基于全数字仿真的嵌入式软件测试技术-刘辉.pdf

摘要：为了对实时嵌入式软件进行更好的测试，提出了一种基于全数字仿真的整体仿真技术。该项技术解决了现有软件测试环境中的两大功能性问题：通过将仿真时钟作为基准时间解决了断点影响实时信号处理的问题；通过提出的“动态桩”方法解决了单元测试时缺乏必要支持函数的问题。利用无损压缩原理对整个仿真测试平台进行优化，改变了仿真平台的低效问题，使这一技术走向实用化。整体仿真技术支持从单元测试到集成测试的整个软件测试过程，增强了在单元测试期间发现异常实时信号处理等方面软件问题的能力，显著提升集成测试的效率，并且实现了测试脚本的复用。该平台已经在某型号系列飞控软件的测试中得到应用 在嵌入式系统开发领域，实时性与可靠性是系统设计和实现过程中必须优先考虑的两大要素。随着技术的不断演进，软件在嵌入式系统中的比重日渐增加，对软件测试提出了更高的要求。传统测试方法往往在面对复杂的实时任务时显得力不从心，无法准确模拟实时环境中的软件行为，导致软件在真实应用中的潜在风险难以被有效识别和解决。在此背景下，刘辉和金茂忠的研究提出了一种基于全数字仿真的嵌入式软件测试技术，为这一难题提供了一种新的解决方案。 该技术的一个核心创新点在于使用仿真时钟作为基准时间，以此来解决断点对实时信号处理的影响。在传统的软件测试过程中，测试者通常需要设置断点以便于调试和分析软件的行为。然而，这种做法往往会导致系统暂停，进而破坏了软件的实时性能。而通过引入仿真时钟，软件测试可以在保持连续运行的同时进行，确保了对实时行为的准确模拟，从根本上解决了这一功能性问题。 除了仿真时钟之外，该技术还特别针对单元测试中遇到的缺乏支持函数的问题，提出了“动态桩”方法。在单元测试过程中，开发者往往面临无法获得完整外部环境支持的困境，这限制了测试的深度和广度。动态桩作为一种插入式的代理代码，允许开发者在测试阶段用以替代实际的功能模块，为测试提供必要的支持。这样一来，即使是单一的软件模块也能在缺乏完整环境支持的情况下得到充分的测试，大大提高了单元测试的覆盖率和有效性。 测试平台的效率问题也是该技术所关注的要点之一。原有的仿真平台通常效率较低，处理能力有限，难以满足日益增长的测试需求。为了解决这个问题，研究者采用无损压缩原理对仿真测试平台进行了优化，显著减少了每个时钟周期内的判断次数，从而提升了测试平台的性能。优化后的平台更加高效，更适合实际应用，使得软件测试从理论上走向了实用化。 这种整体仿真技术不仅覆盖了从单元测试到集成测试的整个软件测试流程，还在单元测试阶段显著增强了发现异常实时信号处理等潜在软件问题的能力。它的实用性和有效性已经在某型号系列飞行控制软件的测试中得到了验证。通过这种技术，软件测试人员可以更加准确地识别和修复早期错误，同时提高集成测试的效率，并且实现测试脚本的复用。测试脚本的复用性意味着相同的测试脚本能够在软件开发的不同阶段重复使用，这不仅缩短了测试周期，还大幅度降低了测试成本。 基于全数字仿真的嵌入式软件测试技术为解决实时嵌入式软件的测试问题提供了全新的视角和解决方案。它能够有效地模拟实时环境，优化测试流程，提升测试效率和质量，并最终降低测试成本。该技术的应用推广，对于航空航天、汽车电子、工业自动化等对实时性要求极高的领域具有重要的实践意义，是推动嵌入式系统测试技术发展的重要贡献。随着该技术在更多实际项目中的应用，我们有理由相信它将成为未来嵌入式软件测试不可或缺的一部分。