Designing and Implementing Unit and Integration Tests in a Robotics Environment

Abstract

Ohjelmistotestauksella on tärkeä rooli nykyaikaisissa ohjelmistokehitysprojekteissa. Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli suunnitella ja kehittää kattava testikehys Robot Operating System 2 sovelluksen ympärille. Testit suunniteltiin niin, että ne kattoivat sekä yksikkö- että integraatiotestit. Testattavaan lähdekoodiin pyrittiin tekemään mahdollisimman vähän sellaisia muutoksia, jotka eivät johtuneet testien paljastamista virheistä ohjelmistossa. Opinnäytetyö tehtiin Insta Advance Oy:lle, joka tarjoaa ohjelmistokonsultointipalveluita.

Testit kehitettiin Python- ja C++ -kielillä, sillä testattava lähdekoodi oli kirjoitettu kyseisillä ohjelmointikielillä. Pythonin unittest- ja Pytest-moduuleita hyödynnettiin yhdessä pytest-cov-laajennuksen kanssa Python-pakettien testien rakentamiseen sekä näiden kattavuuden seurantaan. C++ pakettien testit kehitettiin Googlen GTest-kehystä sekä lcov-seurantatyökalua hyödyntäen. Monien verkkolähteiden, kirjojen ja raporttien avulla opinnäytetyössä kehitettiin kattava testikirjasto, joka kattoi yksittäisten moduulien testaamisen sekä näiden integraation.

Opinnäytetyön aikana kehitetyt yksikkötestit kattoivat 98,3 prosenttia testin alla olevasta ohjelmakoodista, mitä voidaan pitää tyydyttävänä tuloksena. Itsenäisten ohjelmayksiköiden väliset kriittiset kommunikaatiot testattiin onnistuneesti integraatiotestauksen avulla. Kehitetty testikirjasto täytti opinnäytetyölle asetetut vaatimukset ja tavoitteet.

Sillä Robot Operating System 2 sovellukseen kohdistuvaa ohjelmistotestausta ei oltu aikaisemmin tehty Insta Advance Oy:ssä, tämän opinnäytetyön aikana tehty tutkimus- ja kehitystyö yhdisti runsaan, mutta hajallaan olevan tiedon eri lähteistä yhdeksi kattavaksi kokonaisuudeksi.

Software testing plays a critical role in modern software development projects. The objective of this thesis was to design and develop a comprehensive suite of tests for a Robot Operating System 2 project. The tests were designed to cover both unit and integration tests, while making as little changes as possible to the source code which was being tested. The thesis was carried out for Insta Advance Oy, a company offering software consultancy services.

The tests were developed in Python and C++, since the source code that was subject to testing was written in those programming languages. Python’s unittest and Pytest modules were utilized together with the pytest-cov plugin in order to build the test cases and track the test coverage for the Python packages. Google’s GTest framework and the lcov coverage tool were used for the C++ packages. With the information gathered from various online sources, books and reports, an extensive test suite covering the individual modules as well as their integration was designed and implemented.

By the end of this study the developed unit tests reached an overall code coverage percentage of 98.3%, which can be considered to be a satisfactory result. The recognized critical communications between the independent software modules were successfully tested as well during integration testing. The developed test suite fulfilled the requirements and objectives set for the thesis.

As software testing targeting a Robot Operating System 2 project had not been previously conducted within Insta Advance Oy, the research and development carried out during this thesis consolidated abundant yet dispersed information from diverse sources into a single comprehensive source.