伺服软件开发方测试技术的应用

丁怀龙 刘海山 樊茜 焦震 宋茜

摘 要随着航天事业的快速发展，嵌入式软件的应用越来越广泛，同时也面临着开发质量低下、低层次问题频出等急待解决的问题，如何确保其质量成为迫切需要解决的问题。本文在深入分析当前嵌入式软件特点及测试现状的基础上，结合多年的软件测试经验，对软件开发方测试技术进行了深入的研究并取得了较好的应用成果，对于提高航天软件测试水平具有较高的参考价值。

【关键词】DSP 嵌入式软件 开发方测试

随着航天型号的不断发展，软件的重要性越发突出，已经成为航天工程中的重要组成部分，成为我国跻身航天强国的关键因素，如何确保航天软件质量是软件研制过程中的一项艰巨而紧迫的任务，因此必须要对其进行严格的测试。

软件测试是软件工程中的重要环节，是提高软件质量，降低软件项目风险的有效手段之一，为了降低软件在研制过程中的风险，提高代码质量，在软件投入运行之前，如何有效的开展软件开发方测试是当前研究的热点，因此一套行之有效的开发方测试技术能够有效提升测试效率，提高软件的可靠性、健壮程度，从而降低软件缺陷，提高软件质量。

1 伺服软件概述和开发方测试现状

1.1 嵌入式伺服软件特点

嵌入式伺服软件实时性越来越强，复杂度越来越高，软件分布在不同的硬件平台下，代码量越来越大，软件本身是伺服系统的一个核心部分，一个微小错误都可能影响伺服系统正常运行。

1.2 开发方测试现状分析

静态分析主要采用人工测试的方式，测试工具闲置一旁，不能被充分利用，单一的分析工具不能够检测所有缺陷问题；代码走查只注重代码审查，忽视文档的正确性，导致需求与代码设计过程反复；

单元测试过程未缺少信息化管理手段，不能对测试问题进行统计、分析和处理，造成测试宝贵资源的严重浪费，不能对测试用例进行有效管理，自动化程度较低，导致测试工作重复，测试效率低下；配置项测试过程中未能搭建真实测试环境，测试的有效性覆盖不全面，测试的创新性发展不迅速；软件测试相关标准不健全，体系建设不完善；软件测试人员水平参差不齐，测试过程缺少专业指导书；

2 开发方测试策略

2.1 静态分析

依据嵌入式伺服软件特点，对GJB5369规则集进行了适应性修改，形成了伺服软件规则集，多个测试工具交叉使用，主要包括：Testbed、Klocwork10、QAC/QAC++，测试内容更全面，涵盖了代码的规则检查、质量度量、缺陷检测、内存分析、安全检查。

2.2 代码走查

代码走查实施过程主要包括：

2.2.1 策划阶段

策划过程在静态分析之后，保障代码中无设计规则问题，确保代码及设计文档来源于受控库且软件无编译错误问题，成立代码走查小组，组长1人，走查专家5人及以上。

2.2.2 代码走查

根据走查专家所在领域及专业为每个人分配不同的任务，对相应的模块和文档进行走查，不但要检查软件设计本身的缺陷还要检查任务书与需求的一致性、需求与软件的一致性、软件与设计说明的一致性。

2.2.3 会议讨论

对走查出的代码和文档问题在会上进行讨论，完善软件和文档的设计工作。

2.2.4 生成报告

按照体系文件要求将发现的问题形成报告，并进行受控，对报告中的问题进行复查，真正实现闭环管理。

2.3 单元测试

针对嵌入式伺服软件代码量大、相似度高的特点，设计并实现单元测试用例的自动化生成及管理系统，使得单元测试的自动化程度显著提高、测试用例全面、规范，不仅提高了单元测试效率和测试质量，同时也提高了对测试用例的复用率，节省人力成本，系统结构图如图1所示。

2.4 配置项测试

根据硬件产品特点和现有条件搭建测试平台，目前主要为半实物仿真测试平台；配置项测试采取动静态结合的方式，测试人员除了进行功能、性能、接口等的测试，还要进行静态分析、代码审查、覆盖率、强度测试等；提交的被测件必须是经过前一级测试修改后的版本，且出自受控库。

测试过程除基本的测试技术及方法外我们还运用了自己的创新技术：

2.4.1 双冗余总线虚拟测试技术

使用虚拟仿真测试软件模拟真实总线上的数据传输，实现各种指令的输入、故障的注入、遥测数据的接收和显示、状态信息的查询、参数的下载等。

2.4.2 故障模拟注入技术

利用需求所要求的基本数据类型和数据值进行测试，以測试软件在正常条件下的能力，还重点对软件的安全性、可靠性进行测试，防止因软件的容错机制、边界和异常数据处理的不完善造成系统崩溃，主要包括软件故障注入、硬件故障注入，数据故障注入，操作故障注入。

半实物仿真测试环境如图2所示。

2.5 制定专业软件测试标准

统一的标准规范是确保软件测试工作正规、有序、有效开展的根木保证。针对当前软件的特点，制定切实、有效的标准，包括：体系标准建设、软件测试的相关标准、软件测试专业指导书等，来指导、规范、约束测试人员开展工作，才能保证各类复杂软件测试的正确性和充分性，同时改进软件验证流程，有效提高软件测试的质量，具体的验证流程如图3所示。

3 结果分析

在开展开发方测试的初期由于软件数量较少、测试能力较低，发现的问题数量相对较少，到2013年软件任务数量急剧增加，软件测试能力有所提高，发现的问题数量也明显增多，经过最近几年的努力，软件问题数量呈下降趋势，软件质量明显提升，应用效果显著，具体数据如图4所示。

对几年来所有被测软件的各类型测试的测试BUG数量进行统计，可以看出软件代码走查发现的问题最多，经过代码走查和单元测试后，在配置项测试时发现的相对较少，由此也可看出，代码走查环节非常有效、非常重要，应高度重视，参考数据如图5所示。

4 结束语

本文对航天伺服软件开发方测试技术进行了全面、深入研究，总结出了一套有效的测试流程和思路，有利于提高软件研制进度和伺服软件设计质量，有效减少了航天伺服软件在测试过程中的错误遗漏，对伺服软件非常适用，未出现外场质量问题。软件开发方测试也需要不断改进和日趋完善，因此，必须尽快改进和完善嵌入式软件测试体系建设和测试流程管理，加强软件测试人员队伍的建设，加大先进软件测试技术和工具的应用，有效提高软件测试的技术能力和管理水平，只有掌握了正确的测试流程和测试方法，才能达到事半功倍的效果。

参考文献

[1]周涛.航天型号软件测试[M].宇航出版社，1999.

[2]李霁.软件测试行业发展对策研究[J].软件导刊，2010，9（03）：35-37.

[3]朱少民.全程软件测试[M].北京：电子工业出版社，2007.

作者简介

丁怀龙（1979-），男，硕士学位。计算机应用技术专业，工程师，主要从事软件测试方面的研究。

作者单位

北京精密机电控制设备研究所 北京市 100076