實(shí)時(shí)嵌入式軟件測試工具的研究

1、引言
　

在國內(nèi)，目前大型的軟件工程中大都使用國外的軟件測試平臺(tái)，我們?cè)跍y試工程中使用法國的LOGISCOPE測試平臺(tái)對(duì)C語言開發(fā)的實(shí)時(shí)嵌入式軟件進(jìn)行測試。

由于實(shí)時(shí)嵌入式軟件主要是對(duì)外部接口設(shè)備進(jìn)行控制，而被送檢的軟件需要大量不同的硬件環(huán)境，在進(jìn)行測試時(shí)，由于無法建立大量不同的接口設(shè)備的硬件仿真環(huán)境，每當(dāng)執(zhí)行輸入輸出指令時(shí)，程序便無法繼續(xù)運(yùn)行，因此，測試軟件無法完整地覆蓋整個(gè)程序的各個(gè)分支和語句。同時(shí)，被測試軟件常常需要多個(gè)模塊同時(shí)對(duì)某個(gè)外設(shè)進(jìn)行共同測試，需要通過網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行集中測試。

為了完成對(duì)各種實(shí)時(shí)嵌入式軟件的測試工作，我們研制開發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)的接口設(shè)備的軟件仿真環(huán)境，使得用戶程序運(yùn)行時(shí)不再需要真正的接口硬件設(shè)備，而是與仿真軟件進(jìn)行通訊，交換數(shù)據(jù)，從而使得被測程序在脫離硬件的環(huán)境中順利運(yùn)行。本課題主要解決C語言和匯編語言混合編程中，把所有原來控制外設(shè)的輸入輸出指令都修改成與仿真軟件進(jìn)行通信的函數(shù)，同時(shí)，把原來由硬件觸發(fā)的中斷處理功能轉(zhuǎn)由軟件觸發(fā)，以及通過網(wǎng)絡(luò)環(huán)境完成多模塊的集中測試。

本課題的意義在于建成一種通用的方法，使得不同軟件開發(fā)的程序都能夠使用這些功能模塊與接口仿真軟件進(jìn)行通信，從而順利地進(jìn)行軟件測試。

被測軟件的運(yùn)行環(huán)境絕大多數(shù)是基于DOS的，在仿真環(huán)境下進(jìn)行測試時(shí)，由于原來的硬件環(huán)境不再存在，因此要求對(duì)被測軟件進(jìn)行相應(yīng)的修改，使其在一個(gè)新的系統(tǒng)模型當(dāng)中運(yùn)行：原來與硬件進(jìn)行I/O的指令，變成對(duì)仿真軟件通訊動(dòng)態(tài)鏈接庫中函數(shù)的調(diào)用；由硬件觸發(fā)的中斷信號(hào)變成來自仿真軟件的消息；更重要的是，原來由CPU負(fù)責(zé)調(diào)度的中斷服務(wù)函數(shù)必須由新的模型來負(fù)責(zé)（因?yàn)椴辉儆杏布袛嘈盘?hào)），而由于DOS是一個(gè)單任務(wù)的操作系統(tǒng)，系統(tǒng)模型需要解決以下的問題：系統(tǒng)如何在程序運(yùn)行的時(shí)刻檢測到通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)過來的“中斷信號(hào)”，如何中斷當(dāng)前的程序，去執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)函數(shù)，如何具有中斷嵌套的功能。

基于以上要求，系統(tǒng)模型采用以下兩種：

1、基于DOS的多任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)模型
2、基于Windows多線程環(huán)境的系統(tǒng)模型

3．基于DOS環(huán)境的多任務(wù)調(diào)度模型

2.1實(shí)現(xiàn)原理

想要在DOS環(huán)境下實(shí)現(xiàn)多任務(wù)調(diào)度，必須使每個(gè)任務(wù)具有自己的堆棧。首先，棧用來實(shí)現(xiàn)任務(wù)切換，其次，它用來存貯任務(wù)的局部變量。

任務(wù)的切換是通過調(diào)用一個(gè)子程序來實(shí)現(xiàn)的，該子程序?qū)⒍褩Ｖ羔樣稍瓉碇赶蚶先蝿?wù)的堆棧置為指向新任務(wù)的堆棧。程序返回時(shí)，新的任務(wù)指令指針（IP）就從棧中彈出。新任務(wù)就開始自動(dòng)開始執(zhí)行。

這個(gè)負(fù)責(zé)調(diào)度的子程序是通過時(shí)鐘中斷來定期觸發(fā)的。當(dāng)產(chǎn)生時(shí)鐘中斷時(shí)，需要做兩件事情。首先，將標(biāo)志（Flags）寄存器的內(nèi)容壓入棧中，其次，緊跟在指令指針（IP）之后，將CS（代碼段）也壓入棧中。最后，將中斷服務(wù)子程序的段地址裝入CS寄存器中,將偏址裝入IP寄存器中.這樣可以使ISR開始運(yùn)行.中斷返回時(shí)，CS，IP和Flags寄存器的內(nèi)容自動(dòng)彈出。為了實(shí)現(xiàn)任務(wù)的調(diào)度，新的時(shí)鐘中斷服務(wù)函數(shù)要完成兩項(xiàng)工作。首先，它將除了棧指針（SP）和棧段（SS）寄存器之外的所有寄存器的值都存到棧中。（SP和SS的值存在另外的位置）。其次，它改變SS和SP寄存器的值，使它們指向另一個(gè)任務(wù)的堆棧。因此，當(dāng)ISR返回時(shí)，新的任務(wù)的堆棧被彈出到各寄存器中，這使得機(jī)器的狀態(tài)是針對(duì)新的任務(wù)的。由于IP中也是彈出的寄存器的值，因此新任務(wù)就開始執(zhí)行。

在任務(wù)運(yùn)行前，它必須按一定方式使堆棧初始化，這樣使得當(dāng)?shù)谝粋€(gè)時(shí)間片到來時(shí)，從棧中彈出的值能夠使該任務(wù)從頭開始運(yùn)行。因此，任務(wù)的堆棧必須初始化并存放正確的寄存器值，同時(shí)指令指針也必須指向程序中的第一條指令。

2.2調(diào)度內(nèi)核實(shí)現(xiàn)所用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

interrupt 類型

當(dāng)說明一個(gè)函數(shù)為interrupt類型時(shí)，它告訴編譯器自動(dòng)保存所有寄存器（sp和ss除外）的值，并且IRET指令終止該函數(shù)。每當(dāng)進(jìn)入到interrupt函數(shù)時(shí)，執(zhí)行下列指令：

push ax, push bx, push cx,

push dx, push es, push ds

push si, push di, push bp

發(fā)生中斷時(shí)，CPU自動(dòng)將Flags，cs和IP寄存器壓棧。我們將利用interrupt函數(shù)的棧的安排方式對(duì)要執(zhí)行的任務(wù)的堆棧進(jìn)行初始化。