嵌入式軟件技術(shù)軟件測(cè)試策略和方案設(shè)計(jì) —— 文章正文2015-05-25

    安防網(wǎng)訊 軟硬件結(jié)合的嵌入式系統(tǒng)正越來(lái)越多地應(yīng)用到我們常見的儀器設(shè)備中，嵌入式領(lǐng)域目標(biāo)系統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)也日趨復(fù)雜，開發(fā)技術(shù)日新月異。同時(shí)，隨著硬件技術(shù)發(fā)展的日趨穩(wěn)定，而軟件故障卻日益突顯，由此軟件的重要性已逐漸引起人們的重視，越來(lái)越多的研究人員認(rèn)識(shí)到嵌入式系統(tǒng)，優(yōu)化其測(cè)試技術(shù)已勢(shì)在必行，研究出合適的嵌入式軟件系統(tǒng)測(cè)試方法，正是本課題的意義所在。

    嵌入式系統(tǒng)介紹及軟件特點(diǎn)

    嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介

    嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，是專為應(yīng)用系統(tǒng)量身打造、是對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

    嵌入式系統(tǒng)一般指非PC類標(biāo)配系統(tǒng)，它也包括硬件和軟件兩部分。硬件包括處理器/微處理器、存儲(chǔ)器及外設(shè)器件和I/O端口、圖形控制器等。軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件(OS)(要求實(shí)時(shí)和多任務(wù)操作)和應(yīng)用程序。有時(shí)設(shè)計(jì)人員把這兩種軟件組合在一起。應(yīng)用程序控制著系統(tǒng)的運(yùn)作和行為，而操作系統(tǒng)控制著應(yīng)用程序編程與硬件的交互作用。

    嵌入式系統(tǒng)軟件特點(diǎn)分析

    嵌入式系統(tǒng)開發(fā)有其自身的特點(diǎn)。一般先進(jìn)行硬件部分的開發(fā)，主要包括形成裸機(jī)平臺(tái)，根據(jù)需要移植實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，開發(fā)底層的硬件驅(qū)動(dòng)程序等。硬件平臺(tái)測(cè)試通過(guò)后，應(yīng)用軟件的開發(fā)調(diào)試是基于該硬件平臺(tái)進(jìn)行的，這同時(shí)也是對(duì)硬件平臺(tái)的一個(gè)測(cè)試。

    嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程是一個(gè)軟硬件互相協(xié)調(diào)，互相反饋和互相測(cè)試的過(guò)程。一般來(lái)說(shuō)，在嵌入式系統(tǒng)軟件中，底層驅(qū)動(dòng)程序、操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的界面是不清晰的，根據(jù)需要甚至混編在一起。這主要是由于嵌入式系統(tǒng)中軟件對(duì)硬件的依賴性造成的?；谇度胧杰浖?duì)硬件的依賴性，其要求軟件測(cè)試時(shí)必須最大限度地模擬被測(cè)軟件的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境，以保證測(cè)試的可靠性，而底層程序和應(yīng)用程序界限的不清晰又增加了測(cè)試的難度。測(cè)試時(shí)只有確認(rèn)嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)及底層程序是正確的情況下才能進(jìn)行應(yīng)用程序的測(cè)試，而且在系統(tǒng)測(cè)試時(shí)，錯(cuò)誤的定位較為困難。

    軟件的專用性也是嵌入式軟件的一個(gè)重要特點(diǎn)。由于嵌入式軟件設(shè)計(jì)是以一定的目標(biāo)硬件平臺(tái)為基礎(chǔ)的，面向固定的任務(wù)進(jìn)行的，因此，一旦被加載到目標(biāo)系統(tǒng)上，功能必須完全確定。這個(gè)特點(diǎn)決定了嵌入式應(yīng)用軟件的繼承性較差，也延長(zhǎng)系統(tǒng)的測(cè)試時(shí)間和增加了測(cè)試費(fèi)用。

    嵌入式軟件的另外一個(gè)重要特點(diǎn)就是實(shí)時(shí)性。這是基于軟件的執(zhí)行角度而言的，也就是說(shuō)嵌入式軟件的執(zhí)行要滿足一定的時(shí)間約束。嵌入式系統(tǒng)中，應(yīng)用軟件自身算法的復(fù)雜度和操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度，決定了系統(tǒng)資源的分配和消耗。因此，對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性進(jìn)行測(cè)試時(shí)，要借助一定的測(cè)試工具對(duì)應(yīng)用程序算法復(fù)雜度和操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度進(jìn)行分析測(cè)試?？梢娗度胧杰浖c傳統(tǒng)的面向?qū)ο蠛兔嫦蜻^(guò)程的軟件相比有其自身的特點(diǎn)。所以嵌入式軟件的開發(fā)和測(cè)試也就與一般商用軟件的開發(fā)和測(cè)試策略有了很大的不同，可以說(shuō)嵌入式軟件是最難測(cè)試的一種軟件。針對(duì)這些特點(diǎn)對(duì)嵌入式軟件的測(cè)試進(jìn)行研究是必要的和有意義的。

    嵌入式軟件測(cè)試

    軟件測(cè)試是軟件質(zhì)量保證的關(guān)鍵因素，代表了規(guī)約、設(shè)計(jì)和編碼的最終檢查。是從經(jīng)濟(jì)、效率的角度出發(fā)，對(duì)軟件代碼進(jìn)行質(zhì)量、正確性保證的一個(gè)過(guò)程。軟件測(cè)試是軟件開發(fā)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是軟件從開發(fā)過(guò)程到應(yīng)用過(guò)程的關(guān)鍵一環(huán)，嵌入式軟件也不例外。

    嵌入式軟件測(cè)試策略和方案設(shè)計(jì)

    討論嵌入式軟件測(cè)試首先就會(huì)遇到一個(gè)問(wèn)題：為什么不把所有測(cè)試都放在目標(biāo)上進(jìn)行呢?因?yàn)槿羲袦y(cè)試都放在目標(biāo)平臺(tái)上有很多不利的因素：

    可能會(huì)造成與目標(biāo)環(huán)境開發(fā)者爭(zhēng)奪時(shí)間的瓶頸，避免提供更多的目標(biāo)環(huán)境;

    目標(biāo)環(huán)境可能還不可行;

    比起主機(jī)平臺(tái)環(huán)境，目標(biāo)環(huán)境通常是不精密的和不方便的;

    提供給開發(fā)者的目標(biāo)環(huán)境和開發(fā)環(huán)境通常是很昂貴的;

    開發(fā)和測(cè)試工作可能會(huì)妨礙目標(biāo)環(huán)境已存在持續(xù)的應(yīng)用。

    確定目標(biāo)主機(jī)(host-target)測(cè)試環(huán)境后，開發(fā)測(cè)試人員又會(huì)遇到以下的問(wèn)題：

    1)多少開發(fā)人員會(huì)進(jìn)行測(cè)試工作?

    2)多少軟件應(yīng)該測(cè)試，測(cè)試會(huì)花費(fèi)多長(zhǎng)時(shí)間?

    3)主機(jī)環(huán)境和目標(biāo)環(huán)境有哪些軟件工具，價(jià)格怎樣?

    4)多少目標(biāo)環(huán)境可以提供給開發(fā)者?

    5)主機(jī)和目標(biāo)主機(jī)之間的連接怎樣?

    6)被測(cè)軟件下載到目標(biāo)主機(jī)有多快?

    7)使用主機(jī)與目標(biāo)環(huán)境之間有什么限制?

    進(jìn)行嵌入式軟件的測(cè)試都應(yīng)深入考慮以上問(wèn)題，結(jié)合自身實(shí)際情況，選定合理測(cè)試策略和方案。

    嵌入式軟件測(cè)試流程及方法

    根據(jù)不同的指標(biāo)，軟件測(cè)試有不同的劃分方法。

    從軟件開發(fā)過(guò)程中測(cè)試所處的不同階段可分為模塊測(cè)試、集成測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試;根據(jù)是否需要運(yùn)行目標(biāo)代碼又可分為動(dòng)態(tài)測(cè)試和靜態(tài)測(cè)試;根據(jù)目標(biāo)代碼的可見性還可分為白盒測(cè)試(結(jié)構(gòu)測(cè)試)和黑盒測(cè)試(功能測(cè)試)。

    在軟件測(cè)試中，每種測(cè)試方法都不是孤立的。為了最經(jīng)濟(jì)最有效地達(dá)到測(cè)試的目的，各種測(cè)試方法往往是互相嵌套的。例如，在軟件的單元測(cè)試階段，可以用黑盒測(cè)試和白盒測(cè)試的方法分別進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試。

    近年來(lái)，在軟件測(cè)試中，測(cè)試代碼的覆蓋率逐漸成為軟件測(cè)試的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此不管采用何種測(cè)試方法，盡可能地提高軟件測(cè)試中的代碼覆蓋率是必需的。軟件測(cè)試代碼覆蓋率是基于白盒測(cè)試方法的，因此，為了提高軟件測(cè)試的代碼覆蓋率，測(cè)試人員必須清楚源代碼的結(jié)構(gòu)，擁有程序設(shè)計(jì)文檔，以便設(shè)計(jì)測(cè)試用例，使測(cè)試盡可能地覆蓋程序內(nèi)部結(jié)構(gòu)的每條語(yǔ)句，提高代碼的覆蓋率。

    嵌入式軟件測(cè)試流程

    根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程，為了最經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能，采用自頂向下、層層推進(jìn)的方法對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，采用如下圖所示的測(cè)試流程。

    平臺(tái)測(cè)試：這部分包括硬件電路測(cè)試、操作系統(tǒng)及底層驅(qū)動(dòng)程序測(cè)試等。