嵌入式軟件單元測試方法研究

劉佳 楊永文 李金華

摘? 要：嵌入式軟件通常采用交叉開發的方式，盡早進行軟件測試可以及時發現軟件開發初期的不足。單元測試是嵌入式軟件開發過程中最基礎級別的測試活動。本文對嵌入式軟件的單元測試進行了分析，主要包括測試工具的選擇、測試內容的梳理和測試過程的優化，重點闡述了注意事項及原則。通過總結分析，提出了適宜操作的嵌入式軟件單元測試方法。實踐證明，該方法大大提高了軟件測試水平和軟件產品代碼的質量。

關鍵詞：測試計劃;單元測試;測試過程;嵌入式軟件

中圖分類號：TP311.5? ? ?文獻標識碼：A

Abstract：As the cross-development method is usually applied for embedded software，software testing is conducted early，so as to promptly find out the defects and problems at the early stage of software development.Unit testing is the basic testing in the process of embedded software development.This paper analyses embedded software unit testing，including the choice of testing tools，the analysis of testing content and the optimization of testing process，mainly describing the notes and principles.Through the comprehensive summary and analysis，the paper proposes an easy-to-operate and suitable unit testing method for embedded software.Practice indicates that this method greatly improves the level of software testing and software product quality.

Keywords：testing plan;unit testing;testing process;embedded software

1? ?引言（Introduction）

由于嵌入式軟件運行在嵌入式計算機系統中，且實時性強。開發人員在編寫完一段代碼后，很難立即有效地去運行程序，從而導致缺陷越積越多。軟件單元測試是軟件開發過程中的一項基本活動，也是軟件驗證、確認的重要手段。通過一系列的單元測試，可改進軟件質量，有效地減少軟件漏洞的數量，降低程序的風險，找到軟件中可能潛在的問題，提高代碼的規范性、穩定性、可靠性。

單元測試針對單個函數的測試，工作量大，處于施工設計的重要階段，時間緊，且發現的軟件問題“嚴重等級”較低，如果依靠人工進行代碼審查、靜態分析，代碼打樁編寫執行用例，成本較高，流程不清晰不可控，難以保證測試充分性。本文根據嵌入式軟件的特點，基于多年的測試工作經驗，參考相關的標準，提出了一套適用的單元測試流程，包含測試工具、測試內容、測試過程的標準化、規范化等要求。

嵌入式軟件測試環境分為目標機環境和宿主機環境。但在單元測試層面上，對于嵌入式軟件來講，除非特別指定在目標機環境下進行，都可以在宿主機環境進行。

2? ?單元測試工具（Unit testing tools）

單元測試的本質是針對代碼進行測試，工作量和難度都比較大。采用合適的工具及有效的方法，可或多或少地實現“自動化”，極大提高測試效率，滿足單元測試的覆蓋率和準確度要求，減少工作量，降低成本。

常見的單元測試工具有PQRA QAC、C++Test、Logiscope、Tessy、LDRA Testbed、PolySpace、Cantata等。

本文采用QAC軟件作為靜態測試工具，該工具是針對C代碼的深度流靜態分析器，通過內置的標準規則，以警告消息方式突顯代碼中存在的違規現象，幫助開發者改善軟件開發質量[1]。采用Tessy軟件作為動態測試工具，針對嵌入式語言，能夠快速進行驅動模塊樁模塊配置，用例設計可視化，并且可根據測試要求的不同，選擇不同的測試環境。Tessy可以實現代碼實際運行結果和測試用例中設定的預期結果的自動對比，檢查代碼功能正確性。在進行功能測試的同時，還對代碼測試的覆蓋率進行了統計。

3? ?單元測試內容（Content of unit testing）

在單元測試開展之前，需要對測試過程的各個階段進行方法設計，以作為具體工作的指導依據。嵌入式軟件單元測試要求可分為靜態測試階段和動態測試階段。

3.1? ?靜態測試階段

靜態測試是借助測試工具或人工檢查的方法，對被測程序進行特性分析，查找軟件編碼的錯誤，并對軟件單元的靜態度量指標進行分析。由于靜態測試不需要編譯或運行代碼，因而也不會受到軟件內部其他缺陷模塊的影響。

靜態測試階段可分為代碼審查和靜態分析兩部分。

3.1.1? ?代碼審查

代碼審查主要工作為檢查代碼和設計的一致性、代碼執行標準的情況、代碼邏輯表達的正確性、代碼結構的合理性、代碼的可讀性等[2]。根據適用的規則，項目組內部定制合適的代碼審查單，規定內容及標準。