彭琿 張翔 張曉娜 姜林

【摘要】? ? 針對嵌入式軟件測試對硬件依賴程度高，而所依托的硬件環(huán)境往往在軟件故障模擬和故障記錄方面困難的問題，研究了采用硬件平臺全數(shù)字仿真模擬技術，并在嵌入式軟件自動化仿真測試基本技術架構下，設計了基于硬件仿真的嵌入式軟件自動化測試平臺。

【關鍵詞】? ? ?嵌入式軟件? ? 自動化測試? ? 測試平臺

引言：

嵌入式軟件由于其本身的復雜性，通用的人工手動測試都具有很大的挑戰(zhàn)性，要實現(xiàn)自動化測試，則更是需要突破很多關鍵技術問題。由于嵌入式軟件對硬件環(huán)境的依賴程度高，在測試時硬件環(huán)境在軟件故障的模擬和測試數(shù)據(jù)的記錄上，不靈活、不方便，實現(xiàn)困難。采用硬件環(huán)境的全數(shù)字仿真測試技術，通過在通用平臺上模擬嵌入式軟件運行開發(fā)的軟硬件環(huán)境、構建嵌入式軟件自動化測試平臺，已成為嵌入式軟件自動化測試的一個重要研究方向。

一、軟件自動化測試的技術架構

軟件自動化測試的基礎技術主要有測試腳本自動執(zhí)行技術、測試用例自動運行技術、數(shù)據(jù)驅動被測軟件自動運行技術以及關鍵字驅動被測軟件自動運行技術。這四種主要基礎技術中，在嵌入式軟件測試領域應用最多、效果最明顯的是后兩種。

1.1軟件自動化測試的技術基礎

這里對數(shù)據(jù)驅動被測軟件自動運行技術和關鍵字驅動被測軟件自動運行技術這兩中自動化測試基礎技術進行比較，可以看出這兩種技術還是有很多區(qū)別的，比較結果見表1。

表1表明，數(shù)據(jù)驅動被測件自動運行技術框架中，測試腳本對測試的描述級別為整個測試用例，測試腳本中包含有測試用例的業(yè)務信息。當被測軟件的業(yè)務信息發(fā)生后，數(shù)據(jù)驅動被測軟件運行技術架構下的所有相關測試腳本都需要重新編寫，以與變化后軟件的測試需求相呼應。關鍵字驅動被測軟件自動運行技術將被測軟件的界面組件統(tǒng)一映射成組件映射表，對界面中的各個組件進行操作時，不是直接操作各個組件，而是操作組件映射表中的邏輯組件名。這種技術特別適應用戶界面經(jīng)常會發(fā)生變化軟件測試。

1.2嵌入式軟件組合自動化測試技術

本文結合嵌入式軟件測試的特點，基于對上述兩種驅動被測軟件自動運行的技術基礎，設計一種組合型的嵌入式軟件自動化測試技術架構，如圖1所示。該架構能較好地適用于通用嵌入式軟件系統(tǒng)的自動化測試。

該技術架構主要由接口定義表、底層函數(shù)庫、腳本驅動模塊和數(shù)據(jù)驅動模塊等組成。傳送到目標機端的用例腳本由腳本驅動模塊執(zhí)行，測試用例執(zhí)行過程中一般會涉及到對下一級操作腳本的調用，也就是說要調用下一層級的腳本，照此類推，直到調用的都是操作腳本，能夠自動運行即可。當操作腳本運行時需要對被測嵌入式軟件的接口進行調用時，可通過查詢接口定義表，找到關于該接口屬性與參數(shù)的描述，進而完成接口調用與執(zhí)行，實現(xiàn)接口的自動測試;在測試執(zhí)行腳本需要讀取測試數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)驅動模塊就從數(shù)據(jù)文件中讀取輸入數(shù)據(jù)和期望的輸出值，并通過執(zhí)行操作腳本，將數(shù)據(jù)傳遞給被測軟件，執(zhí)行自動化測試。

二、嵌入式軟件自動化測試平臺

2.1嵌入式軟件自動化測試平臺總體設計

根據(jù)國內嵌入式軟件普遍采用的宿主機+目標機共同構建測試環(huán)境的測試技術路線，結合基于數(shù)據(jù)驅動和關鍵字驅動的嵌入式軟件全數(shù)字仿真自動化技術，設計宿目一體的嵌入式軟件通用自動化仿真測試平臺的總結框架如圖2所示。

該平臺主要采用嵌入式軟件全數(shù)字仿真測試技術構建被測嵌入式軟件的仿真運行環(huán)境，采用“宿目一體”（即，宿主機和目標機在同一個通用計算機環(huán)境中運行）的測試基本技術路線，構建基于全數(shù)字仿真的目標機運行環(huán)境，以便于執(zhí)行基于數(shù)據(jù)驅動和基于關鍵字驅動的嵌入式軟件自動化測試。

圖2? ? 宿目一體的嵌入式軟件自動化仿真測試平臺總體架構

從測試應用頂層上看，該平臺核心功能的實現(xiàn)主要有兩個測試輔助工具軟件，即測試管理工具和測試代理軟件。測試管理工具運行在宿主機中。測試代理軟件運行在全數(shù)字仿真測試平臺的目標機中。

這兩個工具軟件實現(xiàn)該平臺在一個物理機上構建宿主機/目標機測試環(huán)境的核心功能。解決了利用該平臺實現(xiàn)宿主機/目標機測試過程中一個核心難點：目標機端的數(shù)據(jù)如何與宿主機端數(shù)據(jù)進行交互的問題。

這種問題的解決途徑一般為：開發(fā)一些嵌入式軟件測試工具的虛擬接口功能，將實際物理通道中的數(shù)據(jù)與目標機的內存數(shù)據(jù)進行交互。若是在真實環(huán)境中，這種方式受制于目標機物理資源的限制。但是在采用全數(shù)字仿真目標機的架構中，由于目標機的物理硬件全部是仿真模擬的，受實際物理硬件資源的限制較小，該問題不再是影響測試的關鍵問題。但是如何提高效率、如何提高自動化程度，是在此平臺上需要解決的關鍵問題。

在同一個物理機上實現(xiàn)宿主機與全數(shù)字仿真目標機的信息交換的一個基礎部件是數(shù)據(jù)通信組件。宿主機與全數(shù)字仿真的目標機實際上是在同一臺物理機上，通過適當?shù)募夹g手段，例如內存共享、文件共享等手段，實現(xiàn)宿主機與目標機之間的高效通信從原理上講不再是關鍵問題。

2.2宿目一體的嵌入式軟件自動化仿真測試平臺典型運行流程

測試人員需要進行的是開機啟動系統(tǒng)、執(zhí)行編譯命令、進行測試設計和分析測試報告;測試管理工具負責自動進行插樁、將目標碼傳送給目標機、配置目標機、解析用戶測試腳本和對測試數(shù)據(jù)進行記錄和對故障庫的調取及生成測試報告;測試代理軟件實現(xiàn)全數(shù)字目標機與宿主機之間信息轉換工作，主要完成命令的解析、數(shù)據(jù)轉換、測試用例執(zhí)行、故障注入執(zhí)行、測試手機收集等。在這個流程中，目標機實際上就是測試的一個執(zhí)行環(huán)境。

從測試執(zhí)行的全過程看，宿目一體的嵌入式軟件自動化仿真測試平臺運行主要分為三個階段：測試準備階段、測試執(zhí)行階段和測試報告生成階段。

在測試準備階段，測試平臺需要完成源代碼插樁、配置文件的解析與設置。源代碼插樁主要為覆蓋測試做準備。在該階段，必須完成源代碼的插樁、將源代碼編譯成目標碼，然后再將目標碼部署到測試目標機中，為目標碼的運行做好測試前的準備。測試配置文件是由測試人員設計好的，提交給測試平臺進行解析后，按配置的內容對測試平臺的參數(shù)和環(huán)境進行設置，完成各種測試運行前的各種信息配置工作。

在測試執(zhí)行階段，平臺將已經(jīng)通過編譯的包含測試腳本的被測嵌入式軟件目標碼，發(fā)動給目標機，部署的在目標機的測試代理軟件接收到目標碼以后，將其存放在內存特定的區(qū)域內，等待執(zhí)行指令。測試代理軟件在控制測試腳本運行的同時，記錄測試結果和測試的覆蓋信息，暫時將這些信息存放在內存區(qū)域，按照測試人員配置的數(shù)據(jù)記錄策略，在固定時間點，由目標機向宿主機發(fā)送測試結果和覆蓋信息。

測試執(zhí)行完成以后，進入報告生成階段，該階段平臺根據(jù)目標機和宿主傳送的測試結果數(shù)據(jù)，匯總分析并生成最終的測試報告的狀態(tài)。

三、結束語

在通用計算機環(huán)境中構建宿目一體的嵌入式軟件自動化測試平臺，對嵌入式軟件進行開發(fā)調試與測試，是提高嵌入式軟件開發(fā)效率的通用方法。本文重點研究了嵌入式軟件全數(shù)字仿真測試策略，設計了嵌入式軟件自動化測試框架，并設計了宿目一體的嵌入式軟件自動化仿真測試平臺。由于受到論文篇幅的限制，該平臺架構中的數(shù)據(jù)通信與測試代理的設計內容，尚未展開。相關內容，筆者另有專門論文進行研究。

參? 考? 文? 獻

[1]陳琳，嵌入式軟件自動化測試平臺的研究與實現(xiàn)，《南京航空航天大學碩士論文》，2010.12

[2]陳琳、張育平、倪紅英、崔玉美，嵌入式軟件自動化測試平臺的研究與實現(xiàn)，《航空電子技術》，2011.03

[3]彭琿、張曉娜、張翔、于鑫，DSP6x架構的嵌入式CPU模擬技術研究與實現(xiàn)，《中國新通信》，2021.07

[4] Len Bass， Paul Clements， Rick Kazman. Software architecture inpractice[M] . MA： Addison-Wesley Professional， 1998