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嵌入式軟件測試淺談

嵌入式軟件測試與普通軟件測試的目的一樣，都是為了發(fā)現(xiàn)軟件缺陷，而后修正缺陷以提高軟件的可靠性。嵌入式系統(tǒng)安全性的失效可能會導(dǎo)致災(zāi)難性后果，即使非安全性失效，由于其應(yīng)用場合特殊也會導(dǎo)致重大經(jīng)濟損失。因此，往往嵌入式軟件對可靠性的要求比普通軟件高。這就要求對嵌入式軟件進行嚴格的測試、確認和驗證，以提高產(chǎn)品的可靠性。

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不過由于嵌入式軟件的多樣性，基于的操作系統(tǒng)，使用的開發(fā)環(huán)境，微控制器都是日益繁多，完整規(guī)范的測試實現(xiàn)起來比較困難，一般企業(yè)都是直接進行系統(tǒng)測試。單元測試，集成測試由于測試執(zhí)行的運行環(huán)境建立困難，執(zhí)行效率低下，或者維護困難就往往被忽略。

實際上，只要時間上做好安排，確立測試方案，根據(jù)情況建立單元測試環(huán)境，還是可以順利實施單元測試，盡早發(fā)現(xiàn)軟件缺陷，整體上獲得時效，提高了系統(tǒng)可靠性。文中筆者就根據(jù)多年工作實踐，將嵌入式軟件單元測試相關(guān)的一些經(jīng)驗與大家分享，同時拋磚引玉。

測試環(huán)境

單元測試首先需要動態(tài)運行代碼的環(huán)境，嵌入式軟件開發(fā)環(huán)境往往是交叉開發(fā)環(huán)境，我們希望將代碼移植到開發(fā)主機上運行（比如Windows系統(tǒng)），這樣做有幾個好處：

1 可以利用高速的主機提高代碼運行效率；

2 有利于測試管理，便于測試用例輸入和形成測試結(jié)果報表和維護；

3 充分利用Windows系統(tǒng)的測試工具，實現(xiàn)自動化測試。

不過移植代碼至Windows系統(tǒng)需要將嵌入式軟件的API都移植到Windows，形成虛擬系統(tǒng)接口層，這種方法往往是長期使用這一嵌入式系統(tǒng)，一勞永逸的長遠性方案。

當(dāng)然還可以通過購買使用一些商用的工具，比如CodeTest，VcTester，使用這些工具在嵌入式系統(tǒng)上直接開展單元測試工作。

這兩種方案對于一些中小企業(yè)來說，由于不愿投入這么大人力物力，不能建立長期有效的開發(fā)方案而無法實施。對于這種條件還可以采用一種投入較小的短時方案，直接在程序中加入測試代碼，直接在目標板上運行查看結(jié)果，測試用例也可以直接在代碼中，或者通過接口從主機獲得測試輸入及輸出測試結(jié)果。這一方案對于測試硬件驅(qū)動也是相當(dāng)適用的，比如測試某設(shè)備讀寫做了以下c語言代碼(詳見本刊網(wǎng)站)：

在實際平臺上運行該代碼執(zhí)行測試，這種方法主要用于單元的功能測試。雖然需要在單元測試階段編寫額外的代碼，但是由上面例子可見，被測單元接口定義清晰，測試代碼很容易完成，至于測試用例的編寫是無法避免的。正式發(fā)布代碼時通過條件編譯將這些代碼屏蔽即可。

測試策略 

從測試效果上看，當(dāng)然是花費越多的時間、人力，發(fā)現(xiàn)的問題越多，產(chǎn)品的質(zhì)量控制得更好。但實際上，徹底做好軟件單元測試幾乎是不可能的，我們需要綜合考慮成本和效率，這是實際產(chǎn)品開發(fā)中經(jīng)常遇到的問題，都面對這樣兩難的境地——上市時間延誤而沒有及時占領(lǐng)市場；或是時間上搶先，不過測試不充分導(dǎo)致出廠的產(chǎn)品質(zhì)量不高。如果測試時間不充足，如何在限定時間內(nèi)更好地完成測試工作呢？

1 我們需要強調(diào)對隱藏缺陷多的模塊進行測試：問題是怎么在測試計劃之前確定哪些模塊缺陷多，容易出錯呢？根據(jù)經(jīng)驗，出錯率大的地方往往是以下幾種情況：

1）時間壓力大的情況下完成的模塊；

2）經(jīng)驗不足的員工編寫的模塊；

3）前期發(fā)現(xiàn)過大量bug的模塊；

4）接口關(guān)系復(fù)雜的模塊；

5）技術(shù)難度大，處于行業(yè)領(lǐng)先地位的模塊；

6）從未做過測試或缺乏底層測試的模塊。

2 對于重要的模塊加強測試：“重要”這個概念在這里往往也不是輕易評估的，實際實施中應(yīng)該需要測試評審小組商議決定。這里就根據(jù)經(jīng)驗列出以下幾點作為參考：

1）和安全相關(guān)的模塊，比如產(chǎn)生輻射，高溫，高壓等威脅人身安全的模塊，這是最為關(guān)鍵的一點；

2）從經(jīng)濟利益角度考慮，出現(xiàn)故障將造成較大經(jīng)濟損失的模塊；

3）從使用角度看，用戶操作的模塊優(yōu)先級要高于服務(wù)操作模塊，因為用戶的優(yōu)先級高于客服人員；

4）基本功能模塊優(yōu)先級高于擴展功能模塊，試想基本功能都不能使用，那擴展功能豈不是空中樓閣；

5）執(zhí)行概率高的模塊，因為執(zhí)行概率高的代碼在運行中暴露缺陷的幾率也大。

編碼注意事項 

以上是從測試角度討論如何建立單元測試執(zhí)行環(huán)境的幾種方案和測試策略的制定，不過，為單元測試的實施奠定堅實的基礎(chǔ)的還是良好的程序設(shè)計。接下來從代碼編寫角度列舉提高嵌入式軟件的可測性的幾點經(jīng)驗教訓(xùn)：

1 與硬件設(shè)備操作相關(guān)的需要與硬件操作無關(guān)的代碼分離，這樣與硬件操作相關(guān)的驅(qū)動代碼可以獨立在目標板上測試，當(dāng)然邏輯簡單也可不作測試；大部分與硬件操作無關(guān)的代碼就容易實現(xiàn)跨平臺移植測試。

2 中斷響應(yīng)函數(shù)功能盡量簡單，這是因為中斷響應(yīng)相對不好測試，如果代碼復(fù)雜，也不易定位錯誤，因為很多的開發(fā)環(huán)境或操作系統(tǒng)難以支持中斷響應(yīng)函數(shù)的斷點調(diào)試。

3 系統(tǒng)調(diào)用及操作系統(tǒng)相關(guān)的操作做到與應(yīng)用層分離，可以通過中間函數(shù)實現(xiàn)，比如虛擬操作系統(tǒng)函數(shù)，這樣跨平臺移植測試的時候只需將這些中間層函數(shù)修改就可以實現(xiàn)。

4對數(shù)據(jù)類型的差異性也可通過宏定義來實現(xiàn)統(tǒng)一，對于庫文件的差異也通過宏定義來實現(xiàn)上層代碼的一致性。

5 使用靜態(tài)代碼檢測工具，比如PC-Lint，以盡早發(fā)現(xiàn)代碼缺陷。PC-Lint是在代碼產(chǎn)生初期靜態(tài)查找代碼缺陷，更有利用錯誤定位和修改，因為軟件開發(fā)階段越早發(fā)現(xiàn)問題，解決問題花費的代價越小。因此，一般應(yīng)該是靜態(tài)檢查通過后再實施動態(tài)測試。

嵌入式軟件單元測試也是基于普通軟件單元測試的理論，仍需遵守，以上是對嵌入式軟件單元測試特別之處的經(jīng)驗總結(jié)，希望能對初涉嵌入式軟件開發(fā)的朋友有所幫助，重視軟件質(zhì)量，提高嵌入式系統(tǒng)的可靠性。

 
 
 
      
  
  
  1. {     
    2.   
  
  
  2. typedef struct _TEST_CASE // 測試用例結(jié)構(gòu)體     
    3.   
  
  
  3. {     
    4.   
  
  
  4. UINT8* pBuf; //讀寫緩沖區(qū)指針     
    5.   
  
  
  5. int len; //讀寫數(shù)據(jù)長度     
    6.   
  
  
  6. STATUS result; // 測試結(jié)果，OK或ERROR     
    7.   
  
  
  7. } TESTCASE;     
    8.   
  
  
  8. #define TEST_NUM 4 // 測試用例數(shù)     
    9.   
  
  
  9. UINT8* rBuf;     
    10.   
  
  
  10. TESTCASE testCase[TEST_NUM]={     
    11.   
  
  
  11. {0,DATA_MAX_LEN+1,ERROR}, // DATA_MAX_LEN指允許讀寫的***長度     
    12.   
  
  
  12. {"a",1,OK},     
    13.   
  
  
  13. {"12",2,OK},     
    14.   
  
  
  14. {0,DATA_MAX_LEN,OK}     
    15.   
  
  
  15. };     
    16.   
  
  
  16. for (int i=0;i< TEST_NUM;i++)     
    17.   
  
  
  17. {     
    18.   
  
  
  18. if(write(testCase[i].pBuf,testCase[i].len) != testCase[i].result) // 寫測試     
    19.   
  
  
  19. LOG ("test write failed!");     
    20.   
  
  
  20. if(read(rBuf,testCase[i].len) != testCase[i].result) // 讀測試     
    21.   
  
  
  21. LOG ("test read failed! ");     
    22.   
  
  
  22. if(bcmp(testCase[i].pBuf,rBuf,testCase[i].len) != 0) // 比較讀寫數(shù)據(jù)     
    23.   
  
  
  23. LOG ("compare data failed! ");     
    24.   
  
  
  24. }     
    25.   
  
  
  25. }  
    26.

其實大多數(shù)軟件測試方法都可以直接或間接地用于嵌入式軟件的測試，但是由于操作系統(tǒng)的實時和嵌入式特性，嵌入式軟件測試也面臨一些特殊的問題。雖然日前已經(jīng)有一些針對嵌入式軟件的測試和調(diào)試工具，但是在有些方面仍存在不足，包括許多任務(wù)操作系統(tǒng)的并發(fā)、非侵入式的測試和凋試、嵌入式系統(tǒng)的軟件抽象等。對于嵌入式軟件測試技術(shù)的研究人選測試工具有待開發(fā)，仍須要做很多進一步的工作。

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當(dāng)前名稱：嵌入式軟件測試淺談
文章源于：http://www.dlmjj.cn/article/coiicdc.html