探討嵌入式系統的應用

　　摘要：得益于信息技術(shù)的快速發(fā)展，計算機軟硬件方面都取得較大的進(jìn)步。當前，計算機硬件的發(fā)展不斷趨于穩定，但軟件方面還是時(shí)有故障發(fā)生。因此對軟件測試工作還應該進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。嵌入式系統的應用不斷擴大，開(kāi)發(fā)技術(shù)也在不斷成熟，這種方式對計算機軟件的發(fā)展大有裨益。但實(shí)際進(jìn)行嵌入式軟件測試時(shí)，存在一定的難度，因此需要采取一定的措施改善測試情況。

　　關(guān)鍵詞：嵌入式系統；軟件測試；嵌入式軟件測試

　　中圖分類(lèi)號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）08-0214-02

　　計算機技術(shù)的不斷發(fā)展帶動(dòng)軟件功能的不斷強大，市場(chǎng)對軟件的需要越來(lái)越高。實(shí)際上，計算機軟件的發(fā)展與市場(chǎng)需要存在一定的不同步現象，導致用戶(hù)使用過(guò)程中存在一定的故障，這些故障嚴重時(shí)會(huì )造成嚴重的經(jīng)濟損失。因此改善軟件質(zhì)量是計算機領(lǐng)域的重要工作。嵌入式軟件由于自身的特點(diǎn)，被應用到軍用設備中，因此對其進(jìn)行研究，并做好相關(guān)的測試工作對于發(fā)展軟件工程具有重要現實(shí)意義。

　　1 嵌入式軟件特點(diǎn)

　　研究嵌入式軟件的特點(diǎn)應該從嵌入式系統開(kāi)始了解，通常在嵌入式系統的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，需要進(jìn)行軟硬件的獨立開(kāi)發(fā)。硬件部分的開(kāi)發(fā)會(huì )形成裸機平臺，軟件部分則需要進(jìn)行獨立單元、獨立部分以及配置項的編程工作。在硬件平臺測試通過(guò)以后，才能將相應的軟件在硬件平臺上進(jìn)行集成，并開(kāi)展各種功能和性能的調試工作。

　　嵌入式系統開(kāi)發(fā)時(shí)，底層驅動(dòng)程序、操作系統以及應用程序之間存在一定的關(guān)聯(lián)，不能將三者獨立進(jìn)行開(kāi)發(fā)。通常根據需要還會(huì )對其進(jìn)行一定的綜合以滿(mǎn)足開(kāi)發(fā)的需要。嵌入式系統的開(kāi)發(fā)過(guò)程實(shí)際上是軟硬件之間相互協(xié)調、相互反饋、相互測試的過(guò)程，系統的功能和性能也會(huì )在測試的過(guò)程中得到體現。嵌入式系統開(kāi)發(fā)過(guò)程中，軟件開(kāi)發(fā)對硬件具有較強的依賴(lài)性，因此在進(jìn)行軟件測試時(shí)，應該跟硬件進(jìn)行結合以保證測試效果[1]。

　　通常情況下，嵌入式軟件缺乏繼承性，因此需要保證跟硬件之間形成一對一的關(guān)系。硬件在不斷的發(fā)展升級過(guò)程中，軟件也需要不斷開(kāi)發(fā)滿(mǎn)足硬件的需要。這種情況會(huì )造成軟件編程的工作量加大，繼承性較差。除此之外，硬件的更新速度本身就比較快，因此容易出現軟硬件不匹配的情況。因此在實(shí)際測試過(guò)程中需要兩者之間相互協(xié)調，才能確定最終的功能和性能指標。

　　2 軟件測試過(guò)程中遇到的問(wèn)題

　　軟件測試工作對于保證軟件的功能和質(zhì)量具有重要作用，對于軟件而言，測試工作開(kāi)始的越早，對質(zhì)量的控制情況越好。傳統的軟件測試主要包括單元測試、部件測試、配置項測試以及系統集成測試四個(gè)部分。這種測試方式適用于脫離軟硬件平臺的測試，對于嵌入式軟件的測試，會(huì )出現一定的問(wèn)題：

　�。�1）嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，產(chǎn)品的功能和性能通過(guò)軟硬件的結合發(fā)揮作用。在實(shí)際測試工作中，需要進(jìn)行一定的調整工作，這種調整實(shí)際上是對軟硬件的一種協(xié)調。但在軟件測試中，通常會(huì )采用預防為主的理念，這就跟嵌入式軟件的測試發(fā)生了沖突，因此在實(shí)際進(jìn)行測試時(shí)應該做好調整工作。

　�。�2）對軟件進(jìn)行重大修改或者新研發(fā)設備的測試過(guò)程中，由于算法、功能和性能上脫離實(shí)際平臺，因此需要進(jìn)行進(jìn)一步的驗證工作[2]。在C3I等控制軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，設備與指控中心是獨立開(kāi)發(fā)的，經(jīng)常會(huì )出現接口協(xié)議沖突問(wèn)題，因此系統在調試過(guò)程中需要進(jìn)行較大改動(dòng)，這樣對于早期版本進(jìn)行測試對軟件的實(shí)際質(zhì)量作用不大。

　�。�3）軟件測試中的單元測試、部件測試、配置項測試、系統集成測試等，都會(huì )包含功能測試和性能測試工作。但在嵌入式軟件的測試過(guò)程中由于缺乏測試平臺，導致功能和性能上的測試難以實(shí)現，形成了諸多矛盾。

　　嵌入式軟件在測試過(guò)程中出現的種種矛盾導致軟件測試工作難以開(kāi)展。一方面軟件的單元測試、部件測試以及配置項測試需要跟硬件進(jìn)行結合才能開(kāi)展調試工作；另一方面這些部分的測試由于沒(méi)有裝入硬件平臺進(jìn)行實(shí)際測試，因此無(wú)法確定是否符合相關(guān)的匹配要求，完成最終的測試工作。

　　3 嵌入式軟件測試的基本方法

　　嵌入式系統以計算機技術(shù)為基礎，以應用為中心，軟硬件可以進(jìn)行調整。嵌入式系統的軟硬件功能聯(lián)系緊密，不能單獨完成測試工作，因此嵌入式軟件測試相比于PC系統軟件測試難度更高。嵌入式軟件系統測試具有以下特點(diǎn)：

　�。�1）測試軟件功能對硬件功能依賴(lài)性強，難以快速定位軟硬件錯誤；

　�。�2）使用編碼難以完成強壯性測試、可知性測試；

　�。�3）在交叉測試平臺上的測試用例、測試結果上載難度較大；

　�。�4）由于消息系統測試具有一定的復雜性，因此線(xiàn)程、任務(wù)、子系統之間的交互，并發(fā)、容錯和對時(shí)間的要求都較高；

　�。�5）嵌入式軟件系統的重要特征還體現在性能測試、確定性能瓶頸困難；

　�。�6）由于測試過(guò)程中需要考慮的因素較多，難以實(shí)施測試自動(dòng)化技術(shù)。軟件測試在工程開(kāi)發(fā)上，本身投入較大，成本較高。嵌入式軟件測試系統由于自身的復雜性和綜合性，相應的成本會(huì )持續擴大[3]。

　　綜合以上嵌入式軟件系統測試的特點(diǎn)，常用的測試方式主要有全數字模擬測試與交叉測試兩種，接下來(lái)筆者詳細分析兩種測試技術(shù)。

　　3.1 全數字模擬測試

　　全數字模擬測試是一種利用數學(xué)平臺的方式，可以將嵌入式軟件從系統中分離出來(lái)。通過(guò)對CPU指令、常用芯片、I/O、中斷、時(shí)鐘等模擬器的開(kāi)發(fā)在開(kāi)發(fā)主機平臺（Host）上完成嵌入式軟件的測試。這種測試方式比較簡(jiǎn)單，對于軟件的功能測試具有較好的適用性。但全數字模擬測試方式本身具備一定的局限性，對于不同編程語(yǔ)言完成的軟件需要通過(guò)不同的仿真程序完成測試工作。實(shí)時(shí)性、準確性和通用性都比較差[4]。另外完全搭建測試環(huán)境花花費的成本過(guò)高，因此全數字模擬測試只能作為嵌入式軟件測試的輔助手段。

　　3.2 交叉測試（Host/Target測試）endprint

　　由于高級語(yǔ)言的影響，嵌入式系統的開(kāi)發(fā)環(huán)境和運行環(huán)境存在一定的差異。開(kāi)發(fā)環(huán)境可以視為主機平臺（Host），軟件運行環(huán)境視為目標平臺（Target），這種測試方式又稱(chēng)為HostTarget測試（交叉測試）。在進(jìn)行測試工作時(shí)，利用高級語(yǔ)言的可移植性?xún)?yōu)勢，將與目標環(huán)境無(wú)關(guān)的測試工作移植到PC平臺上完成。在硬件環(huán)境未搭建好之前或者設備工具缺乏的情況下，可以利用常規軟件測試的方式完成測試工作。系統中與硬件相關(guān)的測試工作需要在Target上完成，使用測試工具必須保證支持目標環(huán)境，最終對目標環(huán)境進(jìn)行確認，完成整體的測試工作。這種測試方式適用于高級語(yǔ)言，操作簡(jiǎn)單測試成本較低。缺點(diǎn)是實(shí)時(shí)性較差，并且在目標環(huán)境的測試中需要占用一定的目標資源。

　　4 提高嵌入式軟件測試水平的策略

　　嵌入式軟件的測試技術(shù)還在不斷發(fā)展，通過(guò)對嵌入式軟件系統測試特定以及當前存在問(wèn)題的分析，可以通過(guò)以下幾種措施提高嵌入式軟件測試水平，筆者將其歸納總結如下：

　　4.1 先靜后動(dòng)、從小到大、由黑到白

　�。�1）軟件測試應該先進(jìn)行靜態(tài)測試，然后進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試。測試時(shí)間越早對于質(zhì)量的控制性越高。另外對于嵌入式軟件系統的測試應該做好與硬件的協(xié)調工作。

　�。�2）單元測試完成后再進(jìn)行集成測試，單元測試的效果越好，整體的效率越高。

　�。�3）先進(jìn)行簡(jiǎn)單的黑盒測試再進(jìn)行白盒測試，確定軟件的功能，同時(shí)對程序的覆蓋率進(jìn)行驗證。

　　4.2 重視質(zhì)量分析工作

　　軟件模塊之間的邏輯結構是軟件質(zhì)量的直觀(guān)反映。這種結構性越好，代碼的可靠性越高[5]。結構化測試也是分析代碼質(zhì)量的重要方法。代碼的復雜性和錯誤情況可以通過(guò)結構分析得到改善。

　　4.3 選擇合理的工具完成測試，并加強管理

　　嵌入式軟件系統的測試對工具的要求更高，必要時(shí)需要搭建測試所需要的環(huán)境，提高測試成本，為保證測試效果。具體測試工作中需要選擇合理的工具完成測試工作，降低工作量。同時(shí)還應該對工具進(jìn)行嚴格管理，通過(guò)維護與更新，控制測試成本。

　　5 結語(yǔ)

　　在嵌入式軟件的測試工作中，首先應該遵循預防為主的理念。并按照軟件開(kāi)發(fā)的相關(guān)順序完成對軟件的測試工作。同時(shí)還應該對軟件測試的成本、進(jìn)度、風(fēng)險以及有效性等因素進(jìn)行綜合考慮。當前硬件的集成度不斷提高，軟件的功能越來(lái)越強大，因此對于嵌入式軟件的測試應該增加科研投入，不斷滿(mǎn)足市場(chǎng)需要，提高軟件的質(zhì)量和穩定性。

　　參考文獻

　　[1]王永紅.嵌入式軟件測試技術(shù)探索與分析[J].計算機光盤(pán)軟件與應用，2014，（06）：21.

　　[2]張明英，王曙燕.嵌入式軟件測試方法與策略研究[J].電子世界，2012，（11）：112.

　　[3]呂金和.嵌入式軟件測試[J].軟件導刊，2010，（09）：178-180.

　　[4]郝會(huì )泉，許云超.嵌入式軟件測試的實(shí)踐與研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010，（23）：45.

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