几种典型的嵌入式软件测试方法
嵌入式软件的测试方法与技术
嵌入式软件的测试方法与技术引言嵌入式软件的测试方法与技术是保证嵌入式系统质量的关键环节。
随着科技的发展，嵌入式系统在各个领域得到了广泛应用，从家用电器到汽车，从医疗设备到航空航天，都离不开嵌入式软件。
而这些应用领域对于系统的可靠性和安全性要求越来越高，因此对于嵌入式软件的测试方法与技术也提出了更高要求。
一、嵌入式软件测试方法概述1.1 黑盒测试黑盒测试是一种基于功能需求和接口规范来进行测试的方法。
在黑盒测试中，我们不关心被测系统内部是如何实现的，只关注其输入和输出之间是否符合预期。
这种方法可以很好地验证系统是否满足需求，并且可以提前发现潜在问题。
1.2 白盒测试白盒测试是一种基于代码内部结构来进行测试的方法。
通过分析代码逻辑、覆盖率等指标来评估被测系统是否符合预期。
白盒测试可以发现代码中隐藏的逻辑错误和漏洞，并且可以提供更详细的测试覆盖率信息。
1.3 灰盒测试灰盒测试是黑盒测试和白盒测试的结合，既关注系统功能，也关注系统内部结构。
在灰盒测试中，可以利用黑盒测试的方法验证系统功能，同时通过白盒测试的方法发现潜在问题。
这种方法可以综合利用黑白两种方法的优点。
二、嵌入式软件测试技术2.1 静态分析技术静态分析技术是一种通过分析源代码或二进制代码来发现潜在问题的方法。
静态分析可以帮助开发人员在编码阶段发现错误和漏洞，并且可以提供代码质量评估和优化建议。
2.2 动态分析技术动态分析技术是一种通过运行时监测来评估系统行为和性能的方法。
动态分析可以帮助开发人员了解系统运行时状态，并且可以提供性能优化建议。
2.3 模糊测试技术模糊测试是一种通过生成大量随机输入来验证系统鲁棒性和安全性的方法。
模糊测试可以帮助开发人员找到输入错误处理不当或存在漏洞的地方，并且可以提供安全防护建议。
2.4 测试自动化技术测试自动化技术是一种通过编写测试脚本和使用自动化工具来提高测试效率和准确性的方法。
测试自动化可以帮助开发人员快速执行大量的测试用例，并且可以提供准确的测试结果。
嵌入式软件测试方法详解
嵌入式软件测试方法详解嵌入式软件测试是指针对嵌入式系统中的软件进行测试的过程。
嵌入式系统是指集成了软件和硬件的复杂系统，这些系统通常嵌入在一些设备中，如手机、汽车、电视等。
为了确保嵌入式系统的正常运行和稳定性，嵌入式软件测试变得极其重要。
本文将详细介绍嵌入式软件测试的方法。
一、静态测试方法静态测试方法是在嵌入式软件开发的早期阶段就进行的测试方法。
它主要通过代码审查和静态分析来发现潜在的问题和错误。
代码审查是指通过人工检查代码的规范性、可读性和实现逻辑等方面的错误和问题。
静态分析是指使用工具对代码进行扫描，以发现潜在的问题和错误。
静态测试方法可以帮助开发人员在开发的早期阶段就发现并修复问题，从而减少后期测试阶段的工作量。
二、单元测试方法单元测试方法是对嵌入式软件中的各个模块进行独立测试的方法。
它通常是使用白盒测试技术，开发人员可以直接查看代码并编写测试用例。
单元测试旨在检查模块是否按照预期执行，并验证其输出是否正确。
单元测试方法可以帮助开发人员在开发过程中对每个模块进行细致的测试，以确保其功能的正确性和稳定性。
三、集成测试方法集成测试方法是对嵌入式软件的各个模块进行整合测试的方法。
在嵌入式系统中，各个模块通常是独立开发的，集成测试旨在测试模块之间的接口和交互是否正常。
通过集成测试，可以发现并解决模块之间的兼容性问题、数据传输问题以及接口交互问题。
集成测试可以确保整个系统的功能正常运行，并保证各个模块之间的协调性。
四、系统测试方法系统测试方法是对整个嵌入式系统进行测试的方法。
系统测试旨在验证系统是否满足需求规格说明书中的要求，并检查系统在不同环境下的性能和稳定性。
系统测试一般包括功能测试、性能测试、兼容性测试、安全性测试等多个方面。
通过系统测试，可以发现并修复系统中的问题，确保系统的完整性和可靠性。
五、回归测试方法回归测试方法是在系统发生变更后对系统进行重新测试的方法。
嵌入式软件开发过程中，经常需要对系统进行改进和升级，回归测试旨在验证系统的改动是否对原有功能和模块产生了影响。
几种典型的嵌入式软件测试方法
I T 技 术随着嵌入式技术的发展,嵌入式应用的日趋增多,嵌入式系统复杂度和软件规模也不断提高,其质量和可靠性对产品的实物质量起到重要作用。
针对嵌入式软件应用的情况,本文提出了几种为嵌入式软件的开发、分析与测试设计的典型测试方法。
1 嵌入式软件分析与测试的重要性目前,我们大多采用成熟的商用操作系统VxW orks,使系统运行在一个高性能的、可靠的软件平台上,这为实现各种大型的复杂应用打下了良好的基础。
随着嵌入式系统开发应用软件的代码量也越来越大,系统要求日趋,软件的质量对产品的提高,如没有一个有效的科学的开发测试管理手段,开发的软件得不到很好的测试与分析,那些代码带着潜在的危险交付到客户手上,会给客户带来巨大的损失。
嵌入式软件测试面临的技术挑战主要有:测试工具很原始或者说根本没有;有一些软件执行流程无法可视化;改正本来可以预防的问题时花费很多时间;无法得知测试的有效性。
随着嵌入式系统的发展,我们迫切需要一种工具能够在软件开发的单元阶段、集成阶段、系统阶段等对嵌入式系统的软件进行实时在线的测试与分析,以保证系统的性能和可靠性。
目前流行的测试工具纯软件测试工具、纯硬件测试工具和硬件辅助软件测试工具。
下面具体介绍几种实际测试工具及其特点。
2 纯软件的测试工具纯软件的测试工具采用的是软件打点技术,在被测代码中插入一些函数,用这些函数来完成数据的生成,并上传数据到目标系统的共享内存中;同时在目标系统中运行一个预处理任务,完成这些数据的预处理,将处理后的数据通过目标处理器的网口或串口上传到主机平台。
这一切都需要借助于用户的目标处理器完成。
通过上述过程,测试者知道了程序当前的运行状态。
纯软件测试工具的测试原理有两个必然的特点--插桩函数和预处理任务。
因插入插桩函数和预处理任务的存在,使系统的代码量加大,而这些增加的代码会对系统的运行效率有很大的影响。
它们占用大量的系统资源,体现在函数本身要有它的实现过程,它要完成数据的生成和暂存,预处理任务需要占用CPU时间、共享内存和通信通道完成数据处理和上传。
几种典型的嵌入式软件测试方法
Ｇ ｍｍａ ｒｆ ｅ可以发 现 实时应 用程 序 在运 ａ Ｐ ｏｉ ｒ ｌ 行时的逻辑 错误和性能 缺陷 ， 从而 帮 助 开
发人 员改进应用程序 的性能及可 靠性。 这 个 工具 目前 适 用于 基 于 嵌 入 式 实 时 操 作 系 统 内核 Ｄｅｔ Ｏ 的应 用程序 。 开发 比较 ｌａＣ ＲＥ 在 大 型 的 嵌 入式 实 时 系统 时 ， 个 工 具 非 常 这 有 用 。 ｍｍａ ｏ ｉ ｒ 作 于交 叉 开 发环 境 Ｇａ Ｐｒ ｆｉ 工 ｅ 中， 具有 宿主 机 端 程 序 和 目标 机端 程 序 ； 宿 主 机 端 程 序 用 于 对 数 据 进 行 分 析 ， 目标 而 机 端 程 序 承 担 数据 采 集 任 务 。 ４ ４ ｏ ｉ ｏｅ ． ｇ ｃ ｐ 软件测 试工 具 Ｌ ｓ Ｌ ｇ ｓ ｏ ｅ 一组嵌 入 式 软件 测 试 工具 ｏ ｉｃ ｐ 是 集。 它贯 穿 于 软 件 开 发 、 码 评 审 、 元 ／ 代 单 集 成 测 试 、 统 测 试 ， 及软 件 维 护 阶 段 ， 系 以 它 面 向 源 代 码 进 行 工 作 。 的 重 点 是 帮 助 它 代码评审和 动态覆盖测试。
嵌入式软件测试与验证方法
嵌入式软件测试与验证方法嵌入式软件是指嵌入到硬件系统中的软件，它在现代科技中扮演着至关重要的角色。
嵌入式软件的质量和稳定性对于设备的正常运行至关重要，因此嵌入式软件测试与验证方法的研究和应用显得尤为重要。
嵌入式软件测试的目标是发现软件中的缺陷和错误，以确保软件在各种条件下的正确运行。
在传统的软件测试中，通常采用黑盒测试和白盒测试的方法。
黑盒测试是基于软件的功能需求，通过输入一系列的测试用例，观察软件的输出是否符合预期。
而白盒测试则是基于软件的内部结构，通过检查代码的执行路径和逻辑分支，发现潜在的错误。
然而，嵌入式软件的特殊性导致传统的测试方法无法完全适用。
首先，嵌入式软件通常运行在资源有限的环境中，例如嵌入式系统中的微控制器。
这就意味着测试用例的设计必须考虑到资源的限制，以避免测试过程过于消耗资源。
其次，嵌入式软件通常与硬件紧密结合，因此测试过程需要考虑硬件和软件的交互。
最后，嵌入式软件通常需要满足实时性的要求，即对于某些任务，必须在规定的时间内完成。
这就要求测试方法需要考虑软件的响应时间和实时性。
一种常用的嵌入式软件测试方法是模拟器测试。
模拟器是一种软件工具，可以模拟目标硬件的行为，从而在计算机上运行嵌入式软件。
通过模拟器测试，可以在不依赖实际硬件的情况下进行软件测试，大大提高了测试的效率和灵活性。
同时，模拟器测试还可以模拟各种场景和环境，以验证软件在不同条件下的正确性和稳定性。
另一种常用的嵌入式软件测试方法是硬件测试。
硬件测试是通过连接实际硬件设备，对嵌入式软件进行测试。
硬件测试可以更真实地模拟软件在实际硬件上的运行情况，发现潜在的硬件和软件交互问题。
硬件测试通常需要使用专门的硬件测试设备，例如逻辑分析仪和示波器等。
这些设备可以监控软件的执行过程，以及与硬件之间的通信和交互，从而发现潜在的问题。
除了测试方法的选择，嵌入式软件的验证方法也是不可忽视的。
验证是指通过形式化的方法来证明软件的正确性。
嵌入式软件接口测试方法
三、嵌入式软件接口测试方法
API接口测试 协议接口——底层：信号类 协议接口——中间层：数据类 协议接口——高层：文本类
三、嵌入式软件接口测试方法
API接口测试 API接口函数 测试接口函数的功能和性能 测试方法：
编写测试程序，调用API函数 交叉编译 可执行程序下载到嵌入式设备 运行，获取测试结果
接口的分类（二）
人与系统 硬件与硬 的接口 件的接口
软件与软 软件与硬 件的接口 件的接口
一、接口与接口测试
底层软件提供的应用编程接口 系统API 开发包API
人与计算机操作用户界面 GUI CLI
接口的分类（三）
API
总线/网
络接口
人机交互 界面
数据库 接口
部件与部件通过总线/网络相连 Ethernet、RS232、CAN、
很大比例是安全关键软件，关系到生命安全和国家安全，要求
非常严格 一般来说上比非嵌入式软件更困难一些
测试 人员
二、嵌入式软件接口测试
嵌入式软件接口测试
对嵌入式软件测试包括静态和动态，包括基于结构的白盒测试和基于 需求规约的黑盒测试
嵌入式软件接口测试：对嵌入式软件提供的接口按照接口需求进行测 试和验证 ➢ 测试嵌入式软件接口信息数据与控制逻辑的正确性 ➢ 测试正常情况和异常情况（包括数据和逻辑） ➢ 测试接口的功能性、性能、安全性和稳定性
pass data and control correctly to one another.
一、接口与接口测试
接口测试（interface testing） 军用软件测评实验室测评过程与技术能力要求 接口测试是对软件需求规格说明或设计文档中的接口需求逐项进行的 测试。接口测试一般需进行：
嵌入式软件测试方法
嵌入式软件测试方法嵌入式软件测试方法是针对嵌入式系统开发的软件测试方法。
嵌入式系统是指嵌入在各种设备中的计算机系统，如智能手机、家庭电器、汽车、医疗设备等。
嵌入式软件测试的目标是确保嵌入式系统的软件质量和可靠性。
以下是常用的嵌入式软件测试方法：1.静态分析：静态分析是一种基于源代码或二进制代码的分析方法，用于检查代码中的错误和潜在的问题。
它通常包括代码审查、代码规范和代码耦合分析等。
静态分析可以在开发早期识别问题，并且可以帮助改进代码质量。
2.单元测试：单元测试是针对软件模块或功能的测试方法。
在嵌入式系统中，软件通常被分为多个模块，每个模块都有其特定的功能。
单元测试通过对每个模块进行测试，以确保它们按照预期运行。
单元测试可以使用各种测试技术，如白盒测试和黑盒测试。
3.集成测试：集成测试是将不同的模块或功能组合在一起进行测试的方法。
在嵌入式系统中，不同的模块通常需要相互协作才能实现系统的功能。
集成测试通过模拟实际的运行环境，测试模块之间的接口和交互，确保整个系统按照预期工作。
4.验收测试：验收测试是在开发完成后对整个系统进行的一系列测试。
验收测试的目标是确认系统是否符合用户需求和规格说明。
它通常由系统开发人员和最终用户共同进行，以确保系统的功能和性能满足用户的期望。
5.性能测试：性能测试是评估系统在不同负载条件下的性能和响应时间的方法。
在嵌入式系统中，性能测试可以用来评估系统的运行速度、内存使用情况和功耗等。
性能测试可以通过模拟实际的使用情况或使用工具和设备进行。
6.可靠性测试：可靠性测试是评估系统在长时间运行中的稳定性和可靠性的方法。
在嵌入式系统中，可靠性测试可以通过模拟不同的环境和使用条件，以确保系统在各种情况下都能正常工作。
7.安全测试：安全测试是评估系统的安全性和防护措施的方法。
嵌入式系统通常需要保护用户的隐私和数据安全。
安全测试可以通过模拟攻击、检查系统的漏洞和弱点等方式进行。
总的来说，嵌入式软件测试方法是多样的，旨在保证嵌入式系统的软件质量和可靠性。
嵌入式系统软件测试及测试案例开发
嵌入式系统软件测试及测试案例开发测试是传统软件开发的最后一步。
整个软件开发过程，需要收集要求、进行高层次的设计、详细设计、创建代码、进行部分单元测试，然后集成，最后才开始最终测试。
最佳的开发实践应包含代码检查这个步骤。
然而代码检查一般只能找出70%的系统错误，因此完美的测试环节绝对必不可少。
测试就像个复式记帐系统，可以确保将缺陷扼杀在最终推出的产品之前。
在所有其它的工程实践中，测试都被视为基本环节。
比如，在美国，每一座联邦政府出资修建的桥都必须经过大量的风洞测试。
而在软件领域，测试并没有很受重视。
尽管测试是所有工程实践准则的关键部分，但编写测试程序却感觉是在浪费时间。
好在嵌入式系统设计界内的许多领域已经将测试作为其工作的核心部分，他们认识到将这个关键步骤放在项目末期极不明智，因而主张同步地编写测试程序和应用程序。
嵌入式系统软件测试在诸多方面都与应用软件测试一样。
不过，应用测试与嵌入式系统测试之间还是存在一些重要差异。
嵌入式开发人员一般会用到基于硬件的测试工具，而这类工具通常不会用于应用开发过程中。
此外，嵌入式系统一般都有些独一无二的特性，这些特性应该在测试计划中得以体现。
本文将介绍测试和测试案例开发的基础知识，并指出整个嵌入式系统测试工作的特有细节。
何时测试以及如何测试从图1可以看出，在可行的条件下，测试应尽早展开。
一般来讲，最早的测试是由最初的开发人员进行的模块或单元测试。
遗憾的是，开发人员大多对如何建构一整套测试例程以进行测试所知不足。
由于精心设计的测试例程通常直到集成测试时才能使用，因此许多在单元测试过程中就能找出的缺陷直到集成测试时才会被发现。
比如，硅谷的一家大型网络设备厂商为找出其软件集成问题的关键原因，进行了一项研究。
这家厂商发现，在项目集成阶段找出的缺陷中，有70%是由在集成之前从没被执行过的程序所产生的。
图1：改正问题的成本。
单元测试：开发人员在单独进行模块级测试时一般是编写存根代码（stub code）取代余下的系统软硬件。
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几种典型的嵌入式软件测试方法
摘要:根据嵌入式软件的大量应用的实际情况,对不同类型的几种软件测试的测试方法进行简要介绍,针对不同方法的差异性和特点进行了分析,以指导设计人员开展软件的开发、分析与测试。
关键词:嵌入式软件测试
随着嵌入式技术的发展,嵌入式应用的日趋增多,嵌入式系统复杂度和软件规模也不断提高,其质量和可靠性对产品的实物质量起到重要作用。
针对嵌入式软件应用的情况,本文提出了几种为嵌入式软件的开发、分析与测试设计的典型测试方法。
1 嵌入式软件分析与测试的重要性
目前,我们大多采用成熟的商用操作系统VxWorks,使系统运行在一个高性能的、可靠的软件平台上,这为实现各种大型的复杂应用打下了良好的基础。
随着嵌入式系统开发应用软件的代码量也越来越大,系统要求日趋,软件的质量对产品的提高,如没有一个有效的科学的开发测试管理手段,开发的软件得不到很好的测试与分析,那些代码带着潜在的危险交付到客户手上,会给客户带来巨大的损失。
嵌入式软件测试面临的技术挑战主要有:测试工具很原始或者说根本没有;有一些软件执行流程无法可视化;改正本来可以预防的问题时花费很多时间;无法得知测试的有效性。
随着嵌入式系统的发展,我们迫切需要一种工具能够在软件开发的单元阶段、集成阶段、系统阶段等对嵌入式系统的软件进行实时在线的测试与分析,以保证系统的性能和可靠性。
目前流行的测试工具纯软件测试工具、纯硬件测试工具和硬件辅助软件测试工具。
下面具体介绍几种实际测试工具及其特点。
2 纯软件的测试工具
纯软件的测试工具采用的是软件打点技术,在被测代码中插入一些函数,用这些函数来完成数据的生成,并上传数据到目标系统的共享内存中;同时在目标系统中运行一个预处理任务,完成这些数据的预处理,将处理后的数据通过目标处理器的网口或串口上传到主机平台。
这一切都需要借助于用户的目标处理器完成。
通过上述过程,测试者知道了程序当前的运行状态。
纯软件测试工具的测试原理有两个必然的特点--插桩函数和预处理任务。
因插入插桩函数和预处理任务的存在,使系统的代码量加大,而这些增加的代码会对系统的运行效率有很大的影响。
它们占用大量的系统资源,体现在函数本身要有它的实现过程,它要完成数据的生成和暂存,预处理任务需要占用CPU时间、共享内存和通信通道完成数据处理和上传。
由于这些弊端的存在,用户目标系统是在一种不真实的环境下运行的,捕获的数据也是不够精确的。
所以采用纯软件的测试工
具缺乏性能分析,也不能对内存的动态分配进行动态的观察。
3 纯硬件的测试工具
纯硬件的测试工具通常用于系统的硬件设计与测试工作,当它用于软件测试时,无法全部满足用户的基本需求。
以逻辑分析仪为例,它是通过监控系统在运行时总线上的指令周期,并以一定的频率捕获这些信号,通过对捕获的信号进行分析来判断程序当前运行的状况。
由于它使用采样的方式,难免会遗失一些重要的信号。
同时,分析的范围也有限。
而仿真器通常采用内存标记技术,它所关心的也是处理器从外存的代码段读取数据的情况。
所以,也无法在Cache打开的方式下工作。
而它的性能分析也是通过仿真器的时间系统以抽样的方式进行的,无法实时对系统进行真实的分析。
所以,纯硬件工具也不具备对内存分配进行分析和检查的能力。
下面介绍具有代表性的几个工具,通过对它们的特点和原理分析,来对比硬件辅助软件测试工具同纯软件和纯硬件测试工具的不同之处。
4 主要测试工具介绍
4.1 CodeTest嵌入式软件测试系统
CodeTest是AMC公司提供的在线实时测试系统,具有强大的分
析测试功能。
它能同时对l28000个函数和1000个任务进行性能分析,可以精确地得出函数或任务执行的最大时间、最小时间和平均时间,能够显示各函数或任务之间的调用情况,帮助发现系统瓶颈,提升系统性能:帮助测试工程师掌握当前的测试覆盖率数据,指导测试用例的编写;它能动态追踪内存分配,报告内存出错和原始数据,提早发现动态内存泄漏;它具有强大的代码跟踪功能,通过设置触发器来追踪感兴趣的事件,显示运行中的实际情况,查找程序BUG所在。
4.2 嵌入式分析测试器GammaCP
GammaCP(Gamma Coverage＆Profiler)是一套基于嵌入式应用的代码覆盖测试和性能分析工具。
其主要技术特点是:支持语句、分支、决策、函数、文件五种基本的覆盖类型;支持分支覆盖,弥补了决策覆盖不能对goto语句、switch语句以及由函数调用产生的分支进行分析的不足;用纯软件的插桩方式,每个桩点只插入一条汇编语句,对被测程序的影响小(1％～l5%左右),可靠性高、通用性好;提供中断模式、任务模式两种目标机端代理模式;提供常规方式、简单方式两种使用方式,适用于不同的覆盖测试要求:以图形化的方式显示覆盖测试结果,直观、简单易用。
4.3 逻辑分析工具GammaProfiler
GammaProfiler是嵌入式实时应用程序的逻辑分析软件工具,开发人员使用GammaProfiler可以发现实时应用程序在运行时的逻辑错
误和性能缺陷,从而帮助开发人员改进应用程序的性能及可靠性。
这个工具目前适用于基于嵌入式实时操作系统内核DeltaC0RE的应用程序。
在开发比较大型的嵌入式实时系统时,这个工具非常有用。
GammaProfiier工作于交叉开发环境中,具有宿主机端程序和目标机端程序;宿主机端程序用于对数据进行分析,而目标机端程序承担数据采集任务。
4.4 Logiscope软件测试工具
Logiscope是一组嵌入式软件测试工具集。
它贯穿于软件开发、代码评审、单元／集成测试、系统测试,以及软件维护阶段,它面向源代码进行工作。
它的重点是帮助代码评审和动态覆盖测试。
5 结语
在对嵌入式软件实际使用过程中,发现有很多错误和程序漏洞很难用简单的调试以及测试来发现,往往需要大量的时间和人力来无目的的查找,不仅浪费时间,效果也不好,如果有一个好的测试工具再加上好的设计方法,能加快工作的进度,并提高产品的质量。
参考文献
[1]布鲁克曼(美)著.张君施,等译.嵌入式软件测试.电子工业出版社,2004.
[2]梁合庆.嵌入式软件的调试——仿真与测试结合消除软件错误.电子产品世界,2008(4)
[3]郭群.嵌入式软件测试设计技术.微处理机,2008(4).。