淺談嵌入式軟件的質(zhì)量管理

摘 要：本文是作者根據(jù)近幾年工程質(zhì)量管理經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合當(dāng)前軟件工程化理論知識(shí)對(duì)嵌入式軟件質(zhì)量管理進(jìn)行的歸納和總結(jié)。文章闡述了設(shè)備嵌入式軟件質(zhì)量管理的重要性，指出了當(dāng)前嵌入式軟件質(zhì)量管理的現(xiàn)狀、難點(diǎn)和重點(diǎn)，并對(duì)難點(diǎn)和重點(diǎn)提出了解決方案。

關(guān)鍵詞：嵌入式軟件；質(zhì)量管理

中圖分類號(hào)：TP311.52

1 嵌入式軟件質(zhì)量管理的重要性

嵌入式軟件是嵌入在設(shè)備硬件中的操作系統(tǒng)、開(kāi)發(fā)工具軟件和應(yīng)用軟件，它以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用。由于嵌入式軟件具有專用、精簡(jiǎn)、健壯可靠、實(shí)時(shí)處理和應(yīng)用領(lǐng)域廣、功能強(qiáng)大、集成度高、體積小、功耗小等特點(diǎn)，嵌入式系統(tǒng)使用越來(lái)越頻繁，嵌入式軟件的功能、規(guī)模和比重越來(lái)越大，嵌入式系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量越來(lái)越重要。而嵌入式軟件由于其微小、種類多，開(kāi)發(fā)形式又以個(gè)人為主，質(zhì)量控制比較弱也比較難，嵌入式軟件的質(zhì)量管理應(yīng)該引起足夠的重視。

2 設(shè)備嵌入式軟件質(zhì)量管理過(guò)程

2.1 嵌入式軟件質(zhì)量管理過(guò)程

嵌入式軟件的質(zhì)量控制管理過(guò)程，主要是對(duì)軟件開(kāi)發(fā)的各階段的輸出進(jìn)行評(píng)審、測(cè)試和配置管理。根據(jù)嵌入式軟件的特點(diǎn)，其開(kāi)發(fā)過(guò)程是系統(tǒng)需求、軟件需求分析、軟件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)、代碼走查、調(diào)試/測(cè)試、與硬件集成、系統(tǒng)測(cè)試等?？刂品绞街饕菍?duì)研制任務(wù)書(shū)、軟件需求進(jìn)行評(píng)審，對(duì)代碼進(jìn)行走查和調(diào)試，對(duì)軟件進(jìn)行測(cè)試，用系統(tǒng)功能、性能進(jìn)行驗(yàn)證和驗(yàn)收?？刂频慕Y(jié)果是文檔和代碼及其配置管理過(guò)程文件。

2.2 嵌入式軟件質(zhì)量管理的重點(diǎn)

嵌入式軟件的質(zhì)量管理的重點(diǎn)是軟件測(cè)試。在嵌入式軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，測(cè)試和調(diào)試互相支撐，相輔相成，不能互相替代。調(diào)試是分析軟件解決問(wèn)題，主要是在軟件編碼過(guò)程中進(jìn)行，調(diào)試具有隨意性、不明確性，調(diào)試是代碼級(jí)的。軟件測(cè)試是對(duì)調(diào)試的補(bǔ)充，是檢查軟件發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，是明確的、可重復(fù)的和全方位的。測(cè)試能最大限度地發(fā)現(xiàn)軟件中的錯(cuò)誤，減少軟件中殘留的錯(cuò)誤，提高軟件的可靠性，是保證嵌入式軟件產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。

2.3 嵌入式軟件質(zhì)量管理現(xiàn)狀

（1）軟件需求書(shū)編寫(xiě)不到位。由于在整機(jī)設(shè)計(jì)中對(duì)嵌入式軟件重視不夠，一般不單獨(dú)形成軟件需求，只是隨整機(jī)將分機(jī)功能、性能描述出來(lái)。嵌入式軟件開(kāi)發(fā)人員軟件設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有直接依據(jù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)自行設(shè)計(jì)、自查代碼，即使有軟件需求分析，內(nèi)容也非常簡(jiǎn)單，沒(méi)有對(duì)接口、數(shù)據(jù)形式、數(shù)據(jù)處理要求等做出規(guī)定。

（2）軟件評(píng)審缺乏。嵌入式軟件由于不直接面向用戶，用戶對(duì)此了解很少甚至根本不了解，一般不要求對(duì)嵌入式軟件做評(píng)審，整機(jī)負(fù)責(zé)人又很放心地交給軟件人員負(fù)責(zé)，也不要求評(píng)審，所以嵌入式軟件很少進(jìn)行內(nèi)部和外部評(píng)審。即使評(píng)審?fù)捎诓恢匾暋⑽臋n編制不到位、其他人不太了解內(nèi)部設(shè)計(jì)等因素，評(píng)審沒(méi)有起到應(yīng)有的效果。

（3）軟件測(cè)試不夠。目前嵌入式軟件主要以調(diào)試為主，真正的軟件測(cè)試很少甚至不做，即使做軟件測(cè)試也像檢驗(yàn)硬件一樣，只做功能流程方面的測(cè)試。一方面對(duì)測(cè)試存在誤區(qū)，認(rèn)為嵌入式軟件不需要測(cè)試，調(diào)試可以完全代替測(cè)試。另一方面由于測(cè)試工具不具備，無(wú)法進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試，致使測(cè)試不全面。

3 嵌入式軟件質(zhì)量管理難點(diǎn)

嵌入式軟件質(zhì)量管理的難點(diǎn)是嵌入式軟件的版本控制、軟件測(cè)試和軟件測(cè)試說(shuō)明的評(píng)審與確認(rèn)。

3.1 軟件版本難以控制

由于嵌入式軟件的特點(diǎn)是以個(gè)人開(kāi)發(fā)為主，也不進(jìn)行階段評(píng)審，設(shè)計(jì)人員文檔編寫(xiě)意識(shí)不強(qiáng)，各階段文檔不像大型軟件那么及時(shí)，有的甚至連需求分析文檔都沒(méi)有，軟件的更改更是隨意，調(diào)試過(guò)程中隨意灌裝軟件，軟件版本非?；靵y，甚至連軟件設(shè)計(jì)人員也不清楚。

3.2 軟件測(cè)試?yán)щy

嵌入式軟件測(cè)試?yán)щy體現(xiàn)在兩方面，一方面測(cè)試實(shí)施困難，另一方面軟件測(cè)試說(shuō)明的評(píng)審困難。

（1）測(cè)試實(shí)施困難。嵌入式軟件開(kāi)發(fā)需要專用的開(kāi)發(fā)工具、特定的開(kāi)發(fā)環(huán)境和專門(mén)的測(cè)試技術(shù)。首先是要?jiǎng)?chuàng)建仿真模型用于驗(yàn)證概念和優(yōu)化設(shè)計(jì)。其次要用原型進(jìn)行單元測(cè)試、軟件集成測(cè)試和軟硬件集成測(cè)試。最后是用最終產(chǎn)品進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試。每一個(gè)測(cè)試層次都需要專門(mén)的測(cè)試環(huán)境，每個(gè)階段使用不同的測(cè)試工具，不同的測(cè)試層次還需要不同的測(cè)試技術(shù)。所有這些都給測(cè)試實(shí)施帶來(lái)困難。

（2）測(cè)試說(shuō)明評(píng)審困難。嵌入式軟件測(cè)試?yán)щy還體現(xiàn)在對(duì)《軟件測(cè)試說(shuō)明》的評(píng)審困難上，《軟件測(cè)試說(shuō)明》包含了要測(cè)試的軟件的功能、性能、可靠性和安全性等，也包含測(cè)試用的輸入數(shù)據(jù)、預(yù)期結(jié)果和合格判據(jù)等?！盾浖y(cè)試說(shuō)明》是軟件測(cè)試人員編制的，軟件測(cè)試人員不像設(shè)計(jì)人員對(duì)項(xiàng)目的理解那么深刻，甚至有時(shí)存在偏差，應(yīng)該對(duì)《軟件測(cè)試說(shuō)明》進(jìn)行評(píng)審。《軟件測(cè)試說(shuō)明》的評(píng)審說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難。一方面邀請(qǐng)?jiān)u審專家很困難，專家請(qǐng)不對(duì)達(dá)不到應(yīng)有的評(píng)審效果。另一方面軟件測(cè)試是一門(mén)很專業(yè)的技術(shù)，測(cè)試用例的設(shè)計(jì)更是專業(yè)技巧，既需要懂得軟件使用的業(yè)務(wù)流程，又需要清楚軟件設(shè)計(jì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，甚至還要有各種測(cè)試工具和計(jì)算機(jī)語(yǔ)言方面的知識(shí)。

4 對(duì)解決問(wèn)題的建議

4.1 如何提高嵌入式軟件文檔質(zhì)量

首先，對(duì)設(shè)計(jì)師進(jìn)行教育，提高認(rèn)識(shí)，端正態(tài)度，讓設(shè)計(jì)師從心里重視文檔編制；其次，對(duì)設(shè)計(jì)師相關(guān)知識(shí)進(jìn)行培訓(xùn)，提高設(shè)計(jì)師文檔編制水平、理解水平和專業(yè)知識(shí)水平；第三，通過(guò)各階段評(píng)審逐漸提高文檔編制質(zhì)量。

4.2 對(duì)軟件版本控制的建議

按技術(shù)狀態(tài)管理規(guī)定及時(shí)建立功能基線，強(qiáng)化代碼基線，產(chǎn)品檢驗(yàn)時(shí)從代碼基線庫(kù)中提取軟件版本，在檢驗(yàn)人員和質(zhì)量管理人員的監(jiān)督下重新灌裝嵌入式軟件，保證軟件版本受控。聯(lián)試、檢驗(yàn)、試驗(yàn)時(shí)需要更改嵌入式軟件的，按配置管理要求更改、測(cè)試和出入庫(kù)。

4.3 強(qiáng)制進(jìn)行軟件評(píng)審，提高評(píng)審質(zhì)量

改變對(duì)嵌入式軟件的認(rèn)識(shí)，強(qiáng)制進(jìn)行各階段評(píng)審，尤其加強(qiáng)同行評(píng)審。具體方法是：首先是規(guī)定各階段的評(píng)審點(diǎn)及評(píng)審要求；其次是提前將評(píng)審文檔提交評(píng)委審查；第三是實(shí)行評(píng)委責(zé)任制，讓每位評(píng)委增強(qiáng)責(zé)任感；最后是盡量邀請(qǐng)本行業(yè)專家當(dāng)評(píng)委。

4.4 逐級(jí)進(jìn)行軟件測(cè)試

（1）強(qiáng)調(diào)各級(jí)軟件測(cè)試。簽訂合同時(shí)考慮嵌入式軟件測(cè)試的時(shí)間和費(fèi)用，強(qiáng)制進(jìn)行軟件測(cè)試，爭(zhēng)取盡早測(cè)試，持續(xù)測(cè)試和自動(dòng)化測(cè)試，盡量使用自動(dòng)化測(cè)試。自動(dòng)化測(cè)試可以減少測(cè)試執(zhí)行時(shí)間，也可代替重復(fù)性的令人乏味的測(cè)試，甚至有些測(cè)試如統(tǒng)計(jì)使用測(cè)試和進(jìn)化栓法測(cè)試沒(méi)有自動(dòng)化測(cè)試不可能實(shí)施。軟件測(cè)試要逐級(jí)進(jìn)行，項(xiàng)目?jī)?nèi)進(jìn)行代碼走查、單元測(cè)試和集成測(cè)試，專業(yè)測(cè)試人員進(jìn)行軟件合格性測(cè)試和系統(tǒng)合格性測(cè)試，必要時(shí)進(jìn)行第三方測(cè)試。

（2）使用測(cè)試工具。推薦的測(cè)試工具有：LOGISCOPE嵌入式軟件測(cè)試工具集，能查找潛在的軟件錯(cuò)誤，對(duì)未測(cè)代碼進(jìn)行定位，找到隱藏在未測(cè)代碼中的缺陷；英國(guó)Programming Research公司的Caseplayer PRQA代碼規(guī)則檢查，QAC/C++代碼規(guī)則檢查；德國(guó)Hitex/Razorcat公司的Tessy自動(dòng)單元測(cè)試，能對(duì)C/C++/Java代碼進(jìn)行檢查，能提供輸入/輸出接口，自動(dòng)生成驅(qū)動(dòng)和打樁；美國(guó)McCabeAssociates公司的McCabe IQ結(jié)構(gòu)化測(cè)試/質(zhì)量分析，能進(jìn)行測(cè)試質(zhì)量分析；英國(guó)IPL公司的Cantate++單元測(cè)試/集成測(cè)試，能進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試、靜態(tài)測(cè)試和覆蓋分析，和加拿大Klocwork公司的Klocwork軟件缺陷檢查，分析C/C++/Java代碼，發(fā)現(xiàn)軟件質(zhì)量缺陷、安全漏洞缺陷等。

5 結(jié)束語(yǔ)

嵌入式軟件對(duì)設(shè)備生產(chǎn)有著實(shí)實(shí)在在的影響，同時(shí)也影響著企業(yè)的生產(chǎn)力，嵌入式軟件產(chǎn)品質(zhì)量是設(shè)備質(zhì)量的重要內(nèi)容，其質(zhì)量管理應(yīng)該引起足夠的重視。

參考文獻(xiàn)：

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作者單位：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第54研究所，石家莊 050081