[发明专利]一种面向嵌入式系统分区应用程序软件的仿真测试方法

说明书

技术领域

本发明提出一种面向嵌入式系统分区应用程序软件的仿真测试方法，特别是涉及一种面向综合模块化嵌入式系统分区应用程序软件的仿真测试方法，它是一种嵌入式软件仿真测试方法，其主要面向综合模块化嵌入式系统分区应用程序软件，它与嵌入式软件测试技术、嵌入式软件脚本技术以及软件故障注入技术有关，属于软件测试技术领域。

背景技术

近几年，随着嵌入式系统功能日趋复杂，系统的软硬件结构也不断发生变化。嵌入式系统软件由传统功能单一，软硬件紧密耦合的结构向模块化、多层次、开放式的软件体系结构转化。其中：

模块化指软件系统的功能由一个或多个模块组成，每个模块分时间占用系统资源并得到执行，与传统嵌入式系统软件独占硬件资源的结构相区分；

多层次指软件系统分为硬件层、模块支持层、操作系统层和应用层多个层次，图1描述了一个模块化分区嵌入式软件体系结构。每个分区中都可能包含不同的操作系统，命名为分区操作系统，其与核心操作系统位于操作系统层。在这种多层次的软件结构中，核心操作系统用于分时调度每个分区应用程序，而分区操作系统则在相应分区处在运行状态下时负责调度分区内的各个任务。

开放式指软件将不再与硬件紧密耦合。多层次的软件结构通过模块支持层和核心操作系统层将各种不同的硬件设备操作封装并抽象成了统一的操作系统应用接口，因此使分区应用程序也不再与硬件紧密耦合。分区应用程序可以在任意一个符合综合模块化嵌入式软件接口规范的系统中运行。

以上特点给嵌入式软件的测试带来了新的挑战。以综合模块化航空电子系统（IMA）为例，其具有通用性、经济性和高可靠性等优点的同时，也大大提高了系统的复杂度，从而提高了软件测试和验证的难度。IMA系统的开发和设计需要符合ARINC653规范，该规范明确了嵌入式系统中核心操作系统（COS）、分区操作系统（POS）和分区应用程序（PA）等概念。而对于分区应用程序，在进行系统集成测试前往往难以得到应用程序与其他交联模块的运行状态和参数。

在实际开发和测试过程中，会发生诸如没有足够的处理器资源运行所需应用、数据的传输延迟导致信号不能及时响应等故障，此类故障只有在进行系统集成后才能暴露，而系统集成阶段的测试难以进行故障定位，增加了解决问题的难度和成本。另外，有些故障可能需要重新设计系统结构才能解决，从而严重影响系统的交付时间。与此同时，对分区应用程序进行软件测试存在巨大的障碍。每个分区应用程序虽然能够独立运行，但缺乏与其他分区的交联，很难实施对分区应用程序各项功能的全面测试。

当前对于分区应用程序的测试，通常在系统内部总线级别上独立开发一个测试模块，通过模拟内部总线数据来实现对其他嵌入式分区功能的模拟，但这种方法需要重新设计硬件软件，费用高、通用性差，不易采用。

由此可知，嵌入式系统从原有的单个操作系统运行多个应用逐步发展为有一个核心操作系统和多个分区操作系统及分区应用程序协同才能实现预期的功能需求。软件测试作为保证软件质量的重要手段，必须能够对此类应用进行全面的测试，才能保证系统的整体质量。

发明内容

1、目的：

针对上述问题，本发明提出基于虚拟分区和实时脚本技术的综合模块化嵌入式系统分区应用程序软件自动测试方法，提供一种面向综合模块化嵌入式系统分区应用程序软件的仿真测试方法。该方法在分区嵌入式软件应用程序的开发和集成测试阶段实施，能够测试或验证分区应用程序的执行顺序、调度性能、接口通讯功能。其思路是利用核心操作系统本身的运算和存储单元，通过虚拟分区的方式来在线模拟其他分区应用程序的动态行为，对被测应用程序施加测试激励并接收响应。

2、技术方案：

（1）功能原理：

本发明与综合模块化嵌入式系统应用程序的开发过程紧密结合，其基于主机/目标机架构，如图2所示。其中测试开发端为被测软件的开发平台，同时也是本测试方法的管理平台，主要负责测试设计、管理和结果分析。数据服务端负责测试实施过程中的数据管理，执行测试激励数据发送和测试响应数据收集工作。分区应用程序则直接运行在测试执行端，即被测硬件执行平台。在测试过程中，运行于测试执行端的虚拟分区程序将根据数据服务端所发送的测试指令和测试配置执行各种测试动作，记录测试数据并回传到数据服务端。一次测试可以将多个测试执行端连接与主机端连接在一个通讯网络里进行。

（2）技术方案：