嵌入式系統(tǒng)測(cè)試方法介紹

嵌入式系統(tǒng)測(cè)試方法介紹Madeby陳劭謙什么是軟件測(cè)試專家說法：測(cè)試是為了發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤而執(zhí)行程序的過程軟件測(cè)試是對(duì)軟件建立信心的過程……IEEE1983：使用人工或自動(dòng)手段來運(yùn)行某個(gè)系統(tǒng)的過程,其目的在于檢驗(yàn)它是否滿足規(guī)定的需求或是弄清結(jié)果與實(shí)際結(jié)果之間的差別軟件測(cè)試的重要性海灣戰(zhàn)爭(zhēng)期間，由于跟蹤軟件在運(yùn)行100小時(shí)后出現(xiàn)0.36秒的舍入誤差，導(dǎo)致未能成功攔截一枚飛毛腿導(dǎo)彈，致使28名聯(lián)軍士兵喪生。1963年美國(guó)宇航局事例（Fortran程序）：

DO5I=1,3

誤寫成 DO5I=1.3;

一點(diǎn)之差導(dǎo)致火箭發(fā)射失敗1996年6月4日，阿利亞娜5型火箭首次發(fā)射失敗嵌入式軟件測(cè)試環(huán)境嵌入式軟件與其他軟件相比，具有專用性，它只能在需求所指定的硬件平臺(tái)上運(yùn)行。嵌入式軟件的開發(fā)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境往往互相分離，即采用交叉開發(fā)的方式：開發(fā)工具即編輯和編譯軟件運(yùn)行在宿主機(jī)上，編譯好的軟件需要下載到目標(biāo)機(jī)上，主機(jī)和目標(biāo)機(jī)建立起通訊連接，并傳輸調(diào)試命令和數(shù)據(jù)。軟件測(cè)試和嵌入式軟件測(cè)試一般來說，軟件測(cè)試有7個(gè)基本階段，即單元或模塊測(cè)試、集成測(cè)試、外部功能測(cè)試、回歸測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試、驗(yàn)收測(cè)試、安裝測(cè)試。嵌入式軟件測(cè)試在4個(gè)階段上進(jìn)行，即模塊測(cè)試、集成測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試、硬件/軟件集成測(cè)試。前3個(gè)階段適用于任何軟件的測(cè)試，硬件/軟件集成測(cè)試階段是嵌入式軟件所特有的，目的是驗(yàn)證嵌入式軟件與其所控制的硬件設(shè)備能否正確地交互。嵌入式軟件測(cè)試方法1.按階段可分為單元測(cè)試、集成測(cè)試、確認(rèn)測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試。(1)單元測(cè)試(Unittesting)：完成對(duì)最小的軟件設(shè)計(jì)單元的驗(yàn)證工作，只有在該基礎(chǔ)之上才能保證后續(xù)的測(cè)試工作。主要采用白盒測(cè)試技術(shù)，用來保證單元的最大覆蓋率和發(fā)現(xiàn)編碼和詳細(xì)設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。單元測(cè)試一般可以就在宿主環(huán)境上運(yùn)行。(2)集成測(cè)試(Integrationtesting)：是把經(jīng)過單元測(cè)試的模塊按軟件的結(jié)構(gòu)組合在一起作為一個(gè)系統(tǒng)或一個(gè)子系統(tǒng)來綜合測(cè)試。主要是用來發(fā)現(xiàn)程序的架構(gòu)和體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的錯(cuò)誤。雖然白盒測(cè)試用來保證大部分的路徑覆蓋率，但黑盒測(cè)試在集成測(cè)試中還是挺流行的。集成測(cè)試一般是在宿主環(huán)境中進(jìn)行。(3)確認(rèn)測(cè)試(Validationtesting)：是把軟件系統(tǒng)作為一個(gè)單一的執(zhí)行實(shí)體而進(jìn)行的需求有效性測(cè)試。其目的是驗(yàn)證我們的軟件是否滿足所有的功能、行為和執(zhí)行要求，這部分主要是用黑盒測(cè)試。(4)系統(tǒng)測(cè)試(SystemTesting)：將系統(tǒng)的測(cè)試軟件系統(tǒng)和其他資源(硬件、人機(jī)交互信息資源和數(shù)據(jù)庫(kù)等)都綜合起來構(gòu)成完整的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試的。是用來確保整個(gè)系統(tǒng)的性能、執(zhí)行強(qiáng)度、安全性和功能都達(dá)到了我們的要求。所以在這個(gè)階段是要和硬件結(jié)合，即和目標(biāo)板一起進(jìn)行測(cè)試，在目標(biāo)環(huán)境中進(jìn)行。嵌入式軟件測(cè)試方法2.根據(jù)測(cè)試時(shí)是否運(yùn)行被測(cè)試的程序，軟件測(cè)試技術(shù)還可分為靜態(tài)測(cè)試方法和動(dòng)態(tài)測(cè)試方法。靜態(tài)測(cè)試方法的主要特征就是不運(yùn)行被測(cè)試的程序，主要采用檢查、技術(shù)復(fù)審和代碼靜態(tài)分析來檢查被測(cè)軟件的錯(cuò)誤，對(duì)于嵌入式軟件來說該測(cè)試只需在主機(jī)上進(jìn)行就可以了；動(dòng)態(tài)測(cè)試方法是使被測(cè)代碼在相對(duì)真實(shí)環(huán)境下運(yùn)行，從多角度觀察程序運(yùn)行時(shí)能體現(xiàn)的功能、行為、結(jié)構(gòu)等，并從中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。它又分為白盒測(cè)試方法和黑盒測(cè)試方法。對(duì)于嵌入式軟件來說，為了保證測(cè)試的真實(shí)性，一般要求在目標(biāo)環(huán)境中進(jìn)行。嵌入式軟件測(cè)試方法3.從測(cè)試是否針對(duì)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和邏輯處理過程，通?？煞譃椋喊缀袦y(cè)試與黑盒測(cè)試。黑盒測(cè)試：若被測(cè)程序與特定的功能相聯(lián)系，我們可以針對(duì)功能設(shè)計(jì)測(cè)試，以證實(shí)各功能完全可執(zhí)行，同時(shí)在功能中尋找錯(cuò)誤把測(cè)試對(duì)象看做一個(gè)黑盒子，完全不考慮程序內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)和內(nèi)部特性，只依據(jù)程序的需求規(guī)格說明書，檢查程序的功能是否正確。黑盒測(cè)試又叫做功能測(cè)試或數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)測(cè)試。黑盒測(cè)試類似于中醫(yī)：使用望、聞、問、切白盒測(cè)試：若被測(cè)程序與特定的結(jié)構(gòu)相聯(lián)系，我們可以針對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)測(cè)試，以確保內(nèi)部的“所有齒輪相吻合”，即軟件的內(nèi)部過程是合理的，是遵照規(guī)定執(zhí)行的白盒測(cè)試又稱玻璃盒測(cè)試。把測(cè)試對(duì)象看作一個(gè)透明的盒子，充分利用其邏輯結(jié)構(gòu)和有關(guān)信息，設(shè)計(jì)和選擇測(cè)試用例。白盒測(cè)試又稱為結(jié)構(gòu)測(cè)試或邏輯驅(qū)動(dòng)測(cè)試白盒測(cè)試類似于西醫(yī)看病，通過X光、CT掃描等手段嵌入式軟件測(cè)試方法軟硬件集成測(cè)試過程軟硬件集成測(cè)試應(yīng)該在嵌入式軟件集成測(cè)試完成的基礎(chǔ)上進(jìn)行。此時(shí)軟件已按照功能模塊組裝成子系統(tǒng)，為了有效驗(yàn)證該子系統(tǒng)軟件與硬件功能的協(xié)調(diào)性，保證軟件在特定的硬件平臺(tái)上能夠按照設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行工作，完成其要求的功能、性能指標(biāo)，就必須進(jìn)行嵌入式軟件的軟硬件集成測(cè)試。軟硬件集成測(cè)試主要是在軟件集成測(cè)試完成后，形成獨(dú)立的配置項(xiàng)后，加載到相應(yīng)的硬件平臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試，以確定軟硬件是否能夠協(xié)同工作①目標(biāo)機(jī)上電、宿主機(jī)打開調(diào)試環(huán)境；②加載經(jīng)過集成測(cè)試的嵌入式軟件到目標(biāo)機(jī)，并啟動(dòng)運(yùn)行軟件；③根據(jù)評(píng)審?fù)瓿傻臏y(cè)試說明及測(cè)試計(jì)劃進(jìn)行軟硬件集成測(cè)試；④根據(jù)測(cè)試結(jié)果編寫測(cè)試報(bào)告；

軟件測(cè)試策略先靜后動(dòng)，從小到大，由黑到白先靜態(tài)，后動(dòng)態(tài)從代碼規(guī)則檢查做起測(cè)試開展得越早，付出的代價(jià)就越小靜態(tài)分析簡(jiǎn)單、方便，成本低、見效快靜態(tài)分析為動(dòng)態(tài)測(cè)試打下良好基礎(chǔ)大大降低了測(cè)試的成本先單元，后集成單元測(cè)試是集成測(cè)試的基礎(chǔ)單元測(cè)試得越好，集成測(cè)試的工作量就越小先黑盒后白盒先驗(yàn)證軟件功能是否滿足需求后驗(yàn)證程序覆蓋率，補(bǔ)充測(cè)試嵌入式軟件的測(cè)試工具測(cè)試工具對(duì)于軟件測(cè)試直觀重要，在軟件測(cè)試過程中，使用合適的測(cè)試工具可以提高測(cè)試效率。用于輔助嵌入式軟件測(cè)試的工具很多，下面對(duì)幾類比較有用的有關(guān)嵌入式軟件的測(cè)試工具加以介紹和分析。⑴內(nèi)存分析工具在嵌入式系統(tǒng)中，內(nèi)存約束通常是有限的。內(nèi)存分析工具用來處理在動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配中存在的缺陷。當(dāng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存被錯(cuò)誤地分配后，通常難以再現(xiàn)，可能導(dǎo)致的失效難以追蹤，使用內(nèi)存分析工具可以避免這類缺陷進(jìn)入功能測(cè)試階段。

⑵性能分析工具在嵌入式系統(tǒng)中，程序的性能通常是非常重要的。經(jīng)常會(huì)有這樣的要求，在特定時(shí)間內(nèi)處理一個(gè)中斷，或生成具有特定定時(shí)要求的一幀。開發(fā)人面臨的問題是決定應(yīng)該對(duì)哪一部分代碼進(jìn)行優(yōu)化來改進(jìn)性能，常常會(huì)花大量的時(shí)間去優(yōu)化那些對(duì)性能沒有任何影響的代碼。性能分析工具會(huì)提供有關(guān)的數(shù)據(jù)，說明執(zhí)行時(shí)間消耗的詳細(xì)信息。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，確定哪些例程消耗部分執(zhí)行時(shí)間，從而可以決定如何優(yōu)化軟件，獲得更好的時(shí)間性能。嵌入式軟件的測(cè)試工具⑶GUI測(cè)試工具很多嵌入式應(yīng)用帶有某種形式的圖形用戶界面進(jìn)行交互，有些系統(tǒng)性能測(cè)試是根據(jù)用戶輸入響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行的。GUI測(cè)試工具可以作為腳本工具有開發(fā)環(huán)境中運(yùn)行測(cè)試用例，其功能包括對(duì)操作的記錄和回放、抓取屏幕顯示供以后分析和比較、設(shè)置和管理測(cè)試過程。⑷覆蓋分析工具在進(jìn)行白盒測(cè)試時(shí)，可以使用代碼覆蓋分析工具追蹤哪些代碼被執(zhí)行過。分析過程可以通過插裝來完成，插裝可以是在測(cè)試環(huán)境中嵌入硬件，也可以是在可執(zhí)行代碼中加入軟件，也可以是二者相結(jié)合。測(cè)試人員對(duì)結(jié)果數(shù)據(jù)加以總結(jié)，確定哪些代碼被執(zhí)行過，哪些代碼被遺漏了。覆蓋分析工具一般會(huì)提供有關(guān)功能覆蓋、分支覆蓋、條件覆蓋的信息。總結(jié)

軟件測(cè)試能夠發(fā)現(xiàn)軟件中存在的錯(cuò)誤和缺陷，驗(yàn)證軟件的