嵌入式软件测试数据输入和获取的方法

张海军

摘 要：测试数据输入和获取是嵌入式软件测试的关键技术。首先分析了在进行嵌入式软件测试时，导致数据输入和获取困难的几点原因，然后根据多年的测试经验，对嵌入式软件测试数据输入和获取的多种手段和方式进行了介绍，最后说明了在进行嵌入式软件测试数据输入和获取时的注意事项。

关键词：嵌入式软件测试；数据输入；数据获取

在进行嵌入式软件测试时，会遇到多种困难，其中之一便是如何输入和获取数据。在最终使用环境中进行测试时，嵌入式系统通常没有或只有简单的显示设备，也没有存储设备，不能保存计算结果，只有在线实时观测或是将数据传输到宿主机上才能进行结果分析，这样一来，如何建立宿主机与目标机之间的物理逻辑连接，以便能注入测试数据，并能在正确的时间采集到正确的结果数据以恰当地发现问题，就成为了主要挑战。

一、嵌入式软件测试数据输入和获取困难的原因

（一）硬件嵌入性

嵌入式软件一般运行在各种嵌入式系统中，而这些系统通常仅能完成特殊的任务，系统硬件专门设计，嵌入式软件离开了这些硬件就无法运行。另外，嵌入式系统在运行过程中往往需要与多个交联设备进行数据交互。因此，嵌入式软件只有在最终实际运行环境中，才能完整、深入考核其各项功能和性能指标。

（二）数据缺乏“可视性”

嵌入式系统往往不像商业计算机那样具有键盘、显示屏、磁盘机和其他各种有效的用户界面和存储设备。由于嵌入式系统通常是面向某个特定应用的，所以嵌入式系统的硬件和软件在设计时，要充分考虑系统的尺寸、功耗等要求，因此往往会省略掉显示屏、接口等不必要的设备。

（三）实时性

嵌入式系统广泛应用于生产过程控制、数据采集、传输通信等场合，实时性是对嵌入式系统的普遍要求，是设计者和用户重点考虑的一个重要指标。而实时性强，软件运行会产生大量数据，这给其测试带来了很大的困难。

二、嵌入式软件测试数据输入和获取的主要手段

嵌入式软件测试数据输入和获取的手段包括：外接键盘显示器、在线辅助设备、I/O接口、边界扫描、总线监听、在线仿真器ICE等。

（1）外接键盘显示器：嵌入式Linux、VxWorks等嵌入式平台下的软件，通常系统硬件留有接口，可以直接外接键盘、显示器等，这样在特定的调试状态下，就可以直接输入数据和获取到软件运行过程中产生的状态和数据。

（2）在线辅助设备：通过嵌入式系统的其他在线辅助设备，比如：数码管、指示灯以及交联设备的显示装置等，也可以间接获取嵌入式软件的运行状态和数据。

（3）I/O接口：通过直接连接标准的网口、串口等I/O接口，配合相应的软件工具，比如：EtherpeekNX、串口调试助手等，可以实现输入数据和获取结果。

（4）边界扫描：边界扫描测试是通过在芯片的每个I/O脚附加一个边界扫描单元以及一些附加的测试控制逻辑实现的。现在，所有复杂的IC芯片（比如：DSP、FPGA等）几乎都具有边界扫描端口（即JTAG控制接口）。边界扫描测试有两大优点：一个是方便芯片的故障定位，另一个是通过边界扫描通道来使芯片处于某个特定的功能模式。测试时，工具软件通常是各个处理器的开发环境，通过JTAG仿真器连接至嵌入式硬件，可以实现实时数据的输入及获取。

（5）总线监听：是一种监测被测系统总线数据流的手段，具有实时性强、支持多通道、显示方式多樣等特点。CodeTEST、RTInsight、ADS2等测试工具以及逻辑分析仪、示波器等硬件工具都能实现总线监听。总线监听的连线方式，分为标准探头和飞线两种。

（6）在线仿真器ICE：用来模拟嵌入式系统中的中央处理器，它通过一个插头插在一个与CPU一样的底座上。在线仿真器提供了一面通向嵌入式系统内部的窗户，程序员用在线仿真器将程序下载到系统运行后，可以对程序进行逐步跟踪并察看数据的变化。

三、嵌入式软件测试数据输入和获取的注意事项

在进行嵌入式软件测试数据输入和获取时需要注意以下几个方面：

（1）在进行硬件连接时，不能影响到嵌入式软件的运行状态，有必要时要进行检查和确认，否则可能会使软件运行不稳定甚至改变软件运行状态。

（2）对于实时性非常强、数据量大的嵌入式软件，在选择数据获取的方式时，必须要检查数据的完整性和正确性。否则，有可能出现获取到的数据不完整甚至是错误的，影响软件测试的质量。

（3）在选择工具软件和硬件时，要考虑其可靠性和正确性，尽量选取公开发行的稳定版。

（4）嵌入式系统一般比较复杂，采取的任何数据输入和获取方式，一定要实现研制方或开发方进行交流和确认，避免由于自身不熟悉和疏忽导致测试中出现问题。

四、结语

嵌入式软件测试数据输入和获取是嵌入式软件测试的关键技术，其准确性、实时性和可靠性对测试质量有决定性影响。由于嵌入式系统平台的多样性和复杂性，因此在进行嵌入式软件测试时，需要根据被测软件的特点和测试要求，对数据输入和获取方法进行定制设计，灵活采用多种方式，可以极大提高测试质量和效率。

参考文献：

[1]葛德明.实时嵌入式软件的测试技术[J].电子测试，2018（10）.

[2]孙昌爱，靳若明，刘超，金茂忠.实时嵌入式软件的测试技术[J].小型微型计算机系统，2000（09）.

[3]郑人杰.计算机软件测试技术[M].清华大学出版社，1992.