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    嵌入式軟件可靠性仿真測試工具設計與實踐

    時間:2019-04-10 來源:電子技術與軟件工程 作者:周光海 本文字數:2743字

      摘    要: 本文主要對嵌入式軟件可靠性仿真測試系統進行了研究, 分析了仿真測試系統的設計目標, 并在此基礎上設計了嵌入式軟件可靠性仿真測試系統, 最后對嵌入式軟件可靠性仿真測試系統進行了實踐。

      關鍵詞: 嵌入式軟件; 可靠性; 仿真測試; 系統設計;

      1 系統設計目標

      嵌入式軟件可靠性仿真測試系統設計中最為重要的是確保測試系統的完整性, 為了滿足嵌入式軟件可靠性仿真測試系統的需求, 系統設計需要遵循以下目標:

      (1) 系統的設計必須要建立在硬件的基礎上。在硬件仿真的過程中要明確測試系統外圍各個設備之間的同一性, 設計的嵌入式軟件設備通常具備1553B的總線接口和其余的數據收集、處理等硬件設備, 從而促進仿真測試軟件的交融性。

      (2) 設計的嵌入式軟件可靠性仿真測試系統必須具備數據采集和故障注入的功能, 在進行仿真測試的過程中為用戶應用提供數據采集、注入等接口。

    嵌入式軟件可靠性仿真測試工具設計與實踐

      (3) 設計的測試系統必須具備獎勵機制和響應機制。當測試系統運行時, 能夠為系統測試提供相應的運行環境。

      (4) 軟件設計必須要對各種因素進行充分的考慮和分析。其中, 測試系統中的目標系統通常在單模系統的基礎上進行設計, 通過用戶的需求相應的設計測試系統的激勵機制和響應機制, 從而實現多模系統仿真測試的目標。

      2 嵌入式軟件可靠性仿真測試系統設計

      圖1:嵌入式軟件可靠性仿真測試系統組成結構
    圖1:嵌入式軟件可靠性仿真測試系統組成結構

      2.1 組成結構圖

      嵌入式軟件可靠性仿真測試系統的組成結構是整個仿真測試的重中之重, 它直接決定了軟件功能的組織形式以及測試環境任務的整體分配。嵌入式軟件可靠性仿真測試系統主要由主控系統、被測系統、激勵系統以及仿真系統構成, 它的組成結構圖如圖1所示。

      2.2 仿真系統硬件構成

      嵌入式軟件設備通常有1553B的總線接口和其余的數據收集、處理等硬件設備構成, 由單片機集中協調他們的工作, 但他們又獨立完成自己的性能。

      表1:嵌入式軟件可靠性仿真測試實踐數據采集
    表1:嵌入式軟件可靠性仿真測試實踐數據采集

      在嵌入式軟件可靠性仿真測試系統硬件構成中, 它們各自的作用如下:

      2.2.1 模擬量輸入通道

      仿真系統硬件中的模擬量輸入通道主要是由多路開關以及AD轉換器構成, 其作用為收集被測系統的16路模擬信號。

      2.2.2 模擬量輸出通道

      該硬件部分區別于模擬量輸入通道, 主要是由DA轉換器構成, 其主要作用是對系統激勵目標系統的信號進行仿真測試, 通過故障注入的方式對嵌入式軟件的故障情況進行相關的檢測。

      2.2.3 開關量輸出通道

      該硬件系統的開關量輸出通道主要是由驅動芯片構成, 通過在開關量輸出通道中注入故障狀態, 對被測系統的數字信號進行仿真測試。

      2.2.4 1553B接口

      1553B接口主要是由控制芯片和點偏激構成, 其中控制芯片的型號為BU61580, 單片機的型號為AT98s52。它的主要作用是控制1553B接口總線, 并對衛星和有效荷載之間的通訊通道進行仿真模擬, 從而實現仿真測試系統同被測試系統之間的通訊。

      2.2.5 USB接口電路

      USB接口電路主要是由型號為PD IUSBD12的USB控制芯片以及單片機構成, 其作用主要為實現仿真系統和主機之間的通訊, 實時注入、采集并顯示數據。

      嵌入式軟件仿真測試系統的硬件設備主要使用了USB總線, 只要仿真測試系統設備上擁有USB接口就能夠快速與主機連接通訊。此外, 該硬件系統中的AD以及開關輸出通道可以注入故障且能夠容納的數據范圍較廣, 使得嵌入式軟件可靠性仿真測試系統的容錯性能不斷優化, 測試系統的測試范圍進一步拓展。

      2.3 仿真系統硬件設備嵌入式軟件設計

      嵌入式軟件仿真測試系統的軟件有稱之為固件程序, 它主要是由1553B仿真消息執行和數據接收、發送控制命令等部分構成。在嵌入式軟件可靠性仿真測試系統軟件構成中, 它們各自的作用如下:

      2.3.1 數據采集控制

      仿真測試系統軟件中數據采集控制的主要作用是對被測試系統的數據進行采集控制, 然后根據被測試系統的數據返回策略和特點設置系統數據采集的周期。

      2.3.2 主機命令接收和數據反饋控制

      主機命令接收和數據反饋控制的主要作用是對主機發出的命令進行相應, 并將收集到的數據及時的回饋給主機的數據。

      2.3.3 1553B仿真消息執行與數據接收

      1553B仿真消息執行與數據接收主要是完成主機發送的1553B命令, 及時的接受被測試系統傳輸的消息和數據, 并將接收到的數據儲存至系統的數據緩存區域后將其反饋給主機。

      2.3.4 發送控制命令

      發送控制命令主要是在被測試系統的運行模式基礎上對系統的控制策略進行重新設置, 并對系統部分硬件的執行策略進行控制。

      2.4 主機應用程序

      嵌入式軟件仿真測試系統的主機應用程序的界面是在VC++的基礎上設計的, 它的工作方式為多線程工作, 在確保了系統工作時序準確性的基礎上為嵌入式軟件的運行提供了良好的平臺。

      在嵌入式軟件可靠性仿真測試系統主機應用程序中, 它們各自的作用如下:

      (1) 數據采集。該測試系統的數據采集的主要作用是實時采集、儲存載荷數據、顯示工程參數等。

      (2) 控制激勵。控制激勵的作用是發送遙控指令、初始化控制端口等。

      (3) 1553B通訊仿真。1553B通訊仿真的作用主要是發送數據結束字、長抱環測試、發送指令等。

      3 嵌入式軟件可靠性仿真測試實踐

      本文提出的.嵌入式軟件可靠性仿真測試系統是在有效荷載的基礎上進行設計的, 通過該仿真測試系統對嵌入式軟件可靠性進行了科學的測試。

      在選擇測試實例時, 必須要根據仿真測試軟件系統硬件的設置的數據和控制涼的范圍以及將故障注入系統后軟件的運行特點。據此, 本文選擇各種測試數據、數控電路等設備故障的實例265個;此外, 由于嵌入式軟件可靠性仿真測試系統軟件的工作周期以及工作模式有所不同, 所以選擇了測試工作時序、時間校正等功能故障的實例265個;再根據嵌入式軟件仿真測試系統的主機應用程序可自動生成注入數據的特性, 選擇測試數據注入字錯、位錯等故障的實例265個;最后在根據軟件的運行特點選擇測試軟件正常故障的實例510個, 共計測試實例1305個, 極大的提高了仿真測試系統的測試范圍, 從而使得系統測試的仿真結果根據科學性。本文采集到的測試數據如表1所示。

      由表1可知, 本文在分析測試數據是并未存在失效數據, 最終得到的測試數據符合預期的設定, 且與用普通的仿真測試系統進行測試后得到的結果是相同的, 由此可知, 本文中提到的嵌入式軟件可靠性仿真測試系統是可以進行推廣的。

      4 結論

      隨著嵌入式軟件在我國各行業中應用的拓展, 嵌入式軟件的可靠性也引起了大家的廣泛關注。對此, 本文設計了一種嵌入式軟件可靠性仿真測試系統泳衣測試嵌入式軟件的可靠性, 而通過對仿真測試系統的實踐后可知該系統具有較強的科學性和適用性。

      參考文獻:

      [1]張旭, 石柱, 王崑聲.基于使用剖面的軟件可靠性測試用例生成方法[J].計算機仿真, 2009, 26 (12) :82-85.
      [2]王乾宇, 朱小冬, 王毅剛等.基于Test Quest的嵌入式軟件可靠性測試環境框架研究[J].中國測試, 2012, 38 (01) :106-109.
      [3]鄭重, 石柱.星載軟件可靠性工程研究與實踐[J].計算機與數字工程, 2013, 41 (08) :1273-1276.

      

      論文來源參考:周光海.嵌入式軟件可靠性仿真測試系統[J].電子技術與軟件工程,2019(05):36-37.
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