程函數(shù)里面被調(diào)用,這樣就實(shí)現(xiàn)了界面程序與通信軟件程序的接口。
2.2 通信軟件程序
通信軟件程序遵循PC/SC規(guī)范 。PC/SC規(guī)范是由PC/SC工作組提出的。PC/SC工作組是一個(gè)主要由智能卡廠商和計(jì)算機(jī)廠商組成的委員會(huì),主要成員有微軟、蘋果、雅斯拓、金普斯、英飛凌、菲利普等。PC/SC規(guī)范是一個(gè)基于Windows平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)用戶接口(API)。它獨(dú)立于硬件設(shè)備,使得應(yīng)用程序的開發(fā)人員不必考慮由于硬件改變而引起的應(yīng)用程序變更,從而降低了軟件開發(fā)成本。
PC/SC規(guī)范包含大量Scard為前綴的API,可以在winscard.h中找到其原型。應(yīng)用程序需要包含win—scard.1ib,所有函數(shù)的正常返回值都是SCARD—S—SUCCESS,在這些函數(shù)中常用的只有幾個(gè)。與智能卡的訪問流程如下:
(1)初始化函數(shù)中調(diào)用SCardEstablishContext,建立資源管理器的上下文,獲得設(shè)備的連接句柄,若返回SCARD— S— SUCCESS,則調(diào)用成功;調(diào)用ScardLis—tReaders獲得系統(tǒng)中安裝的讀卡器列表,調(diào)用成功則獲取聯(lián)機(jī)的讀卡器名字。
(2)在響應(yīng)函數(shù)中調(diào)用ScardConnect與卡片建立連接,此時(shí)能與卡片通信。
(3)與卡片連接后通過調(diào)用SCardTransmit來發(fā)送命令,得到由卡片返回的數(shù)據(jù)。
(4)卡片處于連接狀態(tài)時(shí),可以調(diào)用SCardRecon—nect函數(shù)使卡片復(fù)位。
(5)完成了與卡片的命令發(fā)收后,調(diào)用SCardDis—connect函數(shù)斷開與智能卡的連接。
項(xiàng)目已經(jīng)實(shí)現(xiàn)以上功能的編程接口,而且利用類的方法進(jìn)行了封裝。
3 測試平臺(tái)的使用
3.1 測試流程
腳本的制定還是使用人工方式,測試人員通過測試平臺(tái)完成測試。自動(dòng)化測試不需要人工干預(yù),縮短了測試時(shí)間。因而測試過程采用人工測試和自動(dòng)化測試相結(jié)合的方法進(jìn)行。
用戶可以編寫測試腳本,快速發(fā)送測試命令和收集測試數(shù)據(jù),可以單次執(zhí)行或者循環(huán)執(zhí)行,當(dāng)滿足終止條件時(shí),腳本執(zhí)行結(jié)束,生成測試報(bào)告。圖5為測試流程圖。
3.2 功能測試
測試平臺(tái)能夠以APDU為基本單元完成針對智能卡的功能測試,下面分別對其進(jìn)行介紹。
3.2.1 測試基本單元
測試平臺(tái)與智能卡通信的基本單元是APDUL9 。應(yīng)用層以APDU為單位進(jìn)行有序的數(shù)據(jù)交換,應(yīng)用層交換的每一步都以命令應(yīng)答對組成。APDU 的命令應(yīng)答對由以下部分組成:
命令A(yù)PDU 包含一個(gè)必備的四字節(jié)頭(CLA,INS,P1,P2)和可選的命令體(Lc,Data,Le)。命令頭為命令的編碼,Lc為體內(nèi)數(shù)據(jù)(data)長度,Data為發(fā)送的數(shù)據(jù),Le為應(yīng)答APDU數(shù)據(jù)字段的最大字節(jié)數(shù)。應(yīng)答APDU 由可選長度體和兩字節(jié)狀態(tài)字SW1一SW2組成。其中,體內(nèi)的字節(jié)數(shù)由命令A(yù)PDU 的Le指出。Data為卡片接受命令A(yù)PDU 后返回的數(shù)據(jù)。尾部狀態(tài)字指出卡的處理狀態(tài)。其中,61xx和9000為正常處理,6lxx的含義SW2指出仍然有效的應(yīng)答字節(jié)數(shù),9000代表正常處理。
3.2.2 單元測試
同樣,智能卡內(nèi)部程序也是以APDU為單位實(shí)現(xiàn)的,因此單元測試的對象就是APDU。發(fā)送一個(gè)APDU給智能卡,通過智能卡內(nèi)部程序執(zhí)行完后返回狀態(tài)字,判斷執(zhí)行結(jié)果的正確與否。命令之間存在著相互依賴關(guān)系,因此命令之間通常要相互配合才能完成測試任務(wù)。
3.2.3 集成測試
集成測試主要是通過命令之問有序地執(zhí)行完成智能卡的功能測試,根據(jù)不同的測試需要可以對測試腳本進(jìn)行分類,例如FLASH 的讀/寫,加密模塊的測試等。按照需要整理好相應(yīng)的測試腳本后就可以在測試平臺(tái)上運(yùn)行,通過腳本與智能卡程序的互測,達(dá)到測試目的。測試平臺(tái)支持自動(dòng)化測試,所以可以在測試平臺(tái)上不間斷地執(zhí)行測試腳本,測試人員不需要實(shí)時(shí)跟蹤,只需要關(guān)心最后的測試結(jié)果,通過測試結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)問題,解決問題。
4 結(jié) 語
該系統(tǒng)已經(jīng)通過測試,并且得到初步驗(yàn)證。由于針對智能卡的測試項(xiàng)很多,通常需要多種測試工具的軟件和硬件設(shè)備交互使用,測試人員要熟悉各種軟件工具,相應(yīng)地降低了工作效率。如果能將各種工具軟件集成在一起,形成一個(gè)多功能的測試平臺(tái),支持多種通信接口的讀卡器,支持多種腳本格式,那么這將是下一步的工作重點(diǎn)。