隨著計算機技術(shù)的普及，軟件系統(tǒng)已經(jīng)深入到生活的各個方面，從普通的計算機軟件，到銀行或超市的終端系統(tǒng)，甚至到手機的軟件系統(tǒng)。對軟件的質(zhì)量要求也在不斷提高，軟件測試及其技術(shù)也有了飛速發(fā)展。

在對軟件測試技術(shù)相關(guān)基本概念研究解析的基礎(chǔ)上，分析軟件測試起源與發(fā)展，保證軟件產(chǎn)品的質(zhì)量、提高產(chǎn)品的可靠性。對于嵌入式軟件系統(tǒng)，因其多樣性，基于操作系統(tǒng)，使用的開發(fā)環(huán)境，微控制器都是日益繁多的，所以嵌入式軟件測試與普通軟件測試相比有其自身的特點。

01

什么是軟件測試

軟件測試，即Software Testing。在軟件生產(chǎn)過程中，手工或者利用軟件測試工具有計劃地根據(jù)程序代碼和用戶文檔，檢查軟件功能和性能，從而發(fā)現(xiàn)軟件產(chǎn)品中存在的問題（bug），并追蹤和驗證缺陷（bug）的處理。測試用例通常是從無限執(zhí)行域中適當(dāng)選取的。軟件測試是對軟件形成過程中的所有工作產(chǎn)品（包括程序以及相關(guān)文檔）進(jìn)行的測試，而不僅僅是對程序的運行進(jìn)行測試。

1、測試的目的

不是沒有錯誤，而是軟件產(chǎn)品經(jīng)過發(fā)布之后，雖然有缺陷，但是用戶可以接受和容忍的。

2、軟件測試的特點

◇?大多數(shù)硬件實驗失敗的方式和方法是固定的，而軟件測試失敗則是毫無規(guī)律的，探索所有軟件測試失敗的模式是不可能的。
◇ 軟件方面的許多缺陷都源于設(shè)計和實現(xiàn)上的錯誤，而不是源于生產(chǎn)制造方面的缺陷?！?軟件質(zhì)量保證的關(guān)鍵在于我們?nèi)绾伪苊忮e誤的產(chǎn)生和消除已經(jīng)產(chǎn)生的錯誤，使程序中的錯誤密度達(dá)到盡可能低的程度?！?軟件測試是一個動態(tài)的執(zhí)行過程，體現(xiàn)在輸入、行為和行為的輸出結(jié)果上。

◇ 軟件測試是一個有限的集合。

3、軟件測試信息流

嵌入式軟件測和普通軟件測試對象相同，包括軟件中所有內(nèi)容，貫穿軟件定義與開發(fā)的整個過程。

4、軟件測試的對象

需求分析、概要設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、程序編碼等各階段所得到的文檔及源程序，包括需求規(guī)格說明、概要設(shè)計規(guī)格說明、詳細(xì)設(shè)計規(guī)格說明以及源程序。

嵌入式軟件的開發(fā)和測試也就與普通軟件的開發(fā)和測試策略有了很大的不同，嵌入式軟件系統(tǒng)是一種針對特殊任務(wù)、特殊環(huán)境而進(jìn)行特殊設(shè)計的定制產(chǎn)品，有其專門的開發(fā)環(huán)境、軟硬件緊密結(jié)合、嚴(yán)格的實時要求等特點。使得嵌入式軟件測試與普通軟件測試雖有相似之處，但也有其自身獨特的特點。

02

嵌入式軟件測試

嵌入式軟件是一種比較特殊的軟件，軟件經(jīng)過分析、設(shè)計、編碼后只有燒入硬件環(huán)境中才可以看見，比如數(shù)字電視的中間件軟件，洗衣機的自動控制軟件，手機游戲軟件等等。
1、嵌入式軟件測試
嵌入式軟件測試/嵌入式測試或叫交叉測試（cross-test），其目的與普通軟件測試是相同的，都是為了發(fā)現(xiàn)軟件缺陷，而后修正缺陷以提高軟件的可靠性。嵌入式系統(tǒng)安全性的失效可能會導(dǎo)致災(zāi)難性的后果，即使非安全性失效，由于其應(yīng)用場合特殊也會導(dǎo)致重大經(jīng)濟損失。因此，往往嵌入式軟件對可靠性的要求比普通軟件高。這就要求對嵌入式軟件進(jìn)行嚴(yán)格的測試、確認(rèn)和驗證，以提高產(chǎn)品的可靠性。2、嵌入式軟件測試的特點◇?嵌入式軟件測試是在特定的硬件環(huán)境下才能運行的軟件。◇ 嵌入式軟件測試除了要保證嵌入式軟件在特定環(huán)境下運行的高可靠性，還要保證嵌入式軟件系統(tǒng)的實時性?！?嵌入式軟件產(chǎn)品為了滿足高可靠性的要求，不允許內(nèi)存在運行時有泄漏等情況發(fā)生，因此嵌入式軟件測試除了對軟件進(jìn)行性能測試、GUI測試、覆蓋分析測試是同普通軟件測試一樣都不可或缺之外，還要對內(nèi)存進(jìn)行測試?！?嵌入式產(chǎn)品不同于一般軟件產(chǎn)品，在嵌入式軟件和硬件集成測試完成之后，并不代表測試全部完成，在第一件嵌入式產(chǎn)品生產(chǎn)出來之后，還需對其進(jìn)行產(chǎn)品測試。

◇ 嵌入式軟件測試的最終目的是使嵌入式產(chǎn)品在能夠滿足所有功能的同時安全可靠的進(jìn)行。

03

嵌入式軟件測試與普通方軟件測試的區(qū)別

由于嵌入式系統(tǒng)的自身特點，如實時性(Real-timing)，內(nèi)存不豐富，I/O通道少，開發(fā)工具昂貴，并且與硬件緊密相關(guān)，CPU種類繁多，等等。嵌入式軟件的開發(fā)和測試也就與一般商用軟件的開發(fā)和測試策略有了很大的不同，可以說嵌入式軟件是最難測試的一種軟件。
嵌入式系統(tǒng)由于上述特點，決定了不同的嵌入式系統(tǒng)必須有不同的測試方法。1、?嵌入式軟件測試的各個階段測試的環(huán)境是不一樣的嵌入式軟件開發(fā)和運行的環(huán)境是分開的，嵌入式軟件開發(fā)環(huán)境往往是交叉開發(fā)環(huán)境。因此，各個階段測試的環(huán)境是不一樣的。● 交叉開發(fā)

交叉開發(fā)是指先在一臺通用PC上進(jìn)行軟件的編輯、編譯與連接，然后下載到嵌入式設(shè)備中運行調(diào)試的開發(fā)過程。通用PC稱為宿主機，嵌入式設(shè)備稱為目標(biāo)機。

● 交叉開發(fā)環(huán)境

交叉開發(fā)環(huán)境（Cross Development Environment）是指編譯、連接和調(diào)試嵌入式應(yīng)用軟件的環(huán)境。它與運行嵌入式應(yīng)用軟件的環(huán)境有所不同，通常采用“宿主機——目標(biāo)機”模式。

開放的交叉開發(fā)環(huán)境的典型代表是：GNU工具鏈。它能夠支持X86、ARM、MIPS、PowerPC等多種處理器。

● 交叉編譯

在一種平臺上編譯出能夠在另一種平臺（體系結(jié)構(gòu)不同）上運行的程序。用來編譯這種程序的編譯器就叫做交叉編譯器。

● GUN工具鏈

GNU工具鏈 (GNU Toolchain) 是一組用于開發(fā)應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)的編程工具的集合，這些工具構(gòu)成了一個完整的系統(tǒng)。GNU工具鏈包括GCC、GNU Binutils、GNUm4、GNU Autoconf和GNU make等部分。

1.1單元測試階段所有的單元測試基本都可以在宿主機環(huán)境下進(jìn)行，只有個別情況下會特別指定單元測試要直接在目標(biāo)機環(huán)境下進(jìn)行。應(yīng)該最大化在宿主機環(huán)境下進(jìn)行軟件測試的比例，通過盡可能小的目標(biāo)單元訪問其指定的目標(biāo)單元界面，提高單元的有效性和針對性。在宿主機平臺上運行測試的速度比在目標(biāo)機平臺上快得多，當(dāng)在宿主機平臺上完成測試后可以在目標(biāo)機環(huán)境下重復(fù)做一次簡單的確認(rèn)測試，確認(rèn)測試結(jié)果在宿主機和目標(biāo)機上沒有不同**。在目標(biāo)機環(huán)境下進(jìn)行確認(rèn)測試將確定一些未知的、未預(yù)料到的、未說明的宿主機與目標(biāo)機的不同之處**，例如，目標(biāo)機編譯器可能有缺陷，但在宿主機編譯器上沒有。1.2 集成測試階段軟件集成也可在宿主機環(huán)境下完成，在宿主機平臺上模擬目標(biāo)環(huán)境運行，在此級別上的確認(rèn)測試可以確定一些與環(huán)境有關(guān)的問題，比如內(nèi)存定位和分配方面的一些錯誤。在宿主機環(huán)境上的集成測試的使用，依賴于目標(biāo)系統(tǒng)的具體功能有多少。有些嵌入式系統(tǒng)與目標(biāo)機環(huán)境耦合的非常緊密，這種情況下就不適合在宿主機環(huán)境下進(jìn)行集成。對于一個大型的軟件開發(fā)而言，集成可以分幾個級別。低級別的軟件集成在宿主機平臺上完成有很大優(yōu)勢，級別越高，集成越依賴于目標(biāo)環(huán)境。1.3 系統(tǒng)測試和確認(rèn)測試所有的系統(tǒng)測試和確認(rèn)測試必須在目標(biāo)機環(huán)境下執(zhí)行。當(dāng)然在宿主機上開發(fā)和執(zhí)行系統(tǒng)測試，然后移植到目標(biāo)機環(huán)境重復(fù)執(zhí)行是很方便的。對目標(biāo)系統(tǒng)的依賴性會妨礙將宿主機上的系統(tǒng)測試移植到目標(biāo)系統(tǒng)上，況且只有少數(shù)開發(fā)者會卷入系統(tǒng)測試，所以有時放棄在宿主機上執(zhí)行系統(tǒng)測試可能更方便。確認(rèn)測試最終必須在目標(biāo)機環(huán)境中進(jìn)行，因為系統(tǒng)的確認(rèn)必須在真實系統(tǒng)下完成，而不能在宿主機環(huán)境下模擬，這關(guān)系到嵌入式軟件的最終使用。

2、嵌入式軟件測試的復(fù)雜多樣因為嵌入式系統(tǒng)的一個突出的特點，是其專用性，即一個嵌入式系統(tǒng)只進(jìn)行特定的一項或幾項工作，嵌入式軟件運行的平臺都是為進(jìn)行這些工作而開發(fā)出來的專用硬件電路，他們的體系結(jié)構(gòu)、硬件電路，甚至所用的元器件都是不一樣的，所以嵌入式軟件運行的平臺也是復(fù)雜多樣的。由于開發(fā)平臺的復(fù)雜多樣性，使得嵌入式軟件的測試從測試環(huán)境的建立到測試用例的編寫也是復(fù)雜多樣的。與不同的開發(fā)平臺對應(yīng)的嵌入式軟件是肯定不相同的。嵌入式軟件測試在一定程度的上并不只是對嵌入式軟件的測試，很多情況下是對嵌入式軟件在開發(fā)平臺中同硬件的兼容性測試。因此，對于任何一套嵌入式軟件系統(tǒng)，都需要有其自己的測試、創(chuàng)建其自己的測試環(huán)境、編寫其自己的測試用例。3、嵌入式軟件測試中對實時性有嚴(yán)格要求由于嵌入式系統(tǒng)的實時性，決定了嵌入式系統(tǒng)的運行時間也是受嚴(yán)格限制的。嵌入式軟件在測試時應(yīng)當(dāng)充分考慮系統(tǒng)實時響應(yīng)的問題，很多嵌入式系統(tǒng)會要求系統(tǒng)的響應(yīng)時間應(yīng)在多少毫秒之內(nèi)。在測試有嚴(yán)格響應(yīng)時間要求的嵌入式系統(tǒng)時，要做負(fù)載測試。4、嵌入式軟件測試需要進(jìn)行插樁測試嵌入式軟件最終的測試需要在目標(biāo)機平臺上進(jìn)行，在對目標(biāo)機進(jìn)行測試時，我們需要對在宿主機上編譯通過的代碼進(jìn)行插樁處理。插樁完成之后，需要重新對代碼進(jìn)行編譯，如果編譯通過，就可以將編譯好的代碼下載到目標(biāo)機上執(zhí)行。在目標(biāo)機執(zhí)行程序的時候，需要將插樁時預(yù)測好的數(shù)據(jù)返回到宿主機上，因此，宿主機和目標(biāo)機上要有能夠相互傳遞數(shù)據(jù)的網(wǎng)線或者串口線，宿主機上同時要有能夠處理返回的數(shù)據(jù)的處理程序或軟件。插樁技術(shù)：指在保證原有程序邏輯完整性的基礎(chǔ)上，在程序中插入探針，通過探針采集代碼中的信息（方法本身、方法參數(shù)值、返回值等）在特定的位置插入代碼段，從而收集程序運行時的動態(tài)上下文信息。5、嵌入式軟件對系統(tǒng)的可靠性和安全性要求比一般的軟件系統(tǒng)高因為嵌入式軟件對系統(tǒng)的可靠性和安全性要求比一般的軟件系統(tǒng)高，所以還需要進(jìn)行系統(tǒng)的可靠性測試。對于不同的嵌入式系統(tǒng)，需要制定相應(yīng)的符合系統(tǒng)需求的可靠級別，在進(jìn)行可靠性測試時應(yīng)該將系統(tǒng)的可靠性級別考慮進(jìn)去。