嵌入式軟件軟硬件集成測試過程研究

引言

　　軟件質量即業務生命。軟件測試項目已經變得比以往任何時候都復雜和困難。1979年，Glenford Myers在《The Art of Software Testing》一書中提出“測試的目的是證偽”這一概念，推翻了過去“為表明軟件正確而進行測試”的錯誤認識，為軟件測試的發展指出了方向，軟件測試的理論、方法在之后得到了長足的發展。但是，目前中國許多軟件企業仍存在著“重開發、輕測試”的傾向，從而造成軟件產品的質量問題日漸突出。因此，如何制定有效的軟件測試過程、保障軟件業的健康化發展，已成為當務之急。

　　嵌入式軟件作為軟件家族中重要的分支，在當今人民生活和國防事業中得到越來越廣泛的應用，由于嵌入式軟件自身軟硬件結合的復雜性、其質量的重要性，也造就了其軟件測試的特殊性，那就是在執行正常軟件測試的單元測試、集成測試、配置項測試、系統測試的過程中，還要考慮到軟件與硬件的兼容問題，即需要進行軟、硬件集成測試。本文將重點研究嵌入式軟件與硬件集成時的測試過程。

　　根據筆者在嵌入式軟件測試工作過程中的經驗，歸納提出了軟硬件集成測試過程，同時結合當前軟件測試理論前沿知識，把該測試過程進行重組和改進，并給出了測試模型，以期嵌入式軟件與硬件集成測試過程能夠在實際中廣泛應用。

　　1 、嵌入式軟件測試基本概念

　　1.1 嵌入式軟件

　　和普通計算機系統一樣，嵌入式系統除了需要硬件結構和配置外，還需要相應軟件的支持才能完整地實現系統的功能。目前，嵌入式系統的軟件體系結構通常都采用以實時內核為基礎的分層體系結構。組成嵌入式系統的軟件大致可分為如下幾層：

　　驅動層(硬件抽象層)：驅動層是最靠近硬件的一層，它屬于最底層的軟件，直接和硬件打交道，它為操作系統內核和應用提供使用硬件的接口即驅動的支持。

　　操作系統層(實時內核層)：該層的主要功能是協助最頂層的應用層更好地進行任務的調度、消息管理和異常處理等工作，由于該層的支持，特別是實時內核的作用，大大地減輕了嵌入式軟件開發人員開發嵌入式軟件的難度，同時也縮短了嵌入式軟件的開發周期。

　　應用軟件實現支持層：嵌入式應用軟件的實現需要編程語言的支持。目前，應用于嵌入式軟件編程語言主要有面向過程的語言C和面向對象的編程語言C++、ADA等，應用這些語言開發的應用程序在嵌入式系統中運行時都需要相應的編譯器或解釋器的支持，轉換成相應的機器碼，才能在嵌入式系統中實現應用程序對應的功能。

　　應用層：應用層軟件主要由多個相對獨立的應用任務組成，每個應用任務完成特定的工作，如計算任務和通信任務等，各個任務的運行由操作系統進行調度。

　　1.2 測試用語

　　嵌入式軟件(Embedded Software)：嵌入式計算機系統中的軟件，其與硬件聯系緊密，并且通常要求強實時性。

　　測試環境(TeST EnvirONment)：執行測試程序所需要的硬件平臺和軟件資源構成的環境。

　　測試用例(Test Case)：為測試項規定輸入、預期結果和一組執行條件的文檔。

　　測試程序(Test Procedure)：執行測試用例的程序形式，其執行需要相應測試環境的支持。

　　問題描述報告(Problem DescripTIon Report)：對軟件測試過程中發現問題的簡要描述。

　　更改的判定條件覆蓋(Modified Condition/Decision Coverage, MC/DC)：對設計足夠多的測試用例，使得判定中每個條件的所有可能結果至少出現一次，每個判定本身的所有可能結果也至少出現一次，每個入口點和出口點至少要喚醒一次，并且每個條件都顯示能單獨影響判定結果。

　　圖1 嵌入式軟件軟硬件集成測試過程

　　2 、 軟硬件集成測試過程

　　軟硬件集成測試應該在嵌入式軟件集成測試完成的基礎上進行。此時軟件已按照功能模塊組裝成子系統，為了有效驗證該子系統軟件與硬件功能的協調性，保證軟件在特定的硬件平臺上能夠按照設計的要求進行工作，完成其要求的功能、性能指標，就必須進行嵌入式軟件的軟硬件集成測試。

　　2.1 嵌入式軟件測試過程

　　軟件開發人員在開發過程中，一般遵循如下步驟：

　　① 系統軟硬件功能劃分，形成軟、硬件研制任務書。

　　② 系統軟件需求分析。

　　③ 系統軟件概要設計。