嵌入式系统软件测试的研究_图文

1、机械管理开发MECHANJCAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT2008年6月 Jun.2008嵌入式系统软件测试的研究秦春燕,姚竹亭(中北大学信息与通信工程学院,山西 太原030051【摘 要l在嵌入式领域,目标系统的应用日趋复杂,开发技术日新月异,同时硬件的发展日益稳定。而软件故障却日益突出,软件的重要性逐渐引起人们的重视,越来越多的人认识到嵌入式系统的软件测试势在必行。通过对嵌入式系统以及嵌入式系统的软件特点进行研究分析,对嵌入式软件系统的测试提出了相应的策略与方法。【关键词】嵌入式系统;软件测试;黑盒测试;白盒测试【中图分类号】7ITl311【文献标识码】A 【文

2、章编号】 1003773x1200803_018302Study伽Embedded System SoftwraI.e MeasurementQIN Chun.-yan YAo Zhutil坞(NonlI Unive倦时of Chi舱,Taivllan 03005l,SIIanxi协【Ak缸蚀ctk tlIe Embtdded area,tlle target syster璐印plica6becom鹤incre蹈ingly complex.development tecIlllical advances,蚰d tIIe devel叩m即t of hardware incre鹅iIl硝y s讪I

3、e.but鲥ha陀is beoolning瑚椰e pmmimnt f.auIt'Its impo砌Ilce aMl鸵peopIe,s antion,Mom 粕d脚砖pple have come t0fealiembedded systemRwa陀ttiIlg is impI邑r撕ve.hl tIlis paperthe embedded syste脚粕d its舳nw脯 rearch am aI曲zed'粕d tlle co懈ponding strategies觚d metIlods a咒put fon训.Key words】Embedded Systeln;鼬ftware T

4、estiIlg;Bhck B0x Tes妇g;WlliteboxtiI增l嵌入式系统和嵌入式系统软件嵌入式系统(EIIdedded system是指以嵌入式计 算机为技术核心、面向应用、软硬件可裁剪、适应应用 环境,对功能、实时性、可靠性、成本、体积、功耗等综 合性严格要求的专用计算机系统。由于嵌入式系统是 实时系统,随应用环境不同,实时性有强、弱之分,因 此也被称为嵌入式实时系统【l】。嵌入式系统一般由嵌入式微处理器,外围硬件设 备,嵌入式软件(包括砌roS和实时应用程序组成, 它通常以SOC、单片机、单板机、多板式箱体结构、嵌 入式PC等形式嵌入到各式各样的设备或大系统(如 数字移动电话、

5、导弹、信息家电等中,作为设备或大 系统的处理和控制核心。嵌入式系统软件是指嵌入式计算机系统中的软 件(包括嵌入式操作系统和应用软件。嵌入式处理器 的软件是实现嵌入式系统功能的关键。对嵌入式处理 器系统软件和应用软件的要求也和通用计算机有所不同。 1.1嵌入式系统软件的特征嵌入式处理器的应用软件是实现嵌入式系统功 能的关键,对嵌入式处理器系统软件和应用软件的要 求也和通用计算机有所不同。 1软件要求固态化存储。为了提高执行速度和系 统可靠性,嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器 芯片或单片机本身中,而不是存贮于磁盘等载体中。收稿日期:200r7-0925;修回日期:2008-0302作者简介:秦

6、春燕(1981一,女,山西长治人.中北大学在读硕士研究生。2软件代码高质量、高可靠性。尽管半导体技术的 发展使处理器速度不断提高、片上存储器容量不断增 加,但在大多数应用中,存储空间仍然是宝贵的,还存在 实时性的要求。为此要求程序编写和编译工具的质量 要高.以减少程序二进制代码长度、提高执行速度。 3系统软件(OS的高实时性是基本要求。在多任 务嵌入式系统中,对重要性各不相同的任务进行统筹 兼顾的合理调度是保证每个任务及时执行的关键。单 纯通过提高处理器速度是无法完成和没有效率的.这 种任务调度只能由优化编写的系统软件来完成,因此 系统软件的高实时性是基本要求。41多任务操作系统是知识集成的平

7、台和走向工 业标准化道路的基础。1。2嵌入式系统软件需要RTOS开发平台通用计算机具有完善的操作系统和应用程序接 口(API,是计算机基本组成不可分离的一部分,应用 程序的开发以及完成后的软件都在OS平台上面运行。 但一般不是实时的。嵌入式系统则不同,应用程序可 以没有操作系统直接在芯片上运行:但是为了合理地 调度多项任务、利用系统资源、系统函数以及和专家 库函数接口,用户必须自行选配RTOS开发平台。这样 才能保证程序执行的实时性、可靠性,并减少开发时 间。保障软件质量。同时嵌入式系统本身不具备自举 开发能力。必须有一套开发工具和环境才能进行开183第23卷第3期(总第102期 机械管理开发

8、 2008年6月发。这些工具和环境一般是基于通用计算机上的软硬 件设备以及各种逻辑分析仪、混合信号示波器等。 2嵌入式系统的软件测试策略嵌入式系统软件的最终运行环境是在资源相对稀 少的嵌入式平台上。而一般软件可能运行在高性能的 PC机或超级计算机之上。一般软件的单元测试、集成 测试、系统测试和确认测试策略,在适当条件下,同样 适用于嵌入式系统软件的测试。这种适当的条件,我 们也可以看成是嵌入式系统软件测试的独特策略。 在嵌入式系统中,开发环境称为主机(Host平台; 最终运行环境称为目标(rra昭et平台。嵌入式软件开发 有两种典型的开发方式:一种是在实际目标平台上开 发源代码,包括编辑、编译

9、和调试;另一种是使用主机 平台编辑和编译源代码.之后将可执行代码移到目标 机上调试。后一种方法也称之为交叉开发,见图l。图1交叉开发架构图目标机和主机的运行速度差别使得交叉开发方法 成为最好的选择。这样的交叉开发环境,同时也提供 了交叉测试的环境。交叉开发的有利因素同样在交叉 测试过程中得到体现。这就是我们提到的适当条件, 即嵌入式软件测试的交叉测试策略。嵌入式软件的单元测试、集成测试都可以放在主 机环境下完成:最终的硬软件集成测试则不得不放在 目标环境下,通过主机与目标机之间的信息通道,完成 测试控制和信息反馈通信。3I 嵌入式软件的测试方法3.1白盒测试与黑盒测试相结合在白盒测试之后应该对

10、该系统进行黑盒测试。白 盒测试和黑盒测试是动态测试的两种主要方法。白盒 测试的主要测试依据是软件设计。它对软件内部工作 过程的细致检查,允许测试人员利用程序内部的逻辑 结构及有关信息,设计或选择测试用例,对程序所有 逻辑路径进行测试。黑盒测试的主要测试依据是软件 需求。它着眼于软件的外部结构,不考虑程序的逻辑 结构和内部特性,仅依据软件的需求规格说明书,在 软件界面上检查程序的功能是否符合要求闼。3.2静态测试和动态测试。1静态测试(Static Test。对软件文档或程序进行 扫描分析,不运行。人工或借助专用的软件测试工具 评审软件文档或程序。度量程序静态复杂度,检查软件 .184 是否符合

11、编程标准。借以发现编写的程序的不足之处。 2动态测试(DynalIlic Te8t。是另一种基本测试技 术,运行被测代码,观察代码运行时所体现的功能、逻 辑、行为、结构等。3.3嵌入式软件测试在四个阶段上进行嵌入式软件测试在四个阶段圆(单元测试、集成测 试、系统测试、硬件/软件集成测试上进行,前三个阶 段适用于任何软件的测试,硬件,软件集成测试阶段 是嵌入式软件所特有的,目的是验证嵌入式软件与其 所测控的硬件设备能够正确地交互。在测试的各个阶 段,对于嵌入式系统软件的测试,即对主机和目标机 的交叉测试(crosstest,有着通用的策略。1单元测 试。单元测试是指依据详细的设计描述,对每一个功

12、 能相对独立的程序模块进行测试。所有单元级测试都 可以在主机环境上进行,除非少数情况,特别具体指 定了单元测试直接在目标环境进行。车载嵌入式系统 有的类模块功能与目标环境耦合紧密。单元测试就在 目标机上进行。2集成测试。集成测试是指在将单 元测试无误的程序模块集成到软件系统的过程中,对 程序模块间的接口和通讯方面的正确性的检查。在主 机环境上的集成测试的使用,依赖于目标系统的具体 功能有多少。嵌入式系统与目标环境耦合的非常紧 密,在主机环境做集成是不可行的,一般选择在目标 机上进行。3系统测试和硬件/软件集成测试。系统 测试是将通过确认测试的软件作为一个元素,在实际 运行环境中,与计算机硬件、

13、外设、某些支持软件、数 据和人员等元素结合在一起,对整个系统进行的测 试。车载嵌入式软件的所有的系统测试和硬件/软件 集成测试都在目标环境下执行。4结束语作为保证软件质量的一种重要手段,软件测试是 必不可少的。随着计算机技术的发展和人们对软件质 量的要求的不断提高,软件测试必将受到更加广泛的 关注和推广。软件测试不是一项简单的工作,要做好 这项工作必须转变对软件测试的错误认识.有效改善 软件测试的各个环节。软件测试的方法不是孤立的。 所以应深刻理解测试理论,熟练掌握测试方法。综合利 用各方法。不断推进软件测试技术的发展与完善。 参考文献1奚雪峰.嵌入式软件测试技术研究【D】.南京:东南大学,

14、2004:1318.2官云战.软件测试【M】.北京:国防工业出版社,2005:4556. 3曲朝阳,刘志颖.软件测试技术【M】.北京:中国水利水电出 版社.2006:143218. 嵌入式系统软件测试的研究作者:秦春燕 , 姚竹亭作者单位:中北大学信息与通信工程学院,山西,太原,030051相似文献(10条1.学位论文 赵静 基于ARM-Linux的嵌入式系统软件测试研究与应用 2008随着人们对软件产品质量要求的不断提高,软件测试技术得到越来越多的重视和应用。本文深入研究嵌入式软件的测试技术,并将研究成果应用到测 试实践中。论文的主要工作有: 嵌入式软件作为一种特殊的软件,符合软件的大多数特

15、征,要研究嵌入式软件测试就必须先了解软件测试。本文研 究了软件测试基本理论和通用测试技术,对当前国内外软件测试研究现状和热点做了综合分析,为下一步研究工作打下了测试理论基础。同时,针对嵌入式 系统软件的特点,研究了针对于嵌入式系统的软件测试技术,分析了嵌入式系统软件的特征及测试要求。 构建了针对嵌入式系统软件测试的完备的 测试策略是本文的重点之一。它旨在建立符合嵌入式系统软件特性的测试策略。包括测试模型的建立、单元测试、软件集成测试、软件与硬件集成测试 、系统测试、确认测试及回归测试。通过对嵌入式系统软件测试的研究,实现了对嵌入式系统软件测试策略的优化。 在对建立嵌入式系统软件测试 环境的研究

16、中,应用了交叉开发测试环境的概念并研究了基于驻留监控软件、指令集模拟器以及基于JTAG的调试代理的交叉测试方法。最后搭建了基于 ARM-Linux的嵌入式系统软件测试环境。 依据嵌入式系统软件测试的策略并根据语言学习系统的特点进行了有针对性的测试。在针对语言学习系统 进行的软件测试设计和测试实施全过程中,验证了所提出的测试策略和测试模型,确保语言学习系统的软件质量的同时提高了测试效率。3.学位论文 徐柯 嵌入式软件测试的研究 2006嵌入式系统在人类生活中发挥着重要的作用,包括飞行控制器这样的控制系统,以及洗衣机这样的家用电器。日前,嵌入式系统中软件的比重越来 越大,也越来越复杂,保证嵌入式软

17、件的可靠性正面临严峻的挑战。大多数软件测试方法都可以直接或间接地用于嵌入式软件的测试,但是由于操作系 统的实时和嵌入式特性,嵌入式软件测试也面临一些特殊的问题。 嵌入式软件作为一种特殊的软件,它也符合软件的大多数特征,要研究嵌入式 软件测试就必须先了解软件测试。本文作者从软件测试着手,先介绍软件测试的基本理论基本概念,研究软件测试的方法,并引入嵌入式系统的概念 ,分析在嵌入式系统下软件的独特性,从而引出嵌入式软件测试。这是本论文的重点。作者将着重介绍嵌入式软件测试的相关知识,分析嵌入式软件测 试的重点及难点,寻求解决办法,探索嵌入式软件测试的策略。 嵌入式软件测试是近年来软件测试业新兴的研究课

18、题,本文在介绍软件测试及嵌 入式软件理论的基础上,还以某防火墙驱动程序的测试为例,介绍了嵌入式软件的一些实际测试方法。 1.研究软件测试。在这部分,从分析软件 测试的现状着手,作者对软件测试的相关知识作了全面的介绍,包括:软件测试概念、软件测试的种种误区、软件测试的目的和意义,软件测试的各种 分类等。 2.介绍嵌入式系统。作为嵌入式软件及测试代码的开发和运行平台,要测试嵌入式软件,这是必须了解的知识。在这里,作者介绍嵌入 式系统的历史,探索嵌入式系统的发展道路,解释嵌入式系统的定义,分析了嵌入式系统的特点。 3.分析嵌入式软件测试。作为本论文的重点 ,作者从嵌入式软件测试的环境着手分析嵌入式软

19、件测试的特殊性,寻找嵌入式软件测试的重点,发现嵌入式软件测试的难点,探索嵌入式软件测试的 策略。 4.详细介绍嵌入式软件测试。该部分,作者将按照单元测试、集成测试、系统测试的分类方式,以某防火墙芯片驱动程序的测试为例,详 细介绍嵌入式软件测试的具体办法,包括:功能测试、边界值测试、覆盖率测试、内存检测等。4.会议论文 肖力田 . 顾明 . 孙家广 PLC嵌入式软件测试的适应性分析 2007针对航天发射场PLC嵌入式软件测试,总结了现有嵌入式软件测试的研究,具体分析了静态测试与验证、真实测试、硬件检测器测试、插装测试和仿真 环境测试的技术,对PLC嵌入式软件测试的适应性进行了分析,也分析了其中存

20、在的问题等。5.学位论文 刘志俊 自动测试在嵌入式系统中的应用 2004软件测试作为软件质量保障的重要手段,在整个软件开发过程中占有非常突出的重要位置。大量统计数据表明,软件测试工作量往往占软件开发总 工作量的40%以上。只有将软件测试贯穿到软件开发的各个阶段,才能尽早发现和纠正错误,减少开发费用,提高软件质量。 本文主要针对软件 工程中的自动化测试技术进行研究,着重讲述了自动测试技术在嵌入式系统项目中的运用和实践。笔者在查阅、参考最新的软件测试文献资料的基础上 ,论述了软件测试的基础理论以及一些基本的软件测试技术,分析了国内外软件测试技术的发展及现状,进一步对手工测试与自动化测试的不同特点做

21、 了分析和比较。结合澳大利亚Madisent公司先进的自动化测试工具MTS系统。对HP的计算器系例项目运用实际情况,并根据测试经验,研究总结了了软件 工程中的自动测试在嵌入式系统中开发的作用。文章最后还列举了一些近期出现的具有代表性的自动化测试工具。6.学位论文 范黎明 嵌入式系统智能测试方法研究 2006进入后PC时代,计算机技术已渗透到各个领域,嵌入式系统将成为未来社会计算机应用的主流,出现在社会生产、生活的各个领域,对人类的影响 日益严重。嵌入式系统的质量和可靠性会直接影响人们的日常生产、生活。目前对于提高嵌入式系统软件质量和可靠性的理论研究越来越多,但由于软 件的特殊性,尤其是嵌入式系

22、统的特殊性,目前工程实用的理论和技术还不够成熟。作为提高软件的质量和可靠性的方法,软件测试无论在软件工程的 理论上还是在实践中都有着重大的意义,成为目前研究的热点。 本文研究重点内容是嵌入式系统测试自动化和嵌入式系统可靠性测试和评估。研 究如何通过建立测试平台集成各种测试方法以提高测试效率,并实现对软件的可靠性的定量评估。 论文主要内容包括两个部分,第一部分包括一 、二、三章。第一章背景介绍后,从软件工程角度介绍了目前提高嵌入式系统可靠性和质量的方法,然后叙述了目前软件测试在提高质量和可靠性上的 作用;第二章着重研究通用软件的软件测试的基本概念和基本原理,通用软件可靠性测试方法和可靠性评估的方

23、法;第三章在描述了嵌入式系统的概念 、特点和开发特点后,着重研究了嵌入式系统测试的现状、重点研究方向、研究内容、嵌入式系统可靠性测试和可靠性评估的特点等。 第二部分 是第四、五章,是本论文的重点内容,第四章首先构思了智能测试平台的总体框架设计以及各个模块之间的连接方式,对各模块进行了简单的介绍后 ,开始研究开发一个针对单片机8051嵌入式系统测试平台的工程实例。描述整体框架后,详细介绍了将涉及到的一些基本理论应用到这个嵌入式系统测 试平台的过程和方法。最后简要地描述了测试平台在嵌入式系统开发中的使用过程和使用方法。第五章结束语介绍了本论文的成果和创新点,并陈述了 不足和未来研究的内容。7.期刊

24、论文 于以序 . 何艳敏 . 左雪梅 . 王陈 实时嵌入式软件测试研究 -中国测试技术 2004,30(5实时嵌入式软件的应用与开发是当今计算机软件发展领域的一个热点,要保证实时嵌入式软件的质量是非常重要的.本文首先分析了实时嵌入式软件 的特点,接着分析了实时嵌入式软件测试的总体结构和宿主机及目标机的体系结构,探讨了脚本语言及其解释器,最后介绍测试结果分析工具和测试报告生 成.8.学位论文 刘晓明 基于构件的嵌入式软件测试的研究 2008随着嵌入式计算机的使用日益广泛,嵌入式软件的测试工作变得越来越重要。测试工作中的一个核心问题是测试的充分性问题。即选择什么测试策 略,什么时间停止测试能够保证

25、嵌入式软件的可靠应用。本文分析研究了嵌入式软件测试的特点、分类方法和评测办法以及构件测试的特点、分类方法 以及测试中的主要问题。提出了一套适用于嵌入式系统构件测试的策略,并应用这一策略对一个具体的基于构件的嵌入式系统(MMB进行了实践。MMB系统是借鉴了IEC61499定义的功能块的概念和特点,算法内部隐藏,并且提供了标准接口,功能块的接口和实现相互分离的嵌入式软件。从用户的角 度出发,用户是根据MMB的用户手册对MMB进行应用,其关心的是构件是否能满足用户说明书上的构件功能正确性、参数的物理意义完整性。根据嵌入式 软件和软件构件测试的充分性准则;提出了针对MMB系统的构件功能测试准则和参数物

26、理意义完整性测试准则。并依据构件功能测试准则,本论文对MMB系统构件功能进行了完全测试,做了404个功能测试的测试用例。在论文中列举了系统构件、通信构件、任务构件和整型量计算构件和TSO控制器构件 的测试用例。并结合覆盖评测办法,对MMB的构件功能测试覆盖进行了评测。最后提出了基于状态变换的测试方法,把一个组态系统看作一个黑盒子,通 过对其输入的状态组合,测试系统的状态和输出值。 由于MMB系统开发方法为应用系统集成,不是传统的系统开发方法,它极大地提高了系统设计 的效率和准确性,并且也极大的节省了系统开发的时间。本文最后基于构件的嵌入式软件系统测试做了总结,并指出了对MMB系统参数测试开发完全自动 化的方向。9.学位论文 帅志飞 基于嵌入式系统的车载测控系统测试技术研究 2007软件测试是软件质量保证的关键步骤,是软件工程研究领域的重要内容,随着软件技术的发展而不断进步。在嵌入式软件技术领域,目标系统的应 用日趋复杂,硬件的发展日益稳定,软件故障却R益突出,嵌入式软件的质量逐渐引起人们的重视。对嵌入式系统的软件测试这一研究课题具有紧迫性与 必要性,同时也具有重要的科研意义与经济价值。 本文课题源自国家863高速磁浮交通技术重大专项(项目编号2005AA505101-503,针对我国自行 研发的高速磁浮列车车载监控网络软件,设计开发确保其正确、可靠和有效工