01

設(shè)備名稱

實(shí)時(shí)系統(tǒng)軟件執(zhí)行時(shí)間性能測(cè)試工具（ARTs）

ARTs:High Accuracy Real Time Test And Analysis System For Embedded Software

02

該設(shè)備承擔(dān)的任務(wù)

在嵌入式軟件開發(fā)、測(cè)試領(lǐng)域，迫切需要一種工具，從單元、集成、系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)等各個(gè)階段，在用戶開發(fā)的真實(shí)的CPU目標(biāo)板上進(jìn)行嵌入式軟件的實(shí)時(shí)在線測(cè)試和分析，保證系統(tǒng)的性能和可靠性。

實(shí)時(shí)系統(tǒng)軟件執(zhí)行時(shí)間性能測(cè)試工具ARTs，從目標(biāo)板總線或者通訊接口或者內(nèi)存獲取信號(hào)，實(shí)現(xiàn)真實(shí)目標(biāo)機(jī)在環(huán)系統(tǒng)級(jí)測(cè)試,對(duì)實(shí)時(shí)在線采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到被測(cè)軟件的白盒測(cè)試結(jié)果，包括性能分析、測(cè)試覆蓋分析(語(yǔ)句覆蓋和分支覆蓋)、動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配分析、代碼跟蹤、變量跟蹤、支持匯編語(yǔ)言、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)用分析、最差執(zhí)行時(shí)間分析和報(bào)告自動(dòng)生成功能。

ARTs采用優(yōu)化高效的賦值語(yǔ)句插樁方式對(duì)源代碼進(jìn)行插樁，優(yōu)化分支插樁點(diǎn)，使得代碼膨脹率最小，對(duì)系統(tǒng)時(shí)間性能影響很小，做到最大的系統(tǒng)無(wú)關(guān)性。對(duì)嵌入式軟件系統(tǒng)的性能測(cè)試最準(zhǔn)確。

ARTs利用硬件輔助、實(shí)時(shí)、在線從目標(biāo)板接口獲取數(shù)據(jù)，為跟蹤嵌入式應(yīng)用程序，分析軟件性能、內(nèi)存泄漏及測(cè)試軟件的覆蓋率等提供了一個(gè)實(shí)時(shí)在線的高效率解決方案。

ARTs利用硬件的實(shí)時(shí)性，所以其性能分析進(jìn)度達(dá)到na秒級(jí)別，實(shí)現(xiàn)高精度的數(shù)據(jù)分析能力。

ARTs利用最新的時(shí)間分析法，通過(guò)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)獲取分析數(shù)據(jù)，根據(jù)嵌入式本身的特性，在各種環(huán)境狀況下，特別是在系統(tǒng)中斷發(fā)生時(shí)刻不確定的情況下，要統(tǒng)計(jì)最差執(zhí)行時(shí)間，只用靜態(tài)分析是得不到最差執(zhí)行時(shí)間的，只有動(dòng)態(tài)的方法才是最有效、最準(zhǔn)確的分析方法。

03

新增必要性

目前本單位里對(duì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)軟件執(zhí)行時(shí)間性能測(cè)試工具（ARTs）需求和現(xiàn)狀分析，它的采購(gòu)，不僅提高本單位里測(cè)試條件的改善，也是測(cè)試水平提高一個(gè)新的臺(tái)階。

ARTs首先對(duì)源代碼進(jìn)行插樁預(yù)處理，插入標(biāo)記符號(hào)，代表源代碼語(yǔ)句及類型信息；然后在原有的開發(fā)環(huán)境中編譯插樁后的代碼，并下載到目標(biāo)板中運(yùn)行，通過(guò)加載不同的激勵(lì)信號(hào)，目標(biāo)代碼會(huì)執(zhí)行不同的分支。在程序執(zhí)行的過(guò)程中，插入的標(biāo)記符號(hào)會(huì)通過(guò)CPU的總線或者通訊接口或者內(nèi)存輸出；通過(guò)硬件輔助實(shí)時(shí)在線采集總線數(shù)據(jù)，交由本模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和記錄，結(jié)合生成的文件數(shù)據(jù)庫(kù)分析結(jié)果和插樁數(shù)據(jù)信息，就可以得到軟件的運(yùn)行信息，對(duì)應(yīng)到源代碼文件和各個(gè)分支點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)代碼覆蓋率信息，函數(shù)執(zhí)行時(shí)間，最差執(zhí)行時(shí)間，動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配釋放數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)用分析，匯編代碼打點(diǎn)分析。

3.1 主要功能

• ü??高度自動(dòng)化模式

• ü??自動(dòng)化打點(diǎn)

• ü??性能分析

• ü??測(cè)試覆蓋分析

• ü??內(nèi)存分析

• ü??代碼跟蹤

• ü??變量跟蹤

• ü??支持匯編語(yǔ)言

• ü??動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)用分析

• ü??T_WCET最差執(zhí)行時(shí)間

• ü??F_WCET最差執(zhí)行時(shí)間

• ü??總線數(shù)據(jù)采集

• ü??通訊接口數(shù)據(jù)采集

• ü??內(nèi)存方式數(shù)據(jù)采集

• ü??支持多種CPU和開發(fā)環(huán)境

• ü??測(cè)試報(bào)告

3.2技術(shù)指標(biāo)

• ü??代碼行數(shù)支持100000行；

• ü??同時(shí)對(duì)多達(dá)6000個(gè)函數(shù)；

• ü??同時(shí)對(duì)多達(dá)6000個(gè)文件；

• ü??變量最大記錄值個(gè)數(shù)100000；

• ü??支持C/C++語(yǔ)言；

• ü??TRACE跟蹤記錄容量大于1萬(wàn)條源程序；

• ü??時(shí)間誤差不大于10nS；

04

現(xiàn)有技術(shù)條件分析

目前我單位缺少獨(dú)立的嵌入式軟件性能實(shí)時(shí)測(cè)試工具，對(duì)于嵌入式軟件測(cè)試的手段主要以手工的方式為主，工作量比較大，只能完成基本的功能測(cè)試，一些失效測(cè)試、強(qiáng)度測(cè)試等安全性方面的測(cè)試無(wú)法實(shí)現(xiàn)，無(wú)法對(duì)嵌入式軟件進(jìn)行相對(duì)全面的測(cè)試，測(cè)試工作成效不甚理想，也不利于發(fā)現(xiàn)被測(cè)試嵌入式軟件存在的問(wèn)題，尤其是對(duì)于高安全性、高可靠性等要求較高的嵌入式軟件，未發(fā)現(xiàn)的軟件問(wèn)題可能會(huì)存在很大的隱患。

在嵌入式軟件開發(fā)、測(cè)試領(lǐng)域，迫切需要一種工具，尤其是在沒(méi)有被測(cè)CPU目標(biāo)板或者外部設(shè)備I/O環(huán)境時(shí)，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行原理驗(yàn)證、功能測(cè)試和故障隔離分析，保證軟件系統(tǒng)的正確性和可靠性。

在本單位高安全、高可靠性的科研項(xiàng)目中，特需一種通用化平臺(tái)，用于科研單位的項(xiàng)目前期驗(yàn)證、項(xiàng)目開發(fā)、項(xiàng)目后期的軟件測(cè)試和維護(hù)。

在測(cè)試階段，為了全面提供測(cè)試方法和手段，特別是第三方測(cè)試單位，更加需要一個(gè)對(duì)多種CPU都能兼容的測(cè)試平臺(tái)，在現(xiàn)有的測(cè)試激勵(lì)注入的情況下，采集所需要的測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到白盒統(tǒng)計(jì)結(jié)果，系統(tǒng)性能結(jié)果，最差執(zhí)行時(shí)間結(jié)果，并自動(dòng)化產(chǎn)生測(cè)試報(bào)告。

在測(cè)試過(guò)程中，所里缺少?gòu)挠布?shí)時(shí)、在線從目標(biāo)板總線獲取數(shù)據(jù)，為跟蹤嵌入式應(yīng)用程序，分析軟件性能、最差執(zhí)行時(shí)間、內(nèi)存泄漏及測(cè)試軟件的覆蓋率等提供了一個(gè)實(shí)時(shí)在線的高效率測(cè)試平臺(tái)。