朱晏慶

【摘 要】 航天飛行器中嵌入式軟件功能越來越復(fù)雜，軟件的可靠運行是飛行器正常工作的保障，因此，對航天嵌入式軟件的質(zhì)量提出了極高的要求，軟件測試不可或缺。本文以從事的嵌入式軟件測試出發(fā)，簡述了嵌入式軟件測試的基本方法，并結(jié)合測試工具的介紹和使用，描述不同測試環(huán)境下航天嵌入式軟件測試的過程和心得。

【關(guān)鍵詞】 嵌入式軟件 軟件測試 覆蓋率 性能測試

1 概述

隨著現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，系統(tǒng)集成技術(shù)也得到了飛速提高，尤其在航天航空、武器裝備等國防科技領(lǐng)域。同時嵌入式軟件在系統(tǒng)集成中的位置也顯得越來越重要。嵌入式軟件規(guī)模也逐漸增大，復(fù)雜度越來越高，軟件的質(zhì)量成為系統(tǒng)集成成敗的重要因素。

嵌入式軟件的測試是提高軟件質(zhì)量的重要手段，只有經(jīng)過充分的軟件測試，才有可能開發(fā)出高質(zhì)量、可靠安全的嵌入式軟件。

對于航天領(lǐng)域嵌入式軟件而言，實時性要求，可靠性和安全性要求更高。

2 嵌入式軟件測試

2.1 軟件測試的基本方法

嵌入式軟件測試的方法一般可以分為黑盒測試和白盒測試兩種。

黑盒測試是一種基于軟件功能的測試。

白盒測試在于看清軟件模塊內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，如各種覆蓋率測試，數(shù)據(jù)流測試等。

按照軟件生存周期模型，嵌入式軟件測試一般又可分為單元測試、組裝測試和確認(rèn)測試，其中確認(rèn)測試還可包括第三方獨立測試。

單元測試以不可再分的功能模塊為測試對象，可以進(jìn)行黑盒和白盒測試。在驗證功能模塊實現(xiàn)的軟件功能項的同時，可以進(jìn)一步進(jìn)行覆蓋率測試。

一般測試過程見圖1。

組裝測試主要測試對象是經(jīng)過單元測試以后的集成軟件模塊，其目的是驗證各軟件模塊的控制接口和數(shù)據(jù)接口是否正確，與設(shè)計是否相符。

確認(rèn)測試則是在系統(tǒng)環(huán)境中進(jìn)行的功能和性能測試，借助輔助測試工具，驗證軟件是否完全實現(xiàn)各功能和性能需求項。

2.2 軟件測試工具

2.2.1 VECTORCAST

VECTORCAST提供強(qiáng)大的單元和組裝級別的測試功能，能自動產(chǎn)生、編譯測試樁和驅(qū)動模塊，通過友好界面交互自動產(chǎn)生測試用例，并支持完全自動的回歸測試，提供SC，BC和MC/DC測試覆蓋率顯示，提供MaCabe圈復(fù)雜度分析和基本路徑分析。

2.2.2 CODETEST

CODETEST是專門針對嵌入式軟件開發(fā)出來的高性能軟件測試和分析工具，除了通常軟件測試工具的插樁技術(shù)外，CODETEST最突出的特點是有硬件套件和探頭等輔助測試設(shè)備用于精確的性能分析和系統(tǒng)級覆蓋率分析。

2.3 軟件測試實踐

嵌入式軟件主要經(jīng)過單元、組裝測試和確認(rèn)測試。

下面以1750平臺和編程語言ADA為例，結(jié)合測試工具介紹各階段測試內(nèi)容。

2.3.1 單元和組裝測試

我們采用了VECTORCAST這個軟件工具進(jìn)行單元和組裝測試，這是基于主機(jī)平臺的測試。我們采用的編譯器是M1750-Ada。在使用該編譯器結(jié)合VECTORCAST工具時，在編譯參數(shù)打開擴(kuò)展內(nèi)存選項的時候，會出現(xiàn)編譯鏈接不通過或程序執(zhí)行出錯的情況。經(jīng)查，由于我們編寫的代碼加上VECTORCAST工具自身為測試而生成的可執(zhí)行代碼超出了規(guī)定的64K代碼長度，代碼出現(xiàn)跨段，因此會出現(xiàn)編譯鏈接不通過或程序執(zhí)行出錯的情況；最后通過更改編譯鏈接的腳本控制文件，指定各代碼段存放的位置，確保代碼不出現(xiàn)跨段，解決了該問題。

該工具也被用來進(jìn)行組裝測試，在語句、分支和多條件判定/決策各級別測試覆蓋率方面發(fā)揮了重要作用，并且通過編寫shell腳本文件實現(xiàn)了自動的單元和組裝級別的回歸測試。

2.3.2 確認(rèn)測試

在嵌入式軟件確認(rèn)測試過程中，我們使用CODETEST測試工具實現(xiàn)了M1750平臺上在線的軟件動態(tài)覆蓋率測試和軟件性能測試。

首先，構(gòu)建了一個真實物理接口的測試環(huán)境，與目標(biāo)計算機(jī)相連接，嵌入式軟件在目標(biāo)計算機(jī)中連續(xù)運行，通過使用專用適配器捕捉目標(biāo)CPU的控制、地址和數(shù)據(jù)總線的信號，并采用CODETEST的應(yīng)用分析軟件實時在線分析嵌入式軟件中各個模塊的運行情況，包括運行時間、頻率等，對被測軟件的運行情況有全面了解，也為我們解決其它軟件問題提供了有效的參考數(shù)據(jù)。

確認(rèn)測試階段，被測軟件的長期考核必不可少。該測試環(huán)境下可進(jìn)行自主不間斷連續(xù)測試，不需要進(jìn)行人工干預(yù)。

3 結(jié)語

嵌入式軟件要求測試充分，我們要充分借助軟件測試工具進(jìn)行主機(jī)環(huán)境下的單元、組裝測試和系統(tǒng)集成環(huán)境下的確認(rèn)測試。在實際測試過程中，我們既使用了VECTORCAST進(jìn)行了主機(jī)平臺下的測試；也構(gòu)建了軟件確認(rèn)測試的平臺，借助CODETEST進(jìn)行了集成環(huán)境下的性能測試和覆蓋率分析。在特定的測試平臺下，積累了相關(guān)測試經(jīng)驗，對類似的嵌入式軟件測試起到一定的借鑒作用。

參考文獻(xiàn)：

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