嵌入式软件测试技术
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。
嵌入式软件自动化测试技术分析
嵌入式软件自动化测试技术分析嵌入式软件自动化测试技术是指使用自动化工具和技术来实现对嵌入式软件进行测试的过程。
嵌入式软件是指嵌入在硬件设备中的软件系统，常见于电子产品、汽车、医疗设备等领域。
由于嵌入式软件的特殊性，传统的测试方法往往无法满足需求，因此需借助自动化测试技术来提高测试效率、减少测试成本。
1.测试框架和工具：嵌入式软件自动化测试需要使用一些测试框架和工具来辅助测试过程。
常见的测试框架有JUnit、TestNG等，它们提供了一系列的断言和测试运行机制。
还可以使用一些专门针对嵌入式软件的测试工具，如LDRA Testbed、VectorCAST等，它们具备更强的兼容性和适应性。
2.模拟器和仿真器：嵌入式软件往往需要在特定的硬件环境中运行，但对硬件的依赖性会增加测试的复杂度和成本。
为了解决这个问题，可以使用模拟器和仿真器来模拟硬件环境。
模拟器和仿真器是一种虚拟的硬件平台，可以在不真实硬件设备的情况下运行嵌入式软件，并对软件进行测试。
常见的模拟器和仿真器有QEMU、Gem5等。
3.持续集成和自动化构建：嵌入式软件通常需要在不同的平台和配置下进行测试，而手动进行这些测试会非常耗时且容易出错。
可以使用持续集成和自动化构建技术来实现自动化测试。
持续集成是指将代码库中的修改自动集成到主干代码中，并对整个系统进行测试和验证。
自动化构建是指自动化生成可执行文件或固件的过程。
使用这些技术可以实现自动化地构建和测试不同配置下的嵌入式软件。
4.代码覆盖率工具：对于嵌入式软件来说，代码的覆盖率是一个重要的测试指标。
代码覆盖率工具可以帮助测试人员评估测试用例对代码的覆盖情况。
常见的代码覆盖率工具有Gcov、Bullseye等。
5.硬件调试工具：由于嵌入式软件通常运行在硬件设备中，因此在测试过程中可能还需要使用一些硬件调试工具来辅助定位问题。
常见的硬件调试工具有逻辑分析仪、示波器等。
嵌入式软件自动化测试技术包括测试框架和工具、模拟器和仿真器、持续集成和自动化构建、代码覆盖率工具以及硬件调试工具等。
如何做好嵌入式软件开发测试
如何做好嵌入式软件开发测试嵌入式软件测试是确保嵌入式系统的稳定性和可靠性的关键步骤之一、嵌入式软件的特点是运行在嵌入式系统中，并受到硬件限制、资源限制以及实时性要求的约束。
因此，嵌入式软件测试需要特别的关注点和方法。
下面是一些关键的步骤和技巧，以保证嵌入式软件开发测试的质量。
1.理解需求和软件架构：在进行嵌入式软件测试之前，必须对软件系统的需求和架构有充分的理解。
这将有助于测试人员了解系统的功能和性能要求，从而制定相应的测试策略和计划。
2.制定详细的测试计划：测试计划是一个指导测试活动的重要文档。
它应该明确规定测试的范围、目标、方法、资源和时间等方面的内容。
测试计划还应该包括测试的策略、用例和检查点等详细信息。
3.设计和制定测试用例：测试用例是测试的基本单元，用于验证系统的各种功能和性能。
在嵌入式软件测试中，测试用例的设计和制定可能会受到资源和实时性要求的限制。
因此，测试人员应该注意测试用例的覆盖率和效率，以确保尽可能多地测试到系统中的错误。
4.搭建适当的测试环境：在进行嵌入式软件测试之前，必须搭建适当的测试环境。
这包括硬件、软件、工具和数据等方面的准备。
嵌入式系统的测试环境应尽可能接近实际使用环境，以确保测试结果的准确性和可靠性。
5.进行功能测试：功能测试是嵌入式软件测试的核心。
它涉及对软件的各种功能进行验证和确认，以确保其满足需求和规范。
功能测试应包括正常情况下的功能测试和异常情况下的功能测试，以确保软件在各种情况下都能正常工作。
6.进行性能测试：性能测试是确定系统响应时间、吞吐量和资源利用率等方面的测试。
在嵌入式软件测试中，性能测试可能针对处理速度、内存占用和能耗等方面进行。
性能测试应尽可能接近实际使用情况，以确保软件在实际运行时能够满足性能要求。
7.进行安全测试：安全测试是确保嵌入式系统的安全性和可靠性的关键测试。
在进行安全测试时，测试人员应注意系统的漏洞和错误，以及可能的攻击和破坏方式。
嵌入式软件测试技术与实践
嵌入式软件测试技术与实践嵌入式软件在现代社会中应用广泛，其对各行各业的重要性不言而喻。
随着嵌入式软件的复杂性不断增加，对其质量的要求也越来越高。
而软件测试作为保障软件质量的重要环节，对于嵌入式软件来说更是至关重要。
本文将介绍嵌入式软件测试的相关技术与实践，旨在提供一些有效的方法和策略。
一、嵌入式软件测试的特点嵌入式软件是集成于其他硬件设备中的软件，其测试具有以下特点：1. 硬件依赖性：嵌入式软件与特定的硬件设备密切相关，测试过程需要考虑硬件和软件之间的交互关系。
2. 实时性要求高：许多嵌入式系统需要实时响应，对软件测试的时效性和准确性提出了更高的要求。
3. 系统复杂性高：嵌入式软件通常包含多个模块和子系统，测试过程需要充分考虑系统整体的一致性和稳定性。
二、嵌入式软件测试的方法与技术1. 黑盒测试：黑盒测试是基于需求规格说明书进行测试，关注软件的功能和输入输出的关系。
在嵌入式软件测试中，黑盒测试可以验证软件的功能是否符合需求，并检测潜在的错误和异常情况。
2. 白盒测试：白盒测试是基于软件内部结构的测试方法，通过分析代码和执行路径来验证软件的正确性。
在嵌入式软件测试中，白盒测试可以对软件的逻辑和数据流进行测试，发现隐藏的错误和漏洞。
3. 单元测试：单元测试是对软件中最小单元的功能进行测试，通常以函数或模块为单位进行测试。
嵌入式软件中，单元测试可以确保每个功能模块的正确性，并在集成测试之前排除单元级的错误。
4. 集成测试：集成测试是将已测试通过的单元模块进行组合，进行功能和接口的集成测试。
通过集成测试，可以验证不同模块之间的交互是否正常，确保整个系统的一致性和稳定性。
5. 性能测试：性能测试是针对嵌入式软件的运行效率和资源消耗进行测试。
通过性能测试，可以评估嵌入式软件在不同负载条件下的稳定性和响应能力。
三、嵌入式软件测试的实践策略1. 设立清晰的测试目标和需求：在进行嵌入式软件测试之前，需要明确测试的目标和需求，包括功能需求、性能需求等。
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。
嵌入式软件自动化测试技术分析
嵌入式软件自动化测试技术分析
嵌入式软件自动化测试是一种通过使用脚本和工具来自动化执行测试用例和生成测试报告的技术。
在嵌入式软件开发中，自动化测试可以提高测试效率，减少人力资源和时间成本，并增强测试的覆盖范围和准确性。
下面将对嵌入式软件自动化测试的技术进行分析。
嵌入式软件自动化测试需要选择合适的测试框架和工具。
常用的测试框架包括Robot Framework、Cucumber和JUnit等。
这些框架提供了一系列的工具和库，可以帮助开发人员编写测试脚本、执行测试用例和生成测试报告。
具体选择框架和工具时，需要根据项目的具体需求和要求进行评估和选择。
嵌入式软件自动化测试需要编写测试脚本。
测试脚本是自动化测试的核心部分，用于描述和定义测试用例的执行步骤和预期结果。
测试脚本可以使用各种编程语言编写，如Python、Java和C++等。
编写测试脚本时，需要考虑到被测软件的特性和功能，并通过调用相关的库和接口来实现对被测软件的控制和验证。
嵌入式软件自动化测试还需要选择合适的测试环境和硬件平台。
测试环境是指用于执行测试用例的软硬件配置，包括测试计算机、操作系统、编译器和调试工具等。
测试环境的选择需要根据被测软件的要求和性能需求进行评估和配置。
硬件平台是指用于测试的嵌入式设备或开发板，需要根据被测软件的运行环境和接口进行选择和配置。
《嵌入式软件测试》课件
嵌入式软件测试的重要性
确保功能正确性
通过测试验证嵌入式软件是否满足设计要求 和用户需求。
提高软件质量
及时发现并修复缺陷，降低软件故障风险。
保障安全性和可靠性
防止因软件故障导致的硬件损坏或安全事故 。
嵌入式软件测试的挑战与解决方案
轻量级测试工具
适用于资源受限环境，如静态 代码分析工具。
灰盒测试
介于白盒和黑盒之间，关注输 入/输出和内部结构。
测试工具
回归测试可以使用各种自动化测试工 具和框架，如TestNG、JUnit等。
03
嵌入式软件测试工具
静态代码分析工具
总结词
通过分析源代码或编译后的目标代码，找出潜在的编码错误、风格问题和安全 漏洞。
详细描述
静态代码分析工具在代码编写阶段就能发现潜在问题，有助于提高代码质量和 减少运行时错误。常见的静态代码分析工具包括Cppcheck、SonarQube等。
测试方法
白盒测试、黑盒测试、灰盒测试等。
测试工具
针对不同开发环境和编程语言，有各种单 元测试框架和工具，如JUnit、TestNG、 CxxTest等。
集成测试
总结词
对嵌入式软件中多个模块或功 能进行集成后的测试
详细描述
集成测试是在单元测试的基础 上，将多个模块或功能进行集 成，检查它们之间的协调性和 整体性能。
测试方法
集成测试可以采用自底向上或 自顶向下的方式进行，确保模 块之间的接口正确、数据传输 无误。
测试工具
集成测试可以使用各种自动化 测试工具和框架，如TestLink、
Jira等。
系统测试
总结词
对整个嵌入式软件系统进行全面的测试
详细描述
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议程
❖ 嵌入式软件测试的必要性与测试难度 ❖ 嵌入式系统、嵌入式系统特点、嵌入式软件特点 ❖ 嵌入式软件测试与测试方法 ❖ 嵌入式软件在线测试的方法
1: Coverage analysis 2: Performance analysis 3: Logic trigger and trace analysis 4: Memory analysis 5: RTOS analysis ❖ 嵌入式软件在线测试和分析工具 1: TRACE32 - ICE 2: TRACE32 - FIRE 3: TRACE32 - ICD
能进行修改的，必须有一套开发工具和环境才能进行开发
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嵌入式系统软件的特征
嵌入式系统的应用软件是实现嵌入式系统 功能的关键，对嵌入式处理器系统软件和 应用软件的要求也和通用计算机有所不同
(1) 软件要求固态化存储 ：为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统 中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮于磁盘等 载体中。 (2) 软件代码高质量、高可靠性： 尽管半导体技术的发展使处理器速度不 断提高、片上存储器容量不断增加，但在大多数应用中，存储空间仍然是 宝贵的，还存在实时性的要求。为此要求程序编写和编译工具的质量要高 以减少程序二进制代码长度、提高执行速度。 (3) 系统软件(OS)的高实时性是基本要求 ：在多任务嵌入式系统中对重要 性各不相同的任务进行统筹兼顾的合理调度是保证每个任务及时执行的关 键，单纯通过提高处理器速度是无法完成和没有效率的，这种任务调度只 能由优化编写的系统软件来完成，因此系统软件的高实时性是基本要求。 (4) 多任务操作系统是知识集成的平台和走向工业标准化道路的基础要求
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嵌入式软件测试自身特点和测试困难
1：嵌入式系统实时性要求测试工 具准确测试软件性能 2：内存有限要求对被测软件不能附加太多代码冗余 3：软件与硬件紧密相关增加测试难度 4：嵌入式软件载入目标机执行需要特定的硬件测试工具配套 5：嵌入式系统代码量日益增多，测试难度增加 6：嵌入式系统越复杂,测试越复杂,测试风险越大 7：实验测试环境与真实运行环境存在差异关系到嵌入式软件最
– 系统软件莫名奇妙跑飞，何处使然 ？ – 我如何捉住寄生在系统中隐藏BUG ？无计可施！
我咋办哪？
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真实世界中嵌入式软件故障导致的结果
结果：
❖ 金融在线事务处理系统瘫痪 ❖ 电话交换网络瘫痪 ❖ 电话系统崩溃，丢失了五千万次呼叫 ❖ 电脑控制机场行李运送系统出现故障，行李延迟
交付或乱成一团。 ❖ 更多的电路板，更多的软件，更加复杂！
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软件质量低劣所付出的代价： 如果关键系统出现故障？
❖ 商务飞机坠毁 ❖ 反导弹防卫系统无法工作 ❖ 核反应堆发生核泄露 ❖ 运送卫星的火箭在空中爆炸 ❖ 导弹追踪卫星报告了错误的方位 ❖ …………
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我们早已认识到软件测试重要性 但对于嵌入式软件测试新的困难又出现了!
❖ 软件的测试不如硬件板卡测试普 遍
❖ 测试工作缺乏可度量的管理手段 ❖ 软件的功能性测试不够完善，需
要新的方法的补充。 ❖ 嵌入式系统代码量日益增多，测
试难度增加 ❖ 系统越复杂,测试越复杂,风险越
同嵌入式系统的硬件和软件很难通用。 – 高度集成：能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内
部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化。 – 软件设计：嵌入式系统软件的设计与硬件关系密切。软件往往受限
于硬件，很难象非嵌入式系统那样自由发挥。 – 开发的特殊性：嵌入式系统无自举开发能力，不能对其中的程序功
大 ❖…… … …
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实时嵌入式系统与仿真环境不同
W. Wayt Gibbs Staff Writer, Scientifi很难找
到原因，因为，就象你的车上 的发动机发出奇怪的声音一样 它只在某种条件下才会出现。 ❖ 故障在仿真环境中无法再现。
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？？？问题的提出 ？？？ 真实世界中嵌入式系统常见故障
– 系统处理能力不可置疑，为什么效率如此低，问题 在哪里？
– 数据采集系统的采样的数据与现场相差甚远，原因 何在？
– 系统运行中，随机性复位或宕机，硬件、软件工程 师百思不得其解？
结论：我们迫切需要采用合适的工具，从单元
集成、系统、现场等各个阶段，对嵌入式系统的 软件进行实时在线测试和分析，保证系统的性能 和可靠性。
Copyright McCabe & Associates 1998
嵌入式系统、嵌入式系统组成、特点
嵌入式系统：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、 适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求、有一定时 间约束的实时专用计算机系统 嵌入式系统组成：嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统、 用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或 管理等功能。实时系统可以部分地从及时完成计算、处理或判断的能力 来辨别 嵌入式系统特点： – 专用性：嵌入式系统通常是面向特定应用或特定用户的系统，不
终使用 8：测试工具与目标机连接方式影响测试的可靠性
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支持开发的不同阶段需要不同的工具
Desktop Software Only Cantata, Attol, Maccabe
Host + Target Based on PC Target HW - External Probes