嵌入式軟件自動化測試平臺分析與設(shè)計

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(shù)，并在嵌入式軟件自動化仿真測試基本技術(shù)架構(gòu)下，設(shè)計了基于硬件仿真的嵌入式軟件自動化測試平臺。

【關(guān)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(guān)鍵技術(shù)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(shù)，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(gòu)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(shù)架構(gòu)

軟件自動化測試的基礎(chǔ)技術(shù)主要有測試腳本自動執(zhí)行技術(shù)、測試用例自動運行技術(shù)、數(shù)據(jù)驅(qū)動被測軟件自動運行技術(shù)以及關(guān)鍵字驅(qū)動被測軟件自動運行技術(shù)。這四種主要基礎(chǔ)技術(shù)中，在嵌入式軟件測試領(lǐng)域應(yīng)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(shù)基礎(chǔ)

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

表1表明，數(shù)據(jù)驅(qū)動被測件自動運行技術(shù)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(wù)信息。當被測軟件的業(yè)務(wù)信息發(fā)生后，數(shù)據(jù)驅(qū)動被測軟件運行技術(shù)架構(gòu)下的所有相關(guān)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(yīng)。關(guān)鍵字驅(qū)動被測軟件自動運行技術(shù)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(shù)特別適應(yīng)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(shù)

本文結(jié)合嵌入式軟件測試的特點，基于對上述兩種驅(qū)動被測軟件自動運行的技術(shù)基礎(chǔ)，設(shè)計一種組合型的嵌入式軟件自動化測試技術(shù)架構(gòu)，如圖1所示。該架構(gòu)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(shù)架構(gòu)主要由接口定義表、底層函數(shù)庫、腳本驅(qū)動模塊和數(shù)據(jù)驅(qū)動模塊等組成。傳送到目標機端的用例腳本由腳本驅(qū)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(diào)用，也就是說要調(diào)用下一層級的腳本，照此類推，直到調(diào)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(diào)用時，可通過查詢接口定義表，找到關(guān)于該接口屬性與參數(shù)的描述，進而完成接口調(diào)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(qū)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(shè)計

根據(jù)國內(nèi)嵌入式軟件普遍采用的宿主機+目標機共同構(gòu)建測試環(huán)境的測試技術(shù)路線，結(jié)合基于數(shù)據(jù)驅(qū)動和關(guān)鍵字驅(qū)動的嵌入式軟件全數(shù)字仿真自動化技術(shù)，設(shè)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(jié)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(shù)構(gòu)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(shù)路線，構(gòu)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(qū)動和基于關(guān)鍵字驅(qū)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(gòu)

從測試應(yīng)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(gòu)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(nèi)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(gòu)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(guān)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(guān)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(chǔ)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(shù)手段，例如內(nèi)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(guān)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(shè)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(diào)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(zhuǎn)換工作，主要完成命令的解析、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(shè)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(shè)計好的，提交給測試平臺進行解析后，按配置的內(nèi)容對測試平臺的參數(shù)和環(huán)境進行設(shè)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(nèi)存特定的區(qū)域內(nèi)，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(jié)果和測試的覆蓋信息，暫時將這些信息存放在內(nèi)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(jié)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(jié)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(jié)束語

在通用計算機環(huán)境中構(gòu)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(diào)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(shè)計了嵌入式軟件自動化測試框架，并設(shè)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(gòu)中的數(shù)據(jù)通信與測試代理的設(shè)計內(nèi)容，尚未展開。相關(guān)內(nèi)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(shù)》，2011.03

[3]彭琿、張曉娜、張翔、于鑫，DSP6x架構(gòu)的嵌入式CPU模擬技術(shù)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