嵌入式軟件測試數(shù)據(jù)輸入和獲取的方法

張海軍

摘 要：測試數(shù)據(jù)輸入和獲取是嵌入式軟件測試的關(guān)鍵技術(shù)。首先分析了在進行嵌入式軟件測試時，導(dǎo)致數(shù)據(jù)輸入和獲取困難的幾點原因，然后根據(jù)多年的測試經(jīng)驗，對嵌入式軟件測試數(shù)據(jù)輸入和獲取的多種手段和方式進行了介紹，最后說明了在進行嵌入式軟件測試數(shù)據(jù)輸入和獲取時的注意事項。

關(guān)鍵詞：嵌入式軟件測試；數(shù)據(jù)輸入；數(shù)據(jù)獲取

在進行嵌入式軟件測試時，會遇到多種困難，其中之一便是如何輸入和獲取數(shù)據(jù)。在最終使用環(huán)境中進行測試時，嵌入式系統(tǒng)通常沒有或只有簡單的顯示設(shè)備，也沒有存儲設(shè)備，不能保存計算結(jié)果，只有在線實時觀測或是將數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿拗鳈C上才能進行結(jié)果分析，這樣一來，如何建立宿主機與目標(biāo)機之間的物理邏輯連接，以便能注入測試數(shù)據(jù)，并能在正確的時間采集到正確的結(jié)果數(shù)據(jù)以恰當(dāng)?shù)匕l(fā)現(xiàn)問題，就成為了主要挑戰(zhàn)。

一、嵌入式軟件測試數(shù)據(jù)輸入和獲取困難的原因

（一）硬件嵌入性

嵌入式軟件一般運行在各種嵌入式系統(tǒng)中，而這些系統(tǒng)通常僅能完成特殊的任務(wù)，系統(tǒng)硬件專門設(shè)計，嵌入式軟件離開了這些硬件就無法運行。另外，嵌入式系統(tǒng)在運行過程中往往需要與多個交聯(lián)設(shè)備進行數(shù)據(jù)交互。因此，嵌入式軟件只有在最終實際運行環(huán)境中，才能完整、深入考核其各項功能和性能指標(biāo)。

（二）數(shù)據(jù)缺乏“可視性”

嵌入式系統(tǒng)往往不像商業(yè)計算機那樣具有鍵盤、顯示屏、磁盤機和其他各種有效的用戶界面和存儲設(shè)備。由于嵌入式系統(tǒng)通常是面向某個特定應(yīng)用的，所以嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件在設(shè)計時，要充分考慮系統(tǒng)的尺寸、功耗等要求，因此往往會省略掉顯示屏、接口等不必要的設(shè)備。

（三）實時性

嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過程控制、數(shù)據(jù)采集、傳輸通信等場合，實時性是對嵌入式系統(tǒng)的普遍要求，是設(shè)計者和用戶重點考慮的一個重要指標(biāo)。而實時性強，軟件運行會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，這給其測試帶來了很大的困難。

二、嵌入式軟件測試數(shù)據(jù)輸入和獲取的主要手段

嵌入式軟件測試數(shù)據(jù)輸入和獲取的手段包括：外接鍵盤顯示器、在線輔助設(shè)備、I/O接口、邊界掃描、總線監(jiān)聽、在線仿真器ICE等。

（1）外接鍵盤顯示器：嵌入式Linux、VxWorks等嵌入式平臺下的軟件，通常系統(tǒng)硬件留有接口，可以直接外接鍵盤、顯示器等，這樣在特定的調(diào)試狀態(tài)下，就可以直接輸入數(shù)據(jù)和獲取到軟件運行過程中產(chǎn)生的狀態(tài)和數(shù)據(jù)。

（2）在線輔助設(shè)備：通過嵌入式系統(tǒng)的其他在線輔助設(shè)備，比如：數(shù)碼管、指示燈以及交聯(lián)設(shè)備的顯示裝置等，也可以間接獲取嵌入式軟件的運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)。

（3）I/O接口：通過直接連接標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)口、串口等I/O接口，配合相應(yīng)的軟件工具，比如：EtherpeekNX、串口調(diào)試助手等，可以實現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)和獲取結(jié)果。

（4）邊界掃描：邊界掃描測試是通過在芯片的每個I/O腳附加一個邊界掃描單元以及一些附加的測試控制邏輯實現(xiàn)的?，F(xiàn)在，所有復(fù)雜的IC芯片（比如：DSP、FPGA等）幾乎都具有邊界掃描端口（即JTAG控制接口）。邊界掃描測試有兩大優(yōu)點：一個是方便芯片的故障定位，另一個是通過邊界掃描通道來使芯片處于某個特定的功能模式。測試時，工具軟件通常是各個處理器的開發(fā)環(huán)境，通過JTAG仿真器連接至嵌入式硬件，可以實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的輸入及獲取。

（5）總線監(jiān)聽：是一種監(jiān)測被測系統(tǒng)總線數(shù)據(jù)流的手段，具有實時性強、支持多通道、顯示方式多樣等特點。CodeTEST、RTInsight、ADS2等測試工具以及邏輯分析儀、示波器等硬件工具都能實現(xiàn)總線監(jiān)聽?？偩€監(jiān)聽的連線方式，分為標(biāo)準(zhǔn)探頭和飛線兩種。

（6）在線仿真器ICE：用來模擬嵌入式系統(tǒng)中的中央處理器，它通過一個插頭插在一個與CPU一樣的底座上。在線仿真器提供了一面通向嵌入式系統(tǒng)內(nèi)部的窗戶，程序員用在線仿真器將程序下載到系統(tǒng)運行后，可以對程序進行逐步跟蹤并察看數(shù)據(jù)的變化。

三、嵌入式軟件測試數(shù)據(jù)輸入和獲取的注意事項

在進行嵌入式軟件測試數(shù)據(jù)輸入和獲取時需要注意以下幾個方面：

（1）在進行硬件連接時，不能影響到嵌入式軟件的運行狀態(tài)，有必要時要進行檢查和確認，否則可能會使軟件運行不穩(wěn)定甚至改變軟件運行狀態(tài)。

（2）對于實時性非常強、數(shù)據(jù)量大的嵌入式軟件，在選擇數(shù)據(jù)獲取的方式時，必須要檢查數(shù)據(jù)的完整性和正確性。否則，有可能出現(xiàn)獲取到的數(shù)據(jù)不完整甚至是錯誤的，影響軟件測試的質(zhì)量。

（3）在選擇工具軟件和硬件時，要考慮其可靠性和正確性，盡量選取公開發(fā)行的穩(wěn)定版。

（4）嵌入式系統(tǒng)一般比較復(fù)雜，采取的任何數(shù)據(jù)輸入和獲取方式，一定要實現(xiàn)研制方或開發(fā)方進行交流和確認，避免由于自身不熟悉和疏忽導(dǎo)致測試中出現(xiàn)問題。

四、結(jié)語

嵌入式軟件測試數(shù)據(jù)輸入和獲取是嵌入式軟件測試的關(guān)鍵技術(shù)，其準(zhǔn)確性、實時性和可靠性對測試質(zhì)量有決定性影響。由于嵌入式系統(tǒng)平臺的多樣性和復(fù)雜性，因此在進行嵌入式軟件測試時，需要根據(jù)被測軟件的特點和測試要求，對數(shù)據(jù)輸入和獲取方法進行定制設(shè)計，靈活采用多種方式，可以極大提高測試質(zhì)量和效率。

參考文獻：

[1]葛德明.實時嵌入式軟件的測試技術(shù)[J].電子測試，2018（10）.

[2]孫昌愛，靳若明，劉超，金茂忠.實時嵌入式軟件的測試技術(shù)[J].小型微型計算機系統(tǒng)，2000（09）.

[3]鄭人杰.計算機軟件測試技術(shù)[M].清華大學(xué)出版社，1992.