黃濤 孫罡 同向楠

摘要 本文主要論述了嵌入式軟件測(cè)試的方法與相關(guān)技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】嵌入式系統(tǒng) 測(cè)試 技術(shù)

嵌入式系統(tǒng)由于其發(fā)揮的重要作用，所以對(duì)此系統(tǒng)的測(cè)試要及其嚴(yán)格，不斷測(cè)試確認(rèn)。嵌入式系統(tǒng)有本身的特征，例如實(shí)時(shí)性，儲(chǔ)存功能不強(qiáng)大以及開發(fā)工具成本高等，嵌入式系統(tǒng)還與硬有十分密切的聯(lián)系，CPU的類別很多，嵌入式系統(tǒng)發(fā)生漏洞也不容易被修復(fù)。過去的軟件測(cè)試?yán)碚搶?duì)于嵌入式這一特殊系統(tǒng)并沒有很好的作用，所以，想要嚴(yán)格準(zhǔn)確的測(cè)試此系統(tǒng)，要深入研究相關(guān)方法與技術(shù)。這同時(shí)也可以不斷提高嵌入式軟件的質(zhì)量。

1 測(cè)試嵌入式軟件的基本措施

嵌入式基礎(chǔ)需要以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基本，以相關(guān)應(yīng)用為核心，對(duì)各方面都要求十分嚴(yán)格的專業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。并且在這一系統(tǒng)中軟硬件之間的區(qū)分并不明顯，相比于一般的PC軟件，嵌入式系統(tǒng)的測(cè)試要更為復(fù)雜，可以有以下幾點(diǎn)：

（1）測(cè)試軟件功能依靠不要編碼的硬件作用，很難快速準(zhǔn)確的定位軟硬件;

（2）強(qiáng)壯性和可知性的相關(guān)測(cè)試通過編碼的手段不能進(jìn)行;

（3）交叉測(cè)試平臺(tái)的測(cè)試用例、測(cè)試結(jié)果上載困難;

（4）基于消息系統(tǒng)測(cè)試的復(fù)雜性，包括線程、任務(wù)、子系統(tǒng)之間的交互，并發(fā)、容錯(cuò)和對(duì)時(shí)間的要求;

（5）性能測(cè)試、確定性能瓶頸困難;

（6）很難實(shí)現(xiàn)測(cè)試技術(shù)的自動(dòng)化，通過對(duì)許多資料的研究，軟件測(cè)試的工作量很大，甚至有時(shí)會(huì)達(dá)到所有軟件開發(fā)工作量的一半，偶爾會(huì)有非常特殊的狀況，一些關(guān)系到人們生命安全的軟件測(cè)試消耗的成本非常大，是其他步驟的幾倍。

同時(shí)在進(jìn)行測(cè)試過程中，也要考慮到軟件自身的相關(guān)因素以及軟件和相匹配的硬件與操作系統(tǒng)的因素。除此之外還有要求很嚴(yán)格的時(shí)間約束與實(shí)時(shí)約束，以及所有與性能相關(guān)的因素。

2全數(shù)字模擬測(cè)試

這一測(cè)試方法是指通過數(shù)學(xué)平臺(tái)的手段，把嵌入式系統(tǒng)單獨(dú)割裂開來成為一個(gè)獨(dú)立體，然后開發(fā)CPU指令、I/O、以及時(shí)鐘等模擬器在開發(fā)主機(jī)上進(jìn)行測(cè)試。全數(shù)字模擬測(cè)試步驟簡(jiǎn)單，對(duì)軟件的功能測(cè)試很適合，是一種常見的一般軟件的測(cè)試手段。但是這一測(cè)試手段也有其劣勢(shì)，嵌入式軟件是用多種不一樣的語言所編寫出來的，因此也就需要多種的仿真程序來進(jìn)行工作，所以實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性差的測(cè)試手段不能完全反映出嵌入式軟件的具體狀況，如果并發(fā)時(shí)間需要一些同步關(guān)系時(shí)，維持協(xié)調(diào)、準(zhǔn)確的系統(tǒng)時(shí)鐘、整理好時(shí)序關(guān)系非常難。所以，全數(shù)字模擬不能成為嵌入式系統(tǒng)軟件測(cè)試的主要措施，否則所付出的代價(jià)過大。

3 交叉測(cè)試（Host/Target測(cè)試）

在高級(jí)語言出現(xiàn)以來，嵌入式系統(tǒng)所開發(fā)與運(yùn)行的環(huán)境并不是完全相同的，開發(fā)的環(huán)境被定義為主機(jī)平臺(tái)，運(yùn)行環(huán)境則被定義為目標(biāo)平臺(tái)，對(duì)應(yīng)的測(cè)試是Host Target測(cè)試。在進(jìn)行測(cè)試的過程中，可以很好的利用高級(jí)語言可移植性的特點(diǎn)，把工作系統(tǒng)中和目標(biāo)環(huán)境沒有關(guān)聯(lián)的工作放在P/C上去進(jìn)行，在硬件環(huán)境沒有做完整或者調(diào)試工具缺乏的情況下就可以進(jìn)行，這種情況下就能使用一般的軟件測(cè)試手段。在系統(tǒng)中和硬件聯(lián)系密切的步驟在Target上進(jìn)行，所涉及到的測(cè)試工具要支持目標(biāo)環(huán)境。最后一步在目標(biāo)環(huán)境中來測(cè)試檢驗(yàn)。交叉測(cè)試這一手段比較適合高級(jí)語言，并且測(cè)試成本不高，使用簡(jiǎn)單，但是也由于受到調(diào)試環(huán)境的限制，進(jìn)行測(cè)試檢驗(yàn)時(shí)會(huì)占據(jù)一定程度上的資源。

4 嵌入式軟件測(cè)試方法類別

按照步驟來區(qū)分可以主要分為四種測(cè)試，分別是單元測(cè)試、集成測(cè)試、確認(rèn)測(cè)試以及系統(tǒng)測(cè)試。

4.1 單元測(cè)試

是指對(duì)最小的軟件設(shè)計(jì)單元進(jìn)行測(cè)試，只有單元測(cè)試完成之后才可以進(jìn)行下來的步驟。主要運(yùn)用白盒測(cè)試手段，一次來保障單元最大程度的覆蓋率以及及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中的缺陷錯(cuò)誤。單元測(cè)試手段通常情況下可以在宿主環(huán)境中工作。對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試通常會(huì)分為幾個(gè)單元：預(yù)處理和詞法語法分析單元、插樁單元和測(cè)試信息分析和顯示單元以及測(cè)試用例單元。

被測(cè)試的程序要第一實(shí)行預(yù)處理，主要工作是進(jìn)行宏觀替換以及把短跳改編成遠(yuǎn)跳轉(zhuǎn)。其次再驚醒語法研究，掃描好整體程序之后得到一些聯(lián)系密寫的鏈表，目的在于找到插樁函數(shù)的位置，在一些較為重要的地方插樁，再進(jìn)行編程成為目標(biāo)文件。在不斷運(yùn)動(dòng)的集成環(huán)境里，用戶可以選擇測(cè)試類別，由此產(chǎn)生一個(gè)記錄文件，在這個(gè)文件中會(huì)記載此測(cè)試類型中全部的函數(shù)位置，最后生成對(duì)應(yīng)的測(cè)試用例。按照插樁來找文件中對(duì)應(yīng)的函數(shù)。在系統(tǒng)進(jìn)行工作時(shí)，把得到的一些數(shù)據(jù)回饋給數(shù)據(jù)機(jī)就可以把測(cè)試的相關(guān)結(jié)果保存在開始確定的文件里。測(cè)試人員就可以依照測(cè)試結(jié)果和期望值進(jìn)行對(duì)比來看結(jié)果有沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，如果沒有達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，就要利用相關(guān)工具進(jìn)行研究分析。

4.2 集成測(cè)試

這是在單元測(cè)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，把這些模塊根據(jù)軟件的結(jié)構(gòu)組合成一個(gè)整體成為一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)來整體進(jìn)行測(cè)試。目的在于發(fā)現(xiàn)程序框架與結(jié)構(gòu)上的缺陷和問題。雖然在保證路徑覆蓋率上通常會(huì)使用白盒測(cè)試，但是在集成測(cè)試這一步驟中黑盒測(cè)試也比較常見。集成測(cè)試這一步驟通常會(huì)在宿主環(huán)境中進(jìn)行工作。

白盒測(cè)試，又叫做機(jī)構(gòu)測(cè)試，進(jìn)行白盒測(cè)試相關(guān)人員可以對(duì)原始程序的代碼進(jìn)行觀測(cè)，從而探究其內(nèi)部形態(tài)，其次再根據(jù)這些信息，來設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)例。

4.3 確認(rèn)測(cè)試

這一測(cè)試方法是將軟件系統(tǒng)看作一個(gè)獨(dú)立的執(zhí)行整體來進(jìn)行的測(cè)試手段。主要作用在于檢查軟件的所有功能是不是完備，各種行為和執(zhí)行命令能不能進(jìn)行，這一步驟中主要運(yùn)用的是黑盒測(cè)試。

4.4 系統(tǒng)測(cè)試

這一測(cè)試是把系統(tǒng)的測(cè)試軟件與其他的資源例如硬件等結(jié)合起來構(gòu)造成一個(gè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，之后再進(jìn)行測(cè)試。主要目的在于保障系統(tǒng)的性能和執(zhí)行的強(qiáng)度都達(dá)到所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。因此在系統(tǒng)測(cè)試中要與硬件聯(lián)系起來，也就是說和目標(biāo)板同時(shí)進(jìn)行測(cè)試，在目標(biāo)環(huán)境下工作。

5 總結(jié)

本文主要論述了嵌入式軟件測(cè)試的相關(guān)概念和基本測(cè)試手段技術(shù)，除此之外還提出了一種有用的嵌入式軟件系統(tǒng)測(cè)試的結(jié)構(gòu)體系。接下來的工作就是依照這一工作體系來完成嵌入式系統(tǒng)軟件的相關(guān)測(cè)試工作。

參考文獻(xiàn)

[1]孫昌愛，金茂忠.基于程序插裝的動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)實(shí)現(xiàn)[J].小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，2015，22 （12）：11-12.