嵌入式软件的测试方法和工具

盒 一般不 在目 侧试 必 标硬件上 进行， 实 方式是 更为 际的 在开发 境中 过硬件 环 通 仿其进 所 行，
以 选取的 洲试工 具应该支持在宿主环垅上的 侧试。 黑盒侧试在某些情况下也称为功能侧试。 这类侧试方法根据软件的用途和外部特征查找 软件缺陷． 不播要了 解程序的内 部结构． 黑ｔ测 试级大 的优势在于不 依旗代妈． 而是从实际 使用的角度 进行侧试。 通过黑盒侧试可以 发现白 盒侧试 发现不了的问 题。因为摇盒侧试与需 求紧密相关， 需求规格说明的 质童会直 接形响侧 试的 给果， 燕盆侧试只能限制在孺求的范困
够正确地交互。
１ Ｈ侧试与黑盒测试 、白 一般来说， 软件侧试有两种墓本的方式， 盒侧试方法和黑盒测试方法， 即白 嵌人式软件
侧试也不例外。
白 盒侧试或羞于代码的侧试检查程序的内部设计，根据派代码的 组织结构查找软件缺 陷． 般要求侧试人员对软件的 一 结构和 作用有详细的了 解．白 试和代码 盒侧 砚盆率密切相关，
行的 前 趋 是 更多 侧 转移 宿 环 中 的 势 把 的 试 到 主 境 进行， 是目 境的 杂 和 性 ．目 但 标环 复 性 独特
不可能完全模拟。 瑰的 侧试内容有 在两个环境中 可以 发现不同的 软件缺陷， ！要的 是对目 标环境和 所选择。 在宿主环境中， 可以 进行逻辑或界面的侧试，其它 非实时 侧 与畏件无关的侧 试。 在棋拟或宿主环境中的侧试消 耗时间 通常相对较少， 调试工具可以更快地完成调试和侧 试任务． 而与定时问皿有关的白 盒侧试、中 断侧试、 硬件接口 侧试只能在目 标环境中 进行。 在软件侧试周期中， 基于目 标的侧试是在较晚的 “ 硬件／ 软件集成侧试” 阶段开始的，如果 不更早地 在模拟环境中进行白盒侧试， 而是等到 “ 硬件／ 软件集成测试” 阶段进行全部的白 盒侧试， 将耗费更多的财力和人力。
‘ 粗盆分析工具 、
在进行白 盒侧试时， 可以使 用代码砚盖分析工具追踪哪 些代码被执行过。分析过程可以 通过插装来完成， 插装可以 是在侧试 环境中 嵌人硬件． 也可以 是在可执行代码中 加人软件． 也可以 是二者相结合。 侧试人员对结果数据加以 总结， 确定哪些代码被执行过， 哪些代码被 遗姗了。 砚盆分析工具一般会提供有关功能砚盖、 代码的执行， 实时代码的 影响 运行过程． 基于硬件的 代码扭益分析工其的 程度要刁 任人 、些， 但是价格一般比 贵， 且限制被侧代码的 较昂 而 数皿。
一、引言
嵌人式系统已 经广泛应用于 人类生活中， 包括消费电子产品、 交通系 统、 工业过程控制 等等。 嵌人式系 软件的 统中 规模和复杂性正在迅速增加， 式软件正在成为信息技术中 嵌人 发 展最快的领域。
嵌人 统的 靠 可 性要求通常比 式系 较高． 性嵌 式系 失 能会导致灾难 后 安全 人 统的 效可 性的
可以 盒 试的 时 在白 侧 同 计算出 侧试的 码扭 率， 证 代 盖 保 月试的 分 把 １ １ 码 侧试 充 性。 ０ 的代 娜 ０
到 是不可能的， 几乎 所以 要选择最重 代码进行白 试。由 要的 盒洲 于严格的安全和可 命性妥求， 嵌人式软件侧试同 非嵌人式软件侧试相比 通常要求更高的代码砚益率。 嵌人式软件，白 对于
软件失效过程。
ｚ 标环 、目 坟侧试和启主环境润试 在嵌人 式软件侧试中，常常要在基于目 侧试和基于 标的 宿主的 测试之间作出折衷。 墓于
， 目的试 耗 多 经 和 间而 于 主侧 代 较 ，毕 是棋 环 中 标 洲 消 较 的 费 时 ，基 宿 的试 价 小但 竟 在 拟 境 进
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五、 参考文献
１ 郑人杰主编， 计算机软件侧试技术》 北京： ． 《 ， 清华大学出 版社，１ ２ ９． ９ ２ ．． ｅｓａ， ｏｔ ｒ Ｅｇｎｅｉ ， ｒ ｔ ｏｅ＇ Ａｐｏｃ）， ｅ Ｙｒ： ． ＳＰ ｓ ｎ Ｓｆ ａｅ ｉｅｒｎ Ａ ｃ攀ｉｎｒｓ ｒａｈ Ｎｗ ｋ Ｒ ｒ ｍ （ ｗ ｎ ｇ Ｐ ａ ｐ ｏ
嵌入式软件的测试方法和工具
邓世伟 北京系统工程研究所 （ ，０信箱１号， 北京 ７２ ， 邮编１００） ０１１
摘要： 着嵌人式系 随 统中 软件的比 重越来越大， 复杂程度越来越高， 嵌人式软件的侧试正 面临前所未有的 挑战。 一般的软件侧试方法和工具都可以 直接或间接地用于 嵌人式软件的 测 试， 但是同 非嵌人式软件相比， 嵌人式软件的侧试也有其自 身特点。 本文对可用于嵌人式软 件的 测试方法进行了 讨论， 并对现有的 人式 嵌‘ 软件测试工具加以 分析和介绍。
基 的 存 析 具 葬 贵 而 只 在具 Ｒ 的 行 境 使 ・ 斑件 内 分 工 俄 昂 ， 且 能 工 所 Ｍ 运 环 中 用
２ 性能分析工典 、 在嵌人 式系统中， 程序的性能 通常是非常重要的。 经常会有这样的 要求， 在特定时间内 处理一个中 断， 或生成具有特定定时 要求的 一祯。 开发人员面 临的间题是决定应该对哪一部 分代码进行优化 来改进性能， 开发人员常常会花大ｔ的时间去优化那些对性能没有任何影响 的代码。 性能分析工 具会提 有关的 供 数据， 执行时间是如何消耗的， 什么时候消耗的， 说明 是 以 及每个例程 所用的时间。 根据这些数据， 确定哪些例程消耗大部分执行时间， 从而可以 决 定如何优化软件， 获得更好的时间性能． 对于大多数 应用来说。 大部分执行时间 用在相对少 Ｉ的代码上， 费时的 代码估计占 所有软件总盆的 ５ ２８ 性能 工具不仅能指出哪些 ％到 ０． 分析 例程花费时间， 而且与调试工具联合使用可以引 导开发人员查着播要优化的 特定函 性能 数， 分析工具还可以引导开发人员发现在系统调用中 存在的 误以 错 及程序结构上的缺陷。
果，即 使是非安全 性系统，由 于大批ｔ生产也会导致严重的 经济损失。 这就要求对嵌人式系 统， 包括嵌人式软件进行严格的侧试、 确认和 验证。 随粉越来越多的领域使用软件和 徽处理 器控制各种嵌入 式设备， 益复杂的 式软件进行快 对日 嵌人 速有效的 侧试愈加显得重要。 软件侧试的目 的是保证软件满足需求规格说明， 统失效是指系统没有满足一个或多个 系 正式需求规范中 所要求的播求项。 嵌人式软件有其特殊的失效判定准则， 但是嵌人式软件测 试的目 的与非嵌人式软件是相同的。 在嵌人式系 统设计中， 软件正越来越多地取代硬件，以 降低系 统的成本。 获得更大的 性， 灵活 这就播要使用更好的侧试方法和工其进行嵌人 式和实 时软件的侧试。 本文讨论了可应用于嵌人式软件的侧试方法， 介绍了现有的嵌人式软件侧试
三、嵌入式软件的测试工具
用于辅助嵌人 式软件侧试的工其很多． 对几类比 下面 较有用的 有关嵌人 式软件的侧试工 具加以 介绍和分析。
１ 存分析工具 、内
在嵌人式系统中，内 存约束通常是 有限的，内 存分析工具 用来处理在动态内 存分配中存 在的 缺陷。当 动态内 存被错误地分配后， 通常难以 再现， 可能导致的失效难以 追稼， 使用内 存分析工具可以 避免这类缺陷进人功能侧试阶段。目 前有两类内 存分析工具，软件的和硬件 的。 基于软件的内 存分析工具可能会对 代码的 性能造成很大 影响， 从而严重形响实时操作。
工具 。
二、 嵌入式软件的测试方法
一般来 软件侧试有七个基本阶 说。 段，即 单元或棋块侧 试、 集成侧试、 外部功能侧试、 回归 侧试、系 统侧试、 侧试、 脸收 安装侧试。 嵌人式软件侧试在四 个阶段上进行。 即模块侧 试、 集成侧试、 系统侧试、 硬件／ 软件集成侧试。 前三个阶段适用于任何软件的侧试， 硬件／ 软件集成侧试阶段是嵌人式软件所特有的，目 是脸证 式软件与其所控侧的 的 嵌人 硬件设备能
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３ 。 侧试工其 ，。二 很多嵌人式应用带有某种形式的图 形用户界面进行交互， 有些系统性能测试是根据用户
物人响 应时间 进行的。Ｇ工 Ｕ 侧试工具可以作为脚本工具在开发环境中 运行侧试用例。 其功能 包括对操作的记录和回 抓取屏幕显示供以 放， 后分析和比 设里和管理侧试过程。 较， 很多俄 人 式设各没 ＧＩ 但常常可以 嵌 式设 进 擂装 行 Ｇ工 试 有 Ｕ， 对 人 备 行 来运 Ｕ 侧 脚本。 虽然这 方 种 式 可能 要求对被侧代码进行更改， 但是节省了 功能侧试和回 归侧试的时间。
内 行。 进 嵌 式 黑盒 试时， 把系 预 用 作为 要 据， 据 求中 进 在 行 人 软件 侧 要 统的 期 途 重 依 根 偏 对
负载、 定时、 性能的要求， 判断软件是否摘足这些摇求规范。 为了 保证正确地侧试， 还需要 检骏软硬件之间的接口。嵌人式软件燕盒侧试的 一个盆要方面 是极限侧试。 在使用环境中， 通常要求嵌人 式软件的失效过 程要平稳， 所以黑盒侧试不仅要桂查软件工作过程， 也要检查
四、结论
嵌人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 ＡＦ Ａ杯的氛用电器。 目前 ，嵌人 Ｌ 衣矶忍砰的象用电器。目 前， 式系统中 软件的比 重越来越大， 也越来越复杂， 保证嵌人 式软件的 可靠性正面临严峨的挑战。 大多数软件侧试方法都可以直 接或间接地用于嵌人式软件的 测试， 但是由 于操作系统的 实时和 嵌入式特性， 式软件测 嵌入 试也面临一些特殊的 间题。 虽然目 经有一些针对嵌人 前已 式软件的侧试和调试工具， 但是 在有些方面 仍存在不足， 包括多任务操作系 统的 并发、 非俊 人式的 侧试和调试、 嵌人式系 软件抽象等。 统的 对于嵌人式软件侧试技术的 研究和洲试工其 的 开发， 仍翻要阴层 进一步的工 多 作。