嵌入式計算機軟件測試關鍵技術研究

夏敏

摘要：計算機科學與技術的發(fā)展，推動了軟件測試技術的革新，嵌入式計算機軟件測試技術，以其可靠性、穩(wěn)定性、兼容性而得到了廣泛的應用。在將嵌入式計算機軟件應用到軟件測試時，應對嵌入式計算機軟件測試的關鍵技術進行有效把控，以保證計算機軟件測試的順利完成，從而提高嵌入式計算機軟件測試的質量。該文主要從分析嵌入式計算機軟件測試的特點、宿主機與目標機的關鍵技術進行了研究。

關鍵詞：嵌入式;計算機軟件測試;關鍵技術;宿主機;目標機

中圖分類號：TP311? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）02-0068-02

嵌入式計算機軟件測試技術建立在嵌入式計算機系統(tǒng)基礎之上，嵌入式計算機系統(tǒng)的兼容性較好，適用于Windows、Linux、OS-9等。嵌入式計算機系統(tǒng)由操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、應用軟件、移動通信模塊等組成，在應用到計算機測試領域后，能夠以嵌入的方式將宿主機與目標機聯(lián)結起來，在宿主機的主導下，對所聯(lián)結的目標機開展軟件測試工作，從而有效集中了計算機軟件測試時的資源，更有助于加快計算機軟件測試的成功。在此過程中，嵌入式計算機軟件測試關鍵技術發(fā)揮著至關重要的作用。

1 嵌入式計算機軟件測試的特征

就嵌入式計算機軟件測試的應用范圍來看，嵌入式計算機軟件測試被廣泛地應用于工業(yè)、武控、空導彈、自動化等領域。隨著應用領域的擴大，嵌入式計算機軟件測試的功能日漸增多，在開展計算機軟件測試工作時，需要確定好宿主機、目標機，為嵌入式計算機軟件測試的開展做好準備工作。根據(jù)嵌入式計算機軟件測試的特點，宿主機無須過于強大的硬件，只需中級配置的計算機硬件即可，但對宿主機的硬盤、網(wǎng)絡性能有較高的要求，以便于通過宿主機向目標機傳輸數(shù)據(jù)。宿主機主要承載軟件測試的操作系統(tǒng)，運行軟件開發(fā)、測試軟件，營造計算機軟件測試環(huán)境。對于目標機的要求則較高，目標機需要具備較為強大的承載功能，能夠承接宿主機所發(fā)送的數(shù)據(jù)，因而目標機對硬件的要求較高，才能夠將所接受的數(shù)據(jù)與嵌入的計算機測試軟件運行起來。得益于目標機的強大硬件性能，目標機具備開展負責計算機軟件測試的能力，能夠運行多個嵌入式計算機測試軟件，模擬多種應用環(huán)境，對計算機軟件進行更為全面的測試，以發(fā)現(xiàn)計算機軟件中存在的各種問題。

2 宿主機的軟件測試關鍵技術

應用于宿主機的計算機軟件測試關鍵技術，可以分為靜態(tài)測試技術和動態(tài)測試技術。

2.1 靜態(tài)測試技術

應用于嵌入式計算機軟件測試的靜態(tài)測試技術，是基于傳統(tǒng)人工審查計算機軟件錯誤代碼的弊端，依據(jù)嚴格的軟件編譯標準，按照嚴密的邏輯關系，所設計的自動審查計算機軟件代碼中錯誤信息的軟件。靜態(tài)軟件技術適用于復雜功能的嵌入式計算機軟件，能夠有效發(fā)現(xiàn)嵌入式計算機軟件中存在的問題，并定位錯誤代碼所在位置，從而使嵌入式計算機軟件測試工作更為高效。靜態(tài)測試技術具有如下特點：1）規(guī)范的審查體系。靜態(tài)測試技術發(fā)展到今天，其代碼審查能力大幅度增強，審查過程更加嚴密和規(guī)范。得益于宿主機強大的掃描功能，宿主機能夠運用靜態(tài)測試技術，對計算機軟件代碼進行驗證與審查，其審查的主要內容為計算機軟件代碼的詞法、語法、邏輯關系、控制流等方面，涵蓋了計算機軟件代碼的各個方面，能夠有效發(fā)現(xiàn)代碼中存在的詞法和語法錯誤、數(shù)學邏輯關系誤差大等問題，大大提升了計算機軟件測試時的嚴密性和規(guī)范性;2）無須執(zhí)行計算機軟件測試軟件。靜態(tài)測試技術的一大優(yōu)勢在于無須運行計算機測試軟件，便能夠發(fā)現(xiàn)受測試的計算機軟件的諸多漏洞。靜態(tài)測試技術能夠對受測試的計算機軟件進行全面的掃描，以發(fā)現(xiàn)受測計算機軟件中所存在的問題;3）軟件測試速度快。靜態(tài)測試技術與傳統(tǒng)的人工測試、動態(tài)測試技術相比，具有軟件測試速度快的優(yōu)點。得益于靜態(tài)測試技術的不斷發(fā)展，靜態(tài)測試技術的邏輯結構不斷優(yōu)化，靜態(tài)掃描功能得到了大幅度的增強，因而能夠實現(xiàn)每秒鐘掃描上萬行代碼的強大運行能力，可以快速地掃描完受測試的計算機軟件，因而靜態(tài)測試技術更適用于功能復雜、代碼行數(shù)多的計算機軟件;4）誤報率高。因靜態(tài)測試技術是以掃描的方式，完成對計算機軟件的測試，受靜態(tài)測試技術自身在語法詞義、算法等方面的影響，靜態(tài)測試技術易發(fā)生誤報率過多的問題。

靜態(tài)測試技術在運行時，其所使用的關鍵技術如下：1）對代碼詞法的分析。靜態(tài)分析技術能夠對計算機軟件的源代碼逐行、逐字符的進行掃描，在掃描時會按照代碼詞法的基本邏輯進行對比，并通過lex定位錯誤代碼的位置;2）對代碼語法的分析。對計算機代碼語法的分析，主要是判定其代碼是否符合計算機邏輯結構的要求，上下行代碼之間的邏輯關系是否正確。并通過Yacc工具，將存在語法錯誤的代碼整理出來;3）對代碼控制流的分析。靜態(tài)測試技術能夠對嵌入到計算機軟件中的宿主機、目標機進行多方面的掃描，從而確定計算機軟件代碼的節(jié)點，并圍繞計算機軟件代碼的節(jié)點展開控制流路徑的檢測，以發(fā)現(xiàn)計算機軟件控制流圖中存在的代碼錯誤;4）對代碼污點分析。污點分析旨在發(fā)現(xiàn)計算機軟件中所存在的薄弱點，確定哪些代碼易成為計算機軟件的漏洞，受到黑客的攻擊，從而采取加強措施。

2.2 動態(tài)測試技術

動態(tài)測試技術不同于靜態(tài)測試技術，靜態(tài)測試技術無須運行嵌入式計算機軟件，便可以完成對嵌入式計算機軟件代碼的檢測，而動態(tài)測試技術則需要運行嵌入式計算機軟件，在各個嚴苛的測試環(huán)境中，通過嵌入式計算機軟件的實際運行，然后與嵌入式計算機軟件開發(fā)目標做對比，發(fā)現(xiàn)與預期開發(fā)目標不符或是有所差異的內容，確定受測嵌入式計算機軟件的性能與運行效果，從而及時有效的發(fā)現(xiàn)其中存在的問題。動態(tài)測試技術在運行軟件時，主要運用了如下技術：1）單元測試技術。單元測試屬于白盒測試，即在開展測試時，主要對受測的計算機軟件結構進行檢測，以發(fā)現(xiàn)受測計算機軟件程序邏輯、程序邏輯路徑、各基本單元等，是否存在著邏輯錯誤、基本單元結構不合理等問題，以發(fā)現(xiàn)受測計算機軟件在運行邏輯個路徑中存在的問題;2）集成測試。集成測試是在單元測試完成以后所開展的測試，集成測試的目的在于發(fā)現(xiàn)受測計算機軟件內部各部分之間聯(lián)系是否正確，是否在連接邏輯路徑、連接端口等方面存在問題，導致受測計算機軟件內部無法有效調用，計算機軟件頻繁彈出BUG，從而發(fā)現(xiàn)受測計算機軟件在集成過程中所出現(xiàn)的問題;3）系統(tǒng)測試。系統(tǒng)測試是對受測計算機軟件進行全面的測試，因而系統(tǒng)測試屬于黑盒測試。系統(tǒng)測試主要測試受測計算機軟件的系統(tǒng)結構、邏輯路徑、軟件輸出和輸入、軟件功能等多個方面。系統(tǒng)測試的有效開展，需要測試人員具備較強的業(yè)務水平和較為豐富的測試經(jīng)驗，才能夠有效發(fā)現(xiàn)受測計算機軟件中存在的問題;4）驗收測試。當完成了對受測計算機軟件的系統(tǒng)測試后，應開展驗收測試，以完成計算機軟件測試的最后一個環(huán)節(jié)。驗收測試主要是通過實際應用來完成，對受測計算機軟件各功能的實際應用，測試其各功能是否能夠正常使用。動態(tài)測試技術對受測的嵌入式計算機軟件的測試更為全面和實際，但動態(tài)測試技術也存在著依賴高素質軟件測試人員、測試過程不細化的問題，需要與動態(tài)測試技術相結合，才能夠以最佳的狀態(tài)發(fā)出去軟件測試的能力。

2.3 仿真機測試技術

在宿主機上進行仿真測試，能夠保證復雜數(shù)據(jù)環(huán)境下，對計算機軟件測試的準確性。仿真測試技術能夠對復雜計算機軟件代碼進行模擬測試，將不便于直接測試的軟件代碼，放置到嚴苛的軟件測試環(huán)境中，去進行模擬測試，以得出更為真實的測試數(shù)據(jù)。

3 目標機軟件測試關鍵技術

3.1 故障注入技術

在嵌入式計算機軟件測試中，由宿主機將軟件測試數(shù)據(jù)，通過移動通信技術，發(fā)送到目標機之中。為了能夠進行更為準確的測試，可以將一些故障輸入到目標機中，針對受測計算機軟件的某一個模塊進行充分的測試。如可以將受測計算機軟件的某一功能，如圖片識別、信息處理等，就其常發(fā)故障進行分析，然后將故障信息輸入到目標機之中，觀察故障信息在目標機中的運行狀況，并進行相關的記錄，判定受測計算機軟件是否易發(fā)生類似故障。

3.2 內存分析技術

嵌入式計算機軟件測試在運行時，為了能夠快速處理大量的信息，對計算機硬件有著較高的要求，因而在運行嵌入式計算機軟件的時候，應考慮到這一問題，對受測計算機軟件進行內存分析，測試受測計算機軟件對內存的需求，是否能夠合理的分配和調用內存，調用內存時是否會出現(xiàn)內存不足，受測計算機軟件運行卡頓的問題。通過運行內存分析技術，可以發(fā)現(xiàn)受測計算機軟件的優(yōu)化程度和流暢性。

3.3 性能分析技術

對目標機進行性能分析技術，主要是通過宿主機向目標機發(fā)送數(shù)據(jù)，然后在目標機上，實際運行受測試的嵌入式計算機軟件。通過實際運行，檢驗嵌入式計算機在運行時的流暢程度，極限壓力下嵌入式計算機軟件運行的上限，單位時間內受測試計算機軟件處理信息的能力，常用計算機軟件功能的性能等，從而對受測試計算機軟件進行性能方面的檢驗，以有效發(fā)現(xiàn)受測試計算機軟件中存在的性能短板，并進行及時的調整與修復。

4 結束語

在嵌入式計算機軟件的測試工作上，將靜態(tài)測試技術和動態(tài)測試技術結合起來，并在嚴苛的測試環(huán)境中進行，在仿真測試技術的輔助下，能夠對受測試軟件進行更為全面的檢測，發(fā)現(xiàn)受測試軟件中存在的問題代碼，提升嵌入式計算機軟件的開發(fā)質量。

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【通聯(lián)編輯：張薇】