嵌入式計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)

鄧平++陳晶晶

摘 要在計(jì)算機(jī)行業(yè)的不斷發(fā)展中，嵌入式計(jì)算機(jī)越來越普及，且這種類型的計(jì)算機(jī)能夠滿足不同用戶對(duì)不同功能的需求。雖然嵌入式計(jì)算機(jī)的功能更加強(qiáng)大，但其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)相對(duì)其他類型的計(jì)算機(jī)也更復(fù)雜。因此，在對(duì)嵌入式計(jì)算機(jī)進(jìn)行軟件測(cè)試時(shí)，其難度也更大。本文對(duì)嵌入式計(jì)算機(jī)及其軟件測(cè)試進(jìn)行描述，并對(duì)其軟件測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，希望能進(jìn)一步提高嵌入式計(jì)算機(jī)軟件的穩(wěn)定性。

【關(guān)鍵詞】嵌入式 計(jì)算機(jī)軟件 測(cè)試技術(shù)

嵌入式計(jì)算機(jī)軟件的使用必須基于一定的硬件平臺(tái)，所以其具有專用性，其運(yùn)行和開發(fā)所處的環(huán)境也是不同的。正是由于嵌入式計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā)方式是交叉式的，所以其又具有復(fù)雜性。為確保嵌入式計(jì)算機(jī)軟件運(yùn)行的可靠性，就需要對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。

1 嵌入式計(jì)算機(jī)及其軟件測(cè)試特點(diǎn)

1.1 嵌入式計(jì)算機(jī)

嵌入式計(jì)算機(jī)是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是針對(duì)特定的技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)或者功能而設(shè)計(jì)開發(fā)的。將計(jì)算機(jī)技術(shù)與嵌入式系統(tǒng)結(jié)合起來，不僅能完善計(jì)算機(jī)硬件功能，還能完善計(jì)算機(jī)軟件功能，從而滿足不同用戶對(duì)計(jì)算機(jī)功能的要求。由于嵌入式計(jì)算機(jī)是針對(duì)特定的功能而開發(fā)的，所以在開發(fā)過程中，不僅要嚴(yán)格控制開發(fā)成本，還要盡可能的提高計(jì)算機(jī)功能的可靠性，并根據(jù)實(shí)際的需要確定出計(jì)算機(jī)的大小。在計(jì)算機(jī)的各種硬件和軟件中運(yùn)用嵌入式技術(shù)，能夠?qū)τ?jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。因此，嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)能在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，通過提高工業(yè)生產(chǎn)的效率，能夠改善產(chǎn)品的質(zhì)量，從而促進(jìn)我國(guó)工業(yè)的發(fā)展。

1.2 嵌入式計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試

嵌入式計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試，需要將兩臺(tái)計(jì)算機(jī)連接起來，其中一臺(tái)計(jì)算機(jī)是宿主計(jì)算機(jī)，另一臺(tái)是目標(biāo)計(jì)算機(jī)。宿主計(jì)算機(jī)并不是固定的，既可以是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，也可以是一個(gè)工作站，所以它是一個(gè)通用的平臺(tái)。目標(biāo)機(jī)的作用則是為嵌入式系統(tǒng)提供其運(yùn)行所需的空間，以確保嵌入式系統(tǒng)能夠正常的運(yùn)行。在軟件進(jìn)行編譯時(shí)，是利用通用的計(jì)算機(jī)來進(jìn)行的，在完成軟件的編譯后，就可將其下載到目標(biāo)機(jī)中，然后就能將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，并確保程序能正常運(yùn)行。

1.3 嵌入式計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試的特點(diǎn)

在嵌入式計(jì)算機(jī)軟件的運(yùn)行過程中，必須確保數(shù)據(jù)信息的真實(shí)性和實(shí)效性，所以其內(nèi)存空間不能過大。并且，在嵌入式計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā)過程中，會(huì)用到不同類型的開發(fā)工具，以及不同類別的中央處理器，且這些工具和處理器的價(jià)格都比較高，所以其與普通軟件之間的差別就比較明顯。隨著嵌入式計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，軟件系統(tǒng)的復(fù)雜程度也在不斷加深，所以嵌入式軟件測(cè)試的難度也越來越大，這就促使著計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試技術(shù)向更加復(fù)雜的方向發(fā)展。在對(duì)嵌入式計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行測(cè)試時(shí)，需要不斷的切換宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)。由于在對(duì)目標(biāo)機(jī)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，不僅需要花費(fèi)大量的時(shí)間，還需要投入大量的資金，而在對(duì)宿主機(jī)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，則不需要考慮這些成本，所以研究人員正在設(shè)法將測(cè)試進(jìn)行轉(zhuǎn)移，試圖只通過宿主機(jī)就能完成整個(gè)測(cè)試工作。

2 宿主機(jī)測(cè)試技術(shù)

2.1 靜態(tài)測(cè)試技術(shù)

靜態(tài)測(cè)試技術(shù)的測(cè)試對(duì)象是整個(gè)嵌入式計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，通過連接各類數(shù)據(jù)，能夠?qū)υ创a進(jìn)行追蹤，從而確定出其程序編程、以源碼為依據(jù)而繪制出來的相關(guān)程序邏輯圖，以及嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件的相應(yīng)程序結(jié)構(gòu)。此外，利用靜態(tài)測(cè)試技術(shù)，還可實(shí)現(xiàn)各種圖形之間的轉(zhuǎn)換，包括框架圖、邏輯圖和流程圖等。傳統(tǒng)的嵌入式計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試，是通過人工的方式來進(jìn)行的，測(cè)試人員在對(duì)軟件檢測(cè)時(shí)，不僅要檢測(cè)程序的設(shè)計(jì)流程，還需要檢測(cè)數(shù)據(jù)的算法是否正確，然后再對(duì)程序進(jìn)行虛擬運(yùn)行，以確定出軟件出錯(cuò)的地方。隨著嵌入式計(jì)算機(jī)軟件的普及，以及其開發(fā)的越來越復(fù)雜，其開發(fā)工作不再是一名工程師就能完成的，而是需要許多工程師的共同協(xié)作才能完成。并且，軟件程序的原始數(shù)據(jù)也不是儲(chǔ)存于同一臺(tái)計(jì)算機(jī)中的，是以分散的形式儲(chǔ)存在多臺(tái)計(jì)算機(jī)中，所以不可能再依靠人工的方式來完成對(duì)嵌入式計(jì)算機(jī)軟件的測(cè)試。靜態(tài)軟件測(cè)試技術(shù)在對(duì)軟件進(jìn)行測(cè)試時(shí)，不需要對(duì)每臺(tái)計(jì)算機(jī)都進(jìn)行檢測(cè)，只要獲取系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，就能判斷出軟件出錯(cuò)的地方，這種測(cè)試技術(shù)不僅很方便，還能節(jié)約測(cè)試時(shí)間。

2.2 動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)

動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)的測(cè)試對(duì)象是軟件代碼，主要檢測(cè)軟件代碼的執(zhí)行能力是否能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，還需要確定出其覆蓋率，從而對(duì)軟件的功能進(jìn)行測(cè)試。通過動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)，能找出軟件中的缺陷，從而針對(duì)性的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改正，促進(jìn)嵌入式計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的發(fā)展。同時(shí)，利用動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)，還可對(duì)軟件的設(shè)置情況進(jìn)行檢測(cè)，針對(duì)其中已經(jīng)完成開發(fā)的數(shù)據(jù)，還能檢測(cè)出其完整性，從而為軟件的開發(fā)提供相應(yīng)的依據(jù)。同時(shí)，通過動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)可對(duì)軟件中的所有函數(shù)進(jìn)行分析，并根據(jù)內(nèi)存的分配情況，將每種元素的分配情況顯示出來。

3 目標(biāo)機(jī)測(cè)試技術(shù)

3.1 內(nèi)存分析技術(shù)

由于嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存都比較小，所以利用內(nèi)存分析技術(shù)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，能夠確定出其中存在問題的部分。嵌入式計(jì)算機(jī)軟件發(fā)生故障的頻率比較高，很大原因就是因?yàn)槠鋬?nèi)存的分配不合理。如果內(nèi)存的分布存在錯(cuò)誤，就無法進(jìn)行二次分布，從而對(duì)數(shù)據(jù)信息造成影響，使其失去實(shí)效性。因此，利用內(nèi)存分析技術(shù)可對(duì)其內(nèi)存分配情況進(jìn)行檢測(cè)，從而找出內(nèi)存分配錯(cuò)誤的地方，并查找出錯(cuò)誤的原因，針對(duì)性的對(duì)其加以改正。一般情況下，應(yīng)先利用硬件分析的方式來對(duì)內(nèi)存進(jìn)行檢測(cè)，但這種檢測(cè)方式的花費(fèi)比較高，所耗費(fèi)的時(shí)間比較長(zhǎng)，且環(huán)境因素會(huì)對(duì)分析工具造成一定的影響，在對(duì)軟件進(jìn)行分析時(shí)，也會(huì)影響到計(jì)算機(jī)的代碼和內(nèi)存的運(yùn)行狀況。所以在對(duì)嵌入式計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的內(nèi)存進(jìn)行分析時(shí)，需要根據(jù)測(cè)試需要，合理選擇正確的測(cè)試方法，否則就會(huì)影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.2 故障注入技術(shù)

在嵌入式計(jì)算機(jī)軟件處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，仍然可對(duì)其進(jìn)行設(shè)置，但需要依靠人工的方式來完成設(shè)置。同時(shí)，要完成這類設(shè)置，還要求目標(biāo)機(jī)中的各類部件功能要有所保障，其運(yùn)行能按照所設(shè)置的時(shí)間和方式來進(jìn)行。在利用故障注入技術(shù)對(duì)目標(biāo)機(jī)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，可只測(cè)試目標(biāo)機(jī)其中的一部分，從而針對(duì)性的檢測(cè)目標(biāo)機(jī)中的某項(xiàng)性能，如邊界測(cè)試、強(qiáng)度性測(cè)試等都會(huì)用到故障注入技術(shù)。通過這樣的測(cè)試，能將嵌入式計(jì)算機(jī)軟件的運(yùn)行狀態(tài)更加明顯的表現(xiàn)出來。

3.3 性能分析技術(shù)

在對(duì)目標(biāo)機(jī)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，性能分析技術(shù)是必不可少的一種技術(shù)，其主要作用是對(duì)嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件的性能進(jìn)行測(cè)試，以確保其性能的穩(wěn)定性。嵌入式系統(tǒng)是否能正常運(yùn)行，在很大程度上取決于程序的性能是否良好。而利用性能分析技術(shù)對(duì)程序的性能進(jìn)行分析，能夠發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，并找出問題根源，采取針對(duì)性的措施解決這些問題，從而提高嵌入式計(jì)算機(jī)軟件質(zhì)量。

4 仿真機(jī)測(cè)試技術(shù)

4.1 數(shù)據(jù)獲取技術(shù)

在對(duì)仿真機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，往往需要依靠大量的數(shù)據(jù)信息來進(jìn)行，而在對(duì)嵌入式計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行檢測(cè)前，應(yīng)準(zhǔn)備好軟件設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生的源代碼。利用仿真測(cè)試技術(shù)，能夠獲取更加完整的數(shù)據(jù)信息，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存處理后，可將測(cè)試工具充分的利用起來，對(duì)其進(jìn)行更改，從而確保數(shù)據(jù)能夠被正常的輸入。在完成測(cè)試工作后，可讀取出已經(jīng)緩存的數(shù)據(jù)，并將其保存在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。但是，在利用仿真檢測(cè)技術(shù)對(duì)嵌入式計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行測(cè)試時(shí)，要設(shè)置好緩存容量，超過測(cè)試容量就無法順利完成測(cè)試。

4.2 仿真測(cè)試技術(shù)

在利用仿真測(cè)試技術(shù)對(duì)嵌入式計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行測(cè)試時(shí)，要將各類數(shù)據(jù)信息收集起來，并對(duì)其進(jìn)行集中處理。并且，此技術(shù)需要在其他技術(shù)的支撐下才能順利進(jìn)行，從而完成對(duì)數(shù)據(jù)的仿真模擬。在模擬過程中，能夠掌握軟件是怎樣使用的，再根據(jù)軟件性質(zhì)的不同，將其進(jìn)行分類，從而確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，在測(cè)試過程中，要確保傳輸信號(hào)的穩(wěn)定性，這樣才能提高不同數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)性。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，嵌入式計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用范圍在不斷的擴(kuò)大。因此，為確保嵌入式計(jì)算機(jī)軟件在運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性，就需要對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。不僅要對(duì)宿主機(jī)進(jìn)行測(cè)試，還需要對(duì)目標(biāo)機(jī)和仿真機(jī)進(jìn)行測(cè)試，只有對(duì)整個(gè)嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行全面的測(cè)試，才能進(jìn)一步提高嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]張兵星.探討計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試的相關(guān)技術(shù)應(yīng)用[J].中國(guó)管理信息化，2016（04）：169.

[2]高俊，鄒金萍.計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試技術(shù)與開發(fā)應(yīng)用研究[J].中國(guó)管理信息化，2016（07）：176-177.

[3]楊洋，唐超.嵌入式武控計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用[J].科技與創(chuàng)新，2016（20）：160.

作者單位

1.中國(guó)太平洋保險(xiǎn)（集團(tuán)）股份有限公司 上海市 200082

2.上海理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院 上海市 200082