嵌入式軟件軟硬件集成測(cè)試過(guò)程研究

引言

　　軟件質(zhì)量即業(yè)務(wù)生命。軟件測(cè)試項(xiàng)目已經(jīng)變得比以往任何時(shí)候都復(fù)雜和困難。1979年，Glenford Myers在《The Art of Software Testing》一書中提出“測(cè)試的目的是證偽”這一概念，推翻了過(guò)去“為表明軟件正確而進(jìn)行測(cè)試”的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，為軟件測(cè)試的發(fā)展指出了方向，軟件測(cè)試的理論、方法在之后得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。但是，目前中國(guó)許多軟件企業(yè)仍存在著“重開發(fā)、輕測(cè)試”的傾向，從而造成軟件產(chǎn)品的質(zhì)量問題日漸突出。因此，如何制定有效的軟件測(cè)試過(guò)程、保障軟件業(yè)的健康化發(fā)展，已成為當(dāng)務(wù)之急。

　　嵌入式軟件作為軟件家族中重要的分支，在當(dāng)今人民生活和國(guó)防事業(yè)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，由于嵌入式軟件自身軟硬件結(jié)合的復(fù)雜性、其質(zhì)量的重要性，也造就了其軟件測(cè)試的特殊性，那就是在執(zhí)行正常軟件測(cè)試的單元測(cè)試、集成測(cè)試、配置項(xiàng)測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試的過(guò)程中，還要考慮到軟件與硬件的兼容問題，即需要進(jìn)行軟、硬件集成測(cè)試。本文將重點(diǎn)研究嵌入式軟件與硬件集成時(shí)的測(cè)試過(guò)程。

　　根據(jù)筆者在嵌入式軟件測(cè)試工作過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)，歸納提出了軟硬件集成測(cè)試過(guò)程，同時(shí)結(jié)合當(dāng)前軟件測(cè)試?yán)碚撉把刂R(shí)，把該測(cè)試過(guò)程進(jìn)行重組和改進(jìn)，并給出了測(cè)試模型，以期嵌入式軟件與硬件集成測(cè)試過(guò)程能夠在實(shí)際中廣泛應(yīng)用。

　　1 、嵌入式軟件測(cè)試基本概念

　　1.1 嵌入式軟件

　　和普通計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一樣，嵌入式系統(tǒng)除了需要硬件結(jié)構(gòu)和配置外，還需要相應(yīng)軟件的支持才能完整地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能。目前，嵌入式系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)通常都采用以實(shí)時(shí)內(nèi)核為基礎(chǔ)的分層體系結(jié)構(gòu)。組成嵌入式系統(tǒng)的軟件大致可分為如下幾層：

　　驅(qū)動(dòng)層(硬件抽象層)：驅(qū)動(dòng)層是最靠近硬件的一層，它屬于最底層的軟件，直接和硬件打交道，它為操作系統(tǒng)內(nèi)核和應(yīng)用提供使用硬件的接口即驅(qū)動(dòng)的支持。

　　操作系統(tǒng)層(實(shí)時(shí)內(nèi)核層)：該層的主要功能是協(xié)助最頂層的應(yīng)用層更好地進(jìn)行任務(wù)的調(diào)度、消息管理和異常處理等工作，由于該層的支持，特別是實(shí)時(shí)內(nèi)核的作用，大大地減輕了嵌入式軟件開發(fā)人員開發(fā)嵌入式軟件的難度，同時(shí)也縮短了嵌入式軟件的開發(fā)周期。

　　應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)支持層：嵌入式應(yīng)用軟件的實(shí)現(xiàn)需要編程語(yǔ)言的支持。目前，應(yīng)用于嵌入式軟件編程語(yǔ)言主要有面向過(guò)程的語(yǔ)言C和面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言C++、ADA等，應(yīng)用這些語(yǔ)言開發(fā)的應(yīng)用程序在嵌入式系統(tǒng)中運(yùn)行時(shí)都需要相應(yīng)的編譯器或解釋器的支持，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的機(jī)器碼，才能在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序?qū)?yīng)的功能。

　　應(yīng)用層：應(yīng)用層軟件主要由多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的應(yīng)用任務(wù)組成，每個(gè)應(yīng)用任務(wù)完成特定的工作，如計(jì)算任務(wù)和通信任務(wù)等，各個(gè)任務(wù)的運(yùn)行由操作系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度。

　　1.2 測(cè)試用語(yǔ)

　　嵌入式軟件(Embedded Software)：嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的軟件，其與硬件聯(lián)系緊密，并且通常要求強(qiáng)實(shí)時(shí)性。

　　測(cè)試環(huán)境(TeST EnvirONment)：執(zhí)行測(cè)試程序所需要的硬件平臺(tái)和軟件資源構(gòu)成的環(huán)境。

　　測(cè)試用例(Test Case)：為測(cè)試項(xiàng)規(guī)定輸入、預(yù)期結(jié)果和一組執(zhí)行條件的文檔。

　　測(cè)試程序(Test Procedure)：執(zhí)行測(cè)試用例的程序形式，其執(zhí)行需要相應(yīng)測(cè)試環(huán)境的支持。

　　問題描述報(bào)告(Problem DescripTIon Report)：對(duì)軟件測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問題的簡(jiǎn)要描述。

　　更改的判定條件覆蓋(Modified Condition/Decision Coverage, MC/DC)：對(duì)設(shè)計(jì)足夠多的測(cè)試用例，使得判定中每個(gè)條件的所有可能結(jié)果至少出現(xiàn)一次，每個(gè)判定本身的所有可能結(jié)果也至少出現(xiàn)一次，每個(gè)入口點(diǎn)和出口點(diǎn)至少要喚醒一次，并且每個(gè)條件都顯示能單獨(dú)影響判定結(jié)果。

　　圖1 嵌入式軟件軟硬件集成測(cè)試過(guò)程

　　2 、 軟硬件集成測(cè)試過(guò)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。

　　2.1 嵌入式軟件測(cè)試過(guò)程

　　軟件開發(fā)人員在開發(fā)過(guò)程中，一般遵循如下步驟：

　?、?系統(tǒng)軟硬件功能劃分，形成軟、硬件研制任務(wù)書。

　?、?系統(tǒng)軟件需求分析。

　?、?系統(tǒng)軟件概要設(shè)計(jì)。