嵌入式軟件覆蓋測(cè)試通用技術(shù)研究.pdf

1、隨著軟件應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，嵌入式系統(tǒng)得到了充分的發(fā)展，并被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制、智能家居、消費(fèi)電子、物聯(lián)網(wǎng)、無線通訊等領(lǐng)域。作為嵌入式系統(tǒng)的重要組成部分，嵌入式軟件的質(zhì)量引起了各方的高度重視。軟件測(cè)試是保證軟件質(zhì)量的重要手段。其中覆蓋測(cè)試技術(shù)是軟件白盒測(cè)試的重要方法之一。與傳統(tǒng)軟件相比，嵌入式軟件具有專用性，一般只能在特定的硬件平臺(tái)上執(zhí)行。而且由于嵌入式軟件的開發(fā)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境不一致，導(dǎo)致無論在宿主機(jī)測(cè)試如何充分，也不能保證在目標(biāo)機(jī)上

2、就能正常執(zhí)行。此外嵌入式軟件存在實(shí)時(shí)性、系統(tǒng)資源有限等特點(diǎn)，傳統(tǒng)軟件覆蓋測(cè)試技術(shù)并不能直接應(yīng)用于嵌入式軟件測(cè)試。當(dāng)前大部分針對(duì)嵌入式軟件的測(cè)試是基于全數(shù)字仿真平臺(tái)的，被測(cè)軟件運(yùn)行在仿真模擬環(huán)境中，測(cè)試之前需要耗費(fèi)大量的時(shí)間精力對(duì)目標(biāo)機(jī)進(jìn)行數(shù)字仿真，且隨著嵌入式系統(tǒng)日趨復(fù)雜，仿真的代價(jià)越來越高。同時(shí)測(cè)試工具都主要針對(duì)特定被測(cè)軟件，測(cè)試平臺(tái)都是從底層重新做起，沒有一個(gè)很好的通用平臺(tái)提供支持，導(dǎo)致測(cè)試周期長(zhǎng)資源利用率低。
　　針對(duì)嵌入式

3、軟件覆蓋測(cè)試的特點(diǎn)，本文對(duì)嵌入式軟件覆蓋測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)行深入研究，包括源代碼分析、程序插樁、覆蓋算法等，提出了嵌入式軟件覆蓋測(cè)試模型?；贓clipse CDT/JDT工具實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)程序源代碼分析，通過修改CDT/JDT部分源碼以定制測(cè)試所需的抽象語法樹信息，再進(jìn)行預(yù)處理，得到標(biāo)準(zhǔn)的被測(cè)軟件程序結(jié)構(gòu)信息以供后續(xù)使用。從程序塊的劃分原則、插樁策略、探針函數(shù)設(shè)計(jì)三個(gè)方面討論了插樁技術(shù)。闡述了語句覆蓋、分支覆蓋、條件覆蓋、基本路徑覆蓋四種覆

4、蓋策略的覆蓋算法。特別地，針對(duì)覆蓋測(cè)試流程中源代碼分析、插樁植入探針、編譯鏈接、程序執(zhí)行、測(cè)試數(shù)據(jù)分析等階段，分別提出了旨在提高通用性的解決方案。在源代碼分析階段，依托Eclipse CDT/JDT開源包實(shí)現(xiàn)對(duì)C、C++、JAVA多種不同語言源代碼分析，得到包含被測(cè)程序關(guān)鍵信息的抽象語法樹，對(duì)抽象語法樹中的冗余信息進(jìn)行消除，提高遍歷的效率;在插樁階段，闡述了插樁位置的選擇策略、插樁策略以及探針函數(shù)設(shè)計(jì)策略，以減少插樁對(duì)被測(cè)軟件的影響，提

5、高程序執(zhí)行效率，并通過設(shè)立探針函數(shù)庫來支持不同語言、不同插樁策略下對(duì)探針函數(shù)的需求;在編譯階段，針對(duì)使用不同語言開發(fā)運(yùn)行在不同平臺(tái)上的嵌入式軟件可以自定義編譯時(shí)使用的編譯器，編譯后可以直接在目標(biāo)機(jī)運(yùn)行;在執(zhí)行階段，由于測(cè)試是基于半實(shí)物測(cè)試環(huán)境的，在半實(shí)物測(cè)試環(huán)境下，宿主機(jī)是測(cè)試模型的核心，目標(biāo)機(jī)環(huán)境具有可替換性，只需要更換目標(biāo)機(jī)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同硬件平臺(tái)被測(cè)軟件的測(cè)試，實(shí)現(xiàn)測(cè)試平臺(tái)與具體測(cè)試硬件資源無關(guān)性;在測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，使用XML作為測(cè)

6、試數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的媒介，XML能方便有效地表示結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，通過XML實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)化，解決不同平臺(tái)、不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)差異的問題。
　　本文根據(jù)提出的測(cè)試模型，搭建了嵌入式軟件交叉測(cè)試環(huán)境，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)支持該模型的嵌入式軟件測(cè)試平臺(tái)，平臺(tái)能夠?qū)贑、C++、JAVA語言開發(fā)的嵌入式軟件進(jìn)行覆蓋測(cè)試，支持的覆蓋策略包括語句覆蓋、分支覆蓋、條件覆蓋、基本路徑覆蓋。利用該測(cè)試平臺(tái)對(duì)多個(gè)被測(cè)軟件進(jìn)行測(cè)試，以可視化的數(shù)據(jù)和圖形顯