嵌入式軟件開發(fā)中的軟件測(cè)試流程

陳天樂(lè)++李海峰

摘 要

軟件測(cè)試工作是軟件開發(fā)過(guò)程的一個(gè)重要組成部分。在軍品嵌入式軟件開發(fā)過(guò)程中，特別是在并行工程中，無(wú)法按常規(guī)的軟件工程方法開展軟件測(cè)試工作，需對(duì)軟件測(cè)試工作流程重新進(jìn)行策劃和設(shè)計(jì)，以適應(yīng)軍品嵌入式軟件開發(fā)過(guò)程的特殊性。本文提出了嵌入式軟件開發(fā)過(guò)程軟件測(cè)試流程的一種思路。

【關(guān)鍵詞】嵌入式 軟件 測(cè)試 流程

隨著軟件規(guī)模和結(jié)構(gòu)復(fù)雜度的提高，軟件開發(fā)過(guò)程存在的問(wèn)題逐年上升，在近幾年的軍品軟件研制過(guò)程中，軟件開發(fā)過(guò)程延期、經(jīng)費(fèi)開支超出預(yù)算等情況比比皆是，甚至出現(xiàn)項(xiàng)目失敗的極端情況，交付產(chǎn)品存在的軟件缺陷和軟件質(zhì)量問(wèn)題也時(shí)常出現(xiàn)。軟件開發(fā)過(guò)程質(zhì)量控制已成為系統(tǒng)中風(fēng)險(xiǎn)最大的問(wèn)題。近年來(lái)，軟件工程方法在軍品軟件開發(fā)過(guò)程中的重要性逐步被人們所認(rèn)識(shí)，其中重要的一項(xiàng)質(zhì)量控制手段就是由專門的軟件測(cè)試人員開展的獨(dú)立于開發(fā)部門的軟件測(cè)試工作。通過(guò)軟件測(cè)試來(lái)發(fā)現(xiàn)軟件開發(fā)過(guò)程中的缺陷和問(wèn)題，并通過(guò)各種軟件缺陷和問(wèn)題的解決以及相應(yīng)的回歸測(cè)試來(lái)提高軟件質(zhì)量。實(shí)踐證明軟件測(cè)試工作是提高軟件質(zhì)量水平的一種十分有效的方法。

由于軍品實(shí)時(shí)處理等特殊性，嵌入式軟件越來(lái)越多地用于軍用裝備中。嵌入式軟件開發(fā)過(guò)程是一個(gè)軟硬件相互支持相互作用的復(fù)雜過(guò)程，系統(tǒng)軟件功能和性能的實(shí)現(xiàn)與硬件功能和性能的實(shí)現(xiàn)是捆綁在一起的，且當(dāng)前軍品研制過(guò)程大部分采取的是并行工程，軟件開發(fā)過(guò)程中硬件平臺(tái)開發(fā)過(guò)程同步進(jìn)行，有時(shí)甚至軟件編碼完成時(shí)硬件還未完成研制?，F(xiàn)有的軟件測(cè)試程序和辦法主要針對(duì)的硬件平臺(tái)明確的獨(dú)立軟件產(chǎn)品，不能很好地解決嵌入式系統(tǒng)中軟件硬件功能實(shí)現(xiàn)上相互作用的問(wèn)題。因此需針對(duì)軍品開發(fā)特點(diǎn)進(jìn)一步明確嵌入式軟件開發(fā)過(guò)程中軟件測(cè)試工作的流程、要求和規(guī)范，以適應(yīng)軍品并行工程中嵌入式軟件開發(fā)過(guò)程的特殊性。

1 嵌入式軟件的特點(diǎn)

嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程通常是先分別進(jìn)行軟硬件的獨(dú)立開發(fā)，硬件部分獨(dú)立開發(fā)形成裸機(jī)平臺(tái)，軟件部分獨(dú)立進(jìn)行單元、部件、配置項(xiàng)開發(fā)編程，硬件平臺(tái)測(cè)試通過(guò)后，將相應(yīng)開發(fā)的軟件在該硬件平臺(tái)上進(jìn)行集成，開展各項(xiàng)功能和性能調(diào)試。

在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程中底層驅(qū)動(dòng)程序、操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的界線是不清晰的，根據(jù)需要甚至混編在一起。系統(tǒng)功能和性能要求必須在軟硬件共同作用下才能實(shí)現(xiàn)，因此嵌入式軟件開發(fā)過(guò)程是軟硬件之間相互協(xié)調(diào)、互相反饋和互相測(cè)試的過(guò)程。同時(shí)由于嵌入式系統(tǒng)中軟件對(duì)硬件的依賴性，軟硬件開發(fā)各項(xiàng)功能和性能要求的實(shí)現(xiàn)需軟件和硬件結(jié)合才能得到結(jié)果，這就使得嵌入式軟件功能和性能的實(shí)現(xiàn)與外部硬件和設(shè)備聯(lián)系緊密，在大部分情況下嵌入式軟件缺乏繼承性，軟件與硬件形成一對(duì)一的關(guān)系，隨著硬件的不斷升級(jí)，必須不斷地重新開發(fā)相應(yīng)的軟件。造成軟件編程工作量大，繼承性差，另一方面，由于硬件更新速度快，又存在著軟件編制過(guò)程中缺乏硬件平臺(tái)支持的問(wèn)題，往往軟件編程完成時(shí)硬件還在研發(fā)過(guò)程中，軟件編程完成后還不能確定是否能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的功能和性能要求，需要在硬件平臺(tái)上完成相互的聯(lián)調(diào)測(cè)試后才能最終確定嵌入式系統(tǒng)基本的功能、性能要求是否能實(shí)現(xiàn)。

2 軟件測(cè)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題

從預(yù)防為主的角度出發(fā)，軟件測(cè)試工作開展得越早對(duì)軟件的質(zhì)量控制越有利。

傳統(tǒng)的軟件測(cè)試工作分為單元測(cè)試、部件測(cè)試、配置項(xiàng)測(cè)試、系統(tǒng)集成測(cè)試四個(gè)層次，對(duì)可以脫離硬件平臺(tái)的純軟件產(chǎn)品，這一測(cè)試方法無(wú)疑是可以實(shí)現(xiàn)的，但在嵌入式軟件開發(fā)過(guò)程中，如何開展軟件測(cè)試工作遇到了一些問(wèn)題，主要問(wèn)題有：

（1）在嵌入式軟件開發(fā)過(guò)程中，由于產(chǎn)品功能性能的實(shí)現(xiàn)是軟硬件相互結(jié)合的過(guò)程，在軟硬件結(jié)合過(guò)程中會(huì)根據(jù)軟硬件的實(shí)際情況進(jìn)行大量的調(diào)整，在沒(méi)有通過(guò)硬件平臺(tái)驗(yàn)證以前單純對(duì)軟件進(jìn)行正式合格性測(cè)試是沒(méi)有意義的，但在貫徹預(yù)防為主的軟件質(zhì)量管理過(guò)程中又要求盡早安排軟件測(cè)試工作，如何協(xié)調(diào)這一矛盾需要進(jìn)一步的明確。

（2）對(duì)于重大修改或新研設(shè)備，由于算法、功能、性能要求沒(méi)有在實(shí)際平臺(tái)上進(jìn)行驗(yàn)證，產(chǎn)品功能性能需進(jìn)一步驗(yàn)證，其新開發(fā)的軟件一些算法、性能需要在整機(jī)功能性能試驗(yàn)期間確定、驗(yàn)證；另一方面在C3I等控制軟件開發(fā)過(guò)程中，由于各設(shè)備與指控中心均為獨(dú)立開發(fā)，往往由于對(duì)接口協(xié)議理解的不一致性或協(xié)議的周全性不夠，在系統(tǒng)對(duì)接聯(lián)調(diào)過(guò)程中對(duì)軟件進(jìn)行較大改動(dòng)，用早期的軟件版本進(jìn)行測(cè)試對(duì)實(shí)際軟件質(zhì)量起不到太大作用。

（3）在軟件測(cè)試工作中單元測(cè)試、部件測(cè)試、配置項(xiàng)測(cè)試、系統(tǒng)集成測(cè)試等，每項(xiàng)測(cè)試中均包含有功能測(cè)試和性能測(cè)試內(nèi)容，但在嵌入式軟件實(shí)際開發(fā)過(guò)程中由于絕大多數(shù)裝備在軟件開發(fā)過(guò)程中只有單臺(tái)套裝備，沒(méi)有測(cè)試平臺(tái)，因此對(duì)嵌入式系統(tǒng)軟件的功能測(cè)試和性能測(cè)試的安排在實(shí)際工作中無(wú)法實(shí)現(xiàn)，造成了諸多矛盾。

種種矛盾和問(wèn)題使嵌入式軟件測(cè)試成了無(wú)從下手的死循環(huán)：一方面要求軟件必須經(jīng)過(guò)單元、部件和配置項(xiàng)測(cè)試才能與硬件結(jié)合開展調(diào)試工作，另一方面由于軟件單元、部件和配置項(xiàng)沒(méi)有裝入硬件實(shí)際平臺(tái)的測(cè)試，又無(wú)法最終確認(rèn)軟件的功能性能是否符合要求，無(wú)法完成軟件測(cè)試工作。

3 對(duì)嵌入式軟件開發(fā)過(guò)程軟件測(cè)試工作的過(guò)程分解

為解決這一問(wèn)題，在貫徹海軍裝備軟件質(zhì)量管理要求和軟件質(zhì)量測(cè)試實(shí)施細(xì)則過(guò)程中，本著預(yù)防為主、實(shí)事求是的原則，針對(duì)嵌入式軟件開發(fā)的特殊情況，綜合考慮測(cè)試成本、時(shí)間、有效性，重新明確軟件測(cè)試階段與硬件研制階段的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在軟件開發(fā)過(guò)程中，根據(jù)軟件開發(fā)過(guò)程實(shí)際情況，在承制單位軟件測(cè)試工作中軟件測(cè)試內(nèi)容重新劃分，打破單元、部件、配置項(xiàng)測(cè)試界限，各類測(cè)試不一刀切，各部分交叉分批進(jìn)行，以推進(jìn)軟件測(cè)試工作的進(jìn)展，提高軟件開發(fā)質(zhì)量水平和過(guò)程控制能力。

具體方法和思路：

（1）對(duì)軟件測(cè)試項(xiàng)目分類，打破原先單元、部件、配置項(xiàng)測(cè)試的過(guò)程模式，除按軟件測(cè)試要求中將軟件測(cè)試工作分為單元測(cè)試、部件測(cè)試、配置項(xiàng)測(cè)試、系統(tǒng)集成測(cè)試四個(gè)過(guò)程外，再將單元測(cè)試、部件測(cè)試按靜態(tài)測(cè)試、動(dòng)態(tài)測(cè)試兩部分進(jìn)行區(qū)分，具體分類見表1。

（2）對(duì)單元測(cè)試、部件測(cè)試中凡能脫離硬件平臺(tái)進(jìn)行的軟件測(cè)試工作，如文檔審查、代碼審查等，統(tǒng)稱為靜態(tài)測(cè)試，這部分測(cè)試內(nèi)容均應(yīng)盡量安排在軟硬件聯(lián)調(diào)前進(jìn)行并完成回歸。

（3）對(duì)在單元測(cè)試、部件測(cè)試中需結(jié)合硬件真實(shí)環(huán)境進(jìn)行測(cè)試的內(nèi)容如性能測(cè)試等，統(tǒng)稱為動(dòng)態(tài)測(cè)試，這部分測(cè)試內(nèi)容根據(jù)設(shè)備是否存在硬件平臺(tái)，是否屬成熟產(chǎn)品等實(shí)際情況，可以安排在前期進(jìn)行，也可與配置項(xiàng)測(cè)試、系統(tǒng)集成測(cè)試內(nèi)容一起安排在軟硬件調(diào)試完成，通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證功能性能達(dá)到要求后開始。

各部分軟件測(cè)試工作具體開展時(shí)機(jī)見表2。

4 結(jié)語(yǔ)

要做好嵌入式軟件測(cè)試工作，即要貫徹預(yù)防為主的方針，按軟件工程的方法開展軟件開發(fā)和測(cè)試工作，又要綜合考慮軟件測(cè)試的成本、進(jìn)度、風(fēng)險(xiǎn)、有效性等因素，以保證測(cè)試的可靠性。在實(shí)際工作中我們根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品特點(diǎn)和軟件開發(fā)過(guò)程，對(duì)通用的軟件測(cè)試過(guò)程重新進(jìn)行了分解和細(xì)化，將事前預(yù)防和提高軟件測(cè)試質(zhì)量，減少重復(fù)性勞動(dòng)，提高工作效率等有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，我們認(rèn)為這會(huì)有助于進(jìn)一步縮短開發(fā)時(shí)間，減少開發(fā)成本，進(jìn)一步提高軍品軟件質(zhì)量水平。

作者單位

1.海軍駐南京九二四廠軍事代表室 江蘇省南京市 211100

2.海軍駐北京地區(qū)電子設(shè)備代表室 北京市 100000