嵌入式軟件可靠性仿真測(cè)試系統(tǒng)

周光海

摘要??? 本文主要對(duì)嵌入式軟件可靠性仿真測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了研究，分析了仿真測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了嵌入式軟件可靠性仿真測(cè)試系統(tǒng)，最后對(duì)嵌入式軟件可靠性仿真測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)踐。

【關(guān)鍵詞】嵌入式軟件 可靠性 仿真測(cè)試 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

嵌入式軟件可靠性仿真測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最為重要的是確保測(cè)試系統(tǒng)的完整性，為了滿足嵌入式軟件可靠性仿真測(cè)試系統(tǒng)的需求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要遵循以下目標(biāo)：

（1）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須要建立在硬件的基礎(chǔ)上。在硬件仿真的過(guò)程中要明確測(cè)試系統(tǒng)外圍各個(gè)設(shè)備之間的同一性，設(shè)計(jì)的嵌入式軟件設(shè)備通常具備1553B的總線接口和其余的數(shù)據(jù)收集、處理等硬件設(shè)備，從而促進(jìn)仿真測(cè)試軟件的交融性。

（2）設(shè)計(jì)的嵌入式軟件可靠性仿真測(cè)試系統(tǒng)必須具備數(shù)據(jù)采集和故障注入的功能，在進(jìn)行仿真測(cè)試的過(guò)程中為用戶應(yīng)用提供數(shù)據(jù)采集、注入等接口。

（3）設(shè)計(jì)的測(cè)試系統(tǒng)必須具備獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制和響應(yīng)機(jī)制。當(dāng)測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，能夠?yàn)橄到y(tǒng)測(cè)試提供相應(yīng)的運(yùn)行環(huán)境。

（4）軟件設(shè)計(jì)必須要對(duì)各種因素進(jìn)行充分的考慮和分析。其中，測(cè)試系統(tǒng)中的目標(biāo)系統(tǒng)通常在單模系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)用戶的需求相應(yīng)的設(shè)計(jì)測(cè)試系統(tǒng)的激勵(lì)機(jī)制和響應(yīng)機(jī)制，從而實(shí)現(xiàn)多模系統(tǒng)仿真測(cè)試的目標(biāo)。

2 嵌入式軟件可靠性仿真測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 組成結(jié)構(gòu)圖

嵌入式軟件可靠性仿真測(cè)試系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)是整個(gè)仿真測(cè)試的重中之重，它直接決定了軟件功能的組織形式以及測(cè)試環(huán)境任務(wù)的整體分配。嵌入式軟件可靠性仿真測(cè)試系統(tǒng)主要由主控系統(tǒng)、被測(cè)系統(tǒng)、激勵(lì)系統(tǒng)以及仿真系統(tǒng)構(gòu)成，它的組成結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2.2 仿真系統(tǒng)硬件構(gòu)成

嵌入式軟件設(shè)備通常有1553B的總線接口和其余的數(shù)據(jù)收集、處理等硬件設(shè)備構(gòu)成，由單片機(jī)集中協(xié)調(diào)他們的工作，但他們又獨(dú)立

完成自己的性能。

在嵌入式軟件可靠性仿真測(cè)試系統(tǒng)硬件構(gòu)成中，它們各自的作用如下：

2.2.1 模擬量輸入通道

仿真系統(tǒng)硬件中的模擬量輸入通道主要是由多路開(kāi)關(guān)以及AD轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，其作用為收集被測(cè)系統(tǒng)的16路模擬信號(hào)。

2.2.2 模擬量輸出通道

該硬件部分區(qū)別于模擬量輸入通道，主要是由DA轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，其主要作用是對(duì)系統(tǒng)激勵(lì)目標(biāo)系統(tǒng)的信號(hào)進(jìn)行仿真測(cè)試，通過(guò)故障注入的方式對(duì)嵌入式軟件的故障情況進(jìn)行相關(guān)的檢測(cè)。

2.2.3 開(kāi)關(guān)量輸出通道

該硬件系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量輸出通道主要是由驅(qū)動(dòng)芯片構(gòu)成，通過(guò)在開(kāi)關(guān)量輸出通道中注入故障狀態(tài)，對(duì)被測(cè)系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行仿真測(cè)試。

2.2.4 1553B接口

1553B接口主要是由控制芯片和點(diǎn)偏激構(gòu)成，其中控制芯片的型號(hào)為BU61580，單片機(jī)的型號(hào)為AT98s52。它的主要作用是控制1553B接口總線，并對(duì)衛(wèi)星和有效荷載之間的通訊通道進(jìn)行仿真模擬，從而實(shí)現(xiàn)仿真測(cè)試系統(tǒng)同被測(cè)試系統(tǒng)之間的通訊。

2.2.5 USB接口電路

USB接口電路主要是由型號(hào)為PDIUSBD12的USB控制芯片以及單片機(jī)構(gòu)成，其作用主要為實(shí)現(xiàn)仿真系統(tǒng)和主機(jī)之間的通訊，實(shí)時(shí)注入、采集并顯示數(shù)據(jù)。

嵌入式軟件仿真測(cè)試系統(tǒng)的硬件設(shè)備主要使用了USB總線，只要仿真測(cè)試系統(tǒng)設(shè)備上擁有USB接口就能夠快速與主機(jī)連接通訊。此外，該硬件系統(tǒng)中的AD以及開(kāi)關(guān)輸出通道可以注入故障且能夠容納的數(shù)據(jù)范圍較廣，使得嵌入式軟件可靠性仿真測(cè)試系統(tǒng)的容錯(cuò)性能不斷優(yōu)化，測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試范圍進(jìn)一步拓展。

2.3 仿真系統(tǒng)硬件設(shè)備嵌入式軟件設(shè)計(jì)

嵌入式軟件仿真測(cè)試系統(tǒng)的軟件有稱之為固件程序，它主要是由1553B仿真消息執(zhí)行和數(shù)據(jù)接收、發(fā)送控制命令等部分構(gòu)成。在嵌入式軟件可靠性仿真測(cè)試系統(tǒng)軟件構(gòu)成中，它們各自的作用如下：

2.3.1 數(shù)據(jù)采集控制

仿真測(cè)試系統(tǒng)軟件中數(shù)據(jù)采集控制的主要作用是對(duì)被測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集控制，然后根據(jù)被測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)返回策略和特點(diǎn)設(shè)置系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的周期。

2.3.2 主機(jī)命令接收和數(shù)據(jù)反饋控制

主機(jī)命令接收和數(shù)據(jù)反饋控制的主要作用是對(duì)主機(jī)發(fā)出的命令進(jìn)行相應(yīng)，并將收集到的數(shù)據(jù)及時(shí)的回饋給主機(jī)的數(shù)據(jù)。

2.3.3 1553B仿真消息執(zhí)行與數(shù)據(jù)接收

1553B仿真消息執(zhí)行與數(shù)據(jù)接收主要是完成主機(jī)發(fā)送的1553B命令，及時(shí)的接受被測(cè)試系統(tǒng)傳輸?shù)南⒑蛿?shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存至系統(tǒng)的數(shù)據(jù)緩存區(qū)域后將其反饋給主機(jī)。

2.3.4 發(fā)送控制命令

發(fā)送控制命令主要是在被測(cè)試系統(tǒng)的運(yùn)行模式基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行重新設(shè)置，并對(duì)系統(tǒng)部分硬件的執(zhí)行策略進(jìn)行控制。

2.4 主機(jī)應(yīng)用程序

嵌入式軟件仿真測(cè)試系統(tǒng)的主機(jī)應(yīng)用程序的界面是在VC++的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，它的工作方式為多線程工作，在確保了系統(tǒng)工作時(shí)序準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上為嵌入式軟件的運(yùn)行提供了良好的平臺(tái)。

在嵌入式軟件可靠性仿真測(cè)試系統(tǒng)主機(jī)應(yīng)用程序中，它們各自的作用如下：

（1）數(shù)據(jù)采集。該測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集的主要作用是實(shí)時(shí)采集、儲(chǔ)存載荷數(shù)據(jù)、顯示工程參數(shù)等。

（2）控制激勵(lì)。控制激勵(lì)的作用是發(fā)送遙控指令、初始化控制端口等。

（3）1553B通訊仿真。1553B通訊仿真的作用主要是發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束字、長(zhǎng)抱環(huán)測(cè)試、發(fā)送指令等。

3 嵌入式軟件可靠性仿真測(cè)試實(shí)踐

本文提出的.嵌入式軟件可靠性仿真測(cè)試系統(tǒng)是在有效荷載的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)的，通過(guò)該仿真測(cè)試系統(tǒng)對(duì)嵌入式軟件可靠性進(jìn)行了科學(xué)的測(cè)試。

在選擇測(cè)試實(shí)例時(shí)，必須要根據(jù)仿真測(cè)試軟件系統(tǒng)硬件的設(shè)置的數(shù)據(jù)和控制涼的范圍以及將故障注入系統(tǒng)后軟件的運(yùn)行特點(diǎn)。據(jù)此，本文選擇各種測(cè)試數(shù)據(jù)、數(shù)控電路等設(shè)備故障的實(shí)例265個(gè);此外，由于嵌入式軟件可靠性仿真測(cè)試系統(tǒng)軟件的工作周期以及工作模式有所不同，所以選擇了測(cè)試工作時(shí)序、時(shí)間校正等功能故障的實(shí)例265個(gè);再根據(jù)嵌入式軟件仿真測(cè)試系統(tǒng)的主機(jī)應(yīng)用程序可自動(dòng)生成注入數(shù)據(jù)的特性，選擇測(cè)試數(shù)據(jù)注入字錯(cuò)、位錯(cuò)等故障的實(shí)例265個(gè);最后在根據(jù)軟件的運(yùn)行特點(diǎn)選擇測(cè)試軟件正常故障的實(shí)例510個(gè)，共計(jì)測(cè)試實(shí)例1305個(gè)，極大的提高了仿真測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試范圍，從而使得系統(tǒng)測(cè)試的仿真結(jié)果根據(jù)科學(xué)性。本文采集到的測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

由表1可知，本文在分析測(cè)試數(shù)據(jù)是并未存在失效數(shù)據(jù)，最終得到的測(cè)試數(shù)據(jù)符合預(yù)期的設(shè)定，且與用普通的仿真測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試后得到的結(jié)果是相同的，由此可知，本文中提到的嵌入式軟件可靠性仿真測(cè)試系統(tǒng)是可以進(jìn)行推廣的。

4 結(jié)論

隨著嵌入式軟件在我國(guó)各行業(yè)中應(yīng)用的拓展，嵌入式軟件的可靠性也引起了大家的廣泛關(guān)注。對(duì)此，本文設(shè)計(jì)了一種嵌入式軟件可靠性仿真測(cè)試系統(tǒng)泳衣測(cè)試嵌入式軟件的可靠性，而通過(guò)對(duì)仿真測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)踐后可知該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的科學(xué)性和適用性。

參考文獻(xiàn)

[1]張旭，石柱，王崑聲.基于使用剖面的軟件可靠性測(cè)試用例生成方法[J].計(jì)算機(jī)仿真，2009，26（12）：82-85.

[2]王乾宇，朱小冬，王毅剛等.基于TestQuest的嵌入式軟件可靠性測(cè)試環(huán)境框架研究[J].中國(guó)測(cè)試，2012，38（01）：106-109.

[3]鄭重，石柱.星載軟件可靠性工程研究與實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2013，41（08）：1273-1276.