嵌入式模塊自動測試系統軟件設計

季玉香，唐曉強

（國網冀北電力有限公司技能培訓中心（保定電力職業技術學院），河北 保定 071000）

隨著信息技術的不斷發展，計算機系統硬件和軟件都得到相應的發展和提升，嵌入式系統的硬件規模和性能得到極大的提升，嵌入式系統軟件的開發和應用具有一定的復雜性和規模性，正是由于其運行環境的特殊性，對其系統的應用和開發的精度要求非常高。只有穩定、可靠的系統，才能保證在嵌入時，不會影響原始系統運行。開發和研究嵌入式自動測試系統，成為當前相關產業發展的重要課題。軟件質量對整個產品的質量起到決定性的作用，繼續我們進一步提升嵌入式領域的自動測試技術水平，以保證產品檢測質量，并提升軟件的可靠性，縮短整個系統的開發周期。

1 傳統軟件設計中存在的問題

目前該單位采用傳統的單片機系統進行自動測試和控制操作，其運算能力低下，主要采用傳統的現場數據處理技術。隨著現代作業的不斷變化，已經無法滿足其需求。其主要存在問題包括：

1.1 開發平臺不同數據類型結構不統一

網絡程序具有多樣性，開發的平臺也是多種多樣的，包括Windows、Linux等，兩者的平臺不同就會導致處理器存在很大的差異，數據庫的選擇上也會有所不同，這種平臺的差異，數據庫安裝的差異都會導致類型和結構的不統一，比如說Windows可以直接對一個網絡程序進行訪問，但是Linux需要安裝所訪問程序的相關軟件；其次處理器的不同使字的長度存在一定的差異，由于不同的處理器所支持的體系結構不同，從而導致子長不同，形成結構的差異性。這種差異產生的最主要原因是因為控制臺和測試臺在開發的過程中選擇了不同的開發環境，使用了不通的編程語言，環境和語言的差異最終導致了數據類型結構的不同。

1.2 數據庫備份及恢復不及時

首先要解決數據源的配制問題，數據源是數據庫信息的主要來源，而自動測試系統的備份和恢復是通過控制臺進行，所以控制臺要合理的配制這些數據源，通過特定的網絡程序實現數據源的有效配置但，但是很多的控制系統都沒有及時的對這些數據源進行配制，實踐的延誤在一定程度上影響了數據的備份，有些控制 系統在進行數據源配制時沒要根據規定的程序和方法，導致數據源配制不合理；由于數據庫的儲存量較大，儲存的信息較多，一直到測試結束再對數據庫進行配制很有可能丟失部分數據，尤其是在測試項目較多的時候，沒有在每一個項目測試結束后進行配置很有可能導致項目數據的遺漏，從而影響數據庫的備份和數據庫的恢復。以上問題都是數據庫備不及時，沒有定期定時備份所導致的。控制臺和測試臺如圖1所示。

圖1 控制臺和測試臺Fig.1 Console and test bench

1.3 測試報告的設計和生成

測試報告是對測試過程的概述，測試結果的說明和分析，為了真實的反映測試的情況，我們在對測試報告進行設計時要充分的考慮這些問題，包括測試的方法，測試的問題，測試的結果以及最后的分析都要在測試報告中體現。但是目前很多自動測試系統的測試報告都不夠全面，往往只關注了測試的結果，沒有反映測試的問題，也沒有對這些問題進行分析；其次測試報告的種類較多，目前應用最廣泛的文字報告大多基于一定的網絡平臺，比如說WORD、EXCEL等，這些網絡模板的應用雖然有利于測試報告的生成，但是帶來的問題也是不容小覷的，尤其是測試的項目和模塊存在很大的差異，但是在生成報告的時候并沒有考慮這些差異，更多的采用同一種方法進行報告設計和生成。這些報告設計和生成問題都嚴重的影響了測試效果的反映狀況，對發現問題和解決問題產生了很大障礙。

2 系統升級與優化設計

該單位為了實現對對象的靜態幾何參數的測試，采用監測系統，使用現代便攜式軌道檢測儀器，極大地降低了工作人員的工作量。其系統設計的優化方案如下：

在SoC的設計理念上融合ARM系列的微處理技術，應該嵌入式系統更好的升級系統。ARM核以高性能、低能耗的特點，在系統中配制IC制造廠生產的大量片上外設，進一步提升ARM系列處理器擁有良好的嵌入式功能。系統設計采用ARM7TDMI核處理器S3C44BO，完成自動測試。其主要的核心構成系統包括通信核數據兩個模塊，具體分析如下：

2.1 軟件網絡通信設計

通信是網絡設計的重要組成部分，在整個嵌入式模塊自動測試系統中占有非常重要的地位，這種通信功能主要是通過一種網絡編程的接口和網絡中不同的應用程序進行通信，然而這中網絡編程的接口具有一定的特殊性，需要依靠TCP/IP的數據進行套接字的連接，所謂的套接字也就是兩個程序進行通訊連接的一個端點，要想保證網絡通信的正常，我們就需要確保套接字的功能。這種軟件網絡通信的設計使各網絡程序很好的交流，形成一個良好的資源共享平臺，不僅有利于對這些網絡程序進行統一的控制，形成一個良好的控制系統，還對嵌入式模塊測試系統有著進一步的改進和完善，使其更好的發揮測試作用[1-2]。

由于網絡通信具有及時性和全面型的特點，自動測試系統需要通過這樣的軟件網絡通信來更好的接收和傳輸信息，自動測試系統軟件網絡通信的設計和開發是一項復雜的工程，由于自動測試系統不能直接的進行通信，需要依靠數據包來達到通訊的需求，這也就給網絡通信設計提出了更高的要求。我們在進行實際的設計和開發的時候要留有一定空間的緩沖區，為通訊的全面性和穩定性提供一定的保障；其次在設計的時候要遵循通信的原則和協議，比如說TCP/IP的協議就是我們在開發時必須遵守的，要堅持這些原則的條件下進行設計和開發，使各網絡程序的功能和性能能夠有效發揮，推動嵌入式模塊自動測試系統的進一步發展[3],如圖1所示。

圖2 網絡通信設計流程圖Fig.2 Network communication design flow

2.2 數據庫設計

數據庫是自動測試系統實現控制和管理職能的主要場所和依據，通過網絡通信，自動測試系統對各網絡程序形成了一個整體控制，整體控制的來源就是這些數據庫的信息，通過數據庫反應的網絡信息可以清楚的了解網絡程序出現問題的環節和地方，為解決這些問題提供一定的參考[4]。其次數據的管理和儲存也是要依靠數據庫來進行的，要想保證數據庫信息的準確性和全面性，自動測試控制系統需要對數據庫直接的操作，比如說我們經常用到的ADO、DAO等，這些就是直接操作數據庫的方式，由于開發的平臺存在很大的差異，那么我們在進行操縱的時候就要根據不同的平臺選擇不同的方法。

自動測試所設計的項目包含方方面面的內容，如果所有的項目測試的數據都集中在一張數據表上，不僅會給數據分析和查找帶了麻煩，還會影響整個自動測試系統的功能，這也就要求我們在對數據庫進行設計時要重點考慮這一問題，盡可能的把每一個項目的數據用獨立的數據表來記錄，是表格反映的信息清楚明了；由于嵌入模式不是單一不變的，針對不同的自動測試系統有 不同的類型選擇，如果每一種類型的嵌入模式都記錄在同一張表格上，不能很好的將各類型的模式進行分類，不僅降低了工作效率，還影響了自動測試的效果，為了避免這一情況的出現，在對數據庫進行設計時要給不同類型的嵌入模式用不同的表格記錄，更全面的反映信息；同時還要對測試的時間、測試的項目、測試的模式以及測試的人員進行總體記錄，在出現問題是能夠及時的發現問題出現的原因，并且快速的采取解決措施[5-6],如圖3所示。

圖3 自動測試系統Fig.3 Automatic test system

3 系統嵌入式自動測試優化體會與效果

通過本次實驗研究，筆者總結提出，要保證嵌入式系統自動測試的質量核效率，應該在結構設計時，注意從以下幾個方面考慮：

3.1 改善結構的統一性

造成結構不統一最主要的原因是因為控制臺和測試臺不同環境和編程語言的選擇，為了解決這一問題，我們就要更好的發揮網絡通信功能，雙方在制定通信協議時要根據數據包的數據形式和儲存方式進行有效的溝通，減小數據庫之間的差異，改善結構的統一性。

3.2 及時的備份和恢復數據庫

數據庫的備份是為了更好的儲存信息，一旦數據受到損壞，就可以利用備份將損壞的數據恢復，但是數據庫的備份和恢復都有一定的條件限制，需要在特定的環境下進行，為了更好的保證數據庫的備份和恢復功能，我們應該對備份和恢復的策略進行更加深入的研究。比如說在測試大型項目或者多個項目時，要在每一個環節結束后都進行備份，不能再全部結束后備份，從而保證數據庫信息的全面性，在數據庫受到損害時也能夠全面的恢復[10-11]。

3.3 嚴格控制測試報告的設計和生成

上述中提高設計報告存在不全面問題，這也就要求我們在設計測試報告時包含的內容要全面，包括測試時間、地點、人員，測試方法、步驟、問題以及結果分析，不能只有結果的顯示而沒有過程的探討；其次要根據測試模塊的不同和項目的不同生成不同的測試報告，利用現代化的網絡技術，合理的選擇報告的平臺和生成方式，更好的反映測試效果。

通過本次系統的優化設計，該系統能順利完成控制和運算操作，具有12位高性能AD轉換器的MAX197設備，能順利完成傳感器信號的轉換，并成功將數據保存到數據庫中。系統整體運行效率由原來的65%，提升到現在的89%，取得非常理想的實踐效果。

4 結束語

綜上所述，隨著嵌入式系統軟件開發實踐的不斷深入，嵌入式在實踐中的應用也越來越廣泛。而隨著產業生產實踐活動的逐漸復雜和多樣化，我們迫切需要一種測試系統軟件的開發和應用，能在軟件開發的單元階段、集成階段以及系統階段等對嵌入式系統軟件進行實時的在線跟蹤式測試與分析，從而全面提高整體系統運行的可靠性。這樣才能保證質量和效率。本文主要針對一種嵌入式自動測試系統軟件的構成、模塊框架以及實踐應用等多方面問題進行分析，證明嵌入式模塊自動化測試系統軟件的開發和應用，具有重要的現實價值和意義，值得我們深入探討。

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