嵌入式系统仿真测试平台的体系结构研究

!"##!年第$期福建电脑注：本文得到广东省科技厅攻关项目资金资助%项目编号"##"&’(&)电子科技大学青年基金项目资助%项目编号*+#"#,#-。

&、引言目前嵌入式系统开发已经成为了计算机工业最热门的领域之一，嵌入式系统应用渗透到信息家电、工业控制、通信与电子设备、人工智能设备等诸多领域。

然而嵌入式系统的软件与目标硬件紧密相关，软件开发周期长，开发成本昂贵，软件质量无法保障.&/."/。

特别是嵌入式软件的测试工作，在整个开发周期中通常占用着大部分时间（-#01,#0）。

软件测试是一个非常重要而又艰苦的过程。

软件测试工具用来全部或部分的代替人工进行软件的测试工作。

它能极大的节省人力、物力和财力，缩短项目的开发周期。

国际上，许多软件公司致力于开发功能强大的软件测试工具。

按获得测试信息的方式分为纯硬件、纯软件、软硬件相结合三种类型的测试工具。

纯硬件测试工具如仿真器、逻辑分析仪、开发系统等。

纯软件测试工具如234563786的2345938:，是一种软件逻辑分析仪。

软硬件相结合的测试工具如以;<公司的=>?938:为代表的虚拟仪器和以@AB 公司的BC58DEFD 为代表的测试工具。

这三类测试工具都有一个缺点：没有提供一个集成各种软硬件测试工具的框架，使各类测试工具能紧密协调工作。

为提高测试工作的效率，迫切需要功能强大的嵌入式系统测试工具。

仿真开发在嵌入式系统开发中正在发挥着越来越重要的作用。

许多软件公司已经开发出成熟稳定的嵌入式仿真开发工具。

但是在嵌入式仿真开发中，仍然缺乏一种嵌入式系统测试工具的集成框架。

本文正是基于这个目标，从软件体系结构的角度，研究和设计了一种称为G EFDH G 的嵌入式系统仿真测试平台的集成框架。

并基于其上实现了一个嵌入式仿真测试平台3I >EFDH 。

"、嵌入式系统仿真测试平台的体系结构EFDH 对于大规模复杂软件系统，其总体结构设计远比算法和数据结构的选择更重要.J /.!/。

基于这样的认识和背景，本文在对嵌入式测试和嵌入式仿真开发深入研究的基础上，研究和设计了EFDH 的体系结构。

"K &EFDH 的结构模型EFDH 的体系结构主要借鉴了当前流行的嵌入式交叉开发工具的目标服务器L 目标代理结构.’/，分为宿主机端和仿真目标机端两大部分。

EFDH 的结构模型见图&：图&EFDH 结构模型EFDH 结构模型的基本特征：&M EFDH 由宿主机端和目标机端两大部分构成，宿主机端以测试服务器DF（D8NO F86786）为核心；目标机端以测试代理D@P D8NO @Q84O M 为核心。

"M 所有的测试工具不与目标机端交互，而只与测试服务器DF 进行交互；测试服务器DF 同测试代理D@交互。

这样只要更换相应的测试代理D@，即可与不同的仿真开发系统一起工作。

J M测试服务器DF 与所有测试工具之间通过嵌入式仿真测试工具交换协议EFDDR（ES?85585F3STU>O3C4D8NO DCCU 8RI VW>4Q8X6COCVCU ）规范接口进行交互。

!M测试服务器DF 和测试代理D@之间通过嵌入式仿真测试协议EFD P ES?85585F3STU>O3C4D8NO X6COCVCU M 规范接口进行交互。

’M测试工具以软插件的形式集成到EFDH 中%EFDDR 和EFD 规范定义的接口是公开的和可免费获得的，第三方测试工具非常容易的集成到EFDH 中来。

-M 测试工具多种多样，可以是软件代码测试工具，也可以是硬件诊断测试工具，都可以很容易的集成到EFDH 中来，从而达到各类测试工具的紧密协作。

$M EFDH 中各类测试工具紧密集成到一个图形用户接口中，大大提高了用户的工作效率。

,M 测试代理D@以一个线程的形式存在于仿真运行环境中，与各类模拟器之间通过固定的接口交互，获取丰富的测试信息。

"K "测试服务器DF 模型测试服务器DF 是EFDH 的核心结构部件，作为EFDH 的测试管理器，其结构模型如图"。

图"测试服务器DF 结构模型DF 的主要功能：&M DF 提供相应的EFDDR 协议规范接口，接受来自测试工具的控制命令和状态查询，并提供相应的数据传输接口，向测试工具返回对应的测试结果。

"M DF 提供相应的EFD 协议规范接口，向采集代理发送控制命令信息和状态查询信息，并且根据EFD 协议规范提供的接口收取返回信息。

J M DF 提供测试高速缓冲管理、测试存储器管理以及流测试协议，管理和控制整个宿主机端。

"K J 测试代理D@模型嵌入式系统仿真测试平台的体系结构研究邵荣防，罗克露P 电子科技大学计算机科学与工程学院，四川成都-&##’!M【摘要】仿真开发在嵌入式开发中正逐步成为热点，仿真测试工具在仿真开发过程中正发挥着日益重要的作用。

本文首先简要分析了当前的嵌入式测试工具，然后给出一种嵌入式仿真测试平台的体系结构EFDH 。

基于EFDH 体系结构，实现了一个面向信息家电的嵌入式仿真测试平台3>EFDH 。

【关键词】嵌入式系统仿真开发仿真测试平台福建电脑!""#年第$期%参考文献&’(魏忠)蔡勇)雷红卫等*嵌入式开发详解&+(*北京,电子工业出版社)!""-&!(陈定君)郭晓东)张应辉等*嵌入式软件仿真开发系统的研究&.(*电子学报)!""")!/0-1,’-$2’-3&-(万建成)卢雷*软件体系结构的原理、组成与应用&+(*北京,科学出版社)!""!&#(.*+*456789:*;<=4:9>987<?:@7AB6=C5D &.(*EF+;6BGDBH78:G :G 46:I6BJJ8GI KBGI5BI=D BGL ?>D7=JD)’33#)’M 0’1,’%’2’$#&%(N8GL O8P=6?>D7=JD)QGH*;:6GBL:!RD=6D S58L=0N8GL:AD 1)!""!*测试代理;E 位于目标机端，实时采集测试信息。

其结构模型见图-。

图-测试代理;E 结构模型;?的主要功能：’1;E 提供相应的T?;协议规范接口，接收来自;?的各种要求，并最出正确的响应。

!1;E 提供一定的接口给仿真开发系统，初始化U 销毁;E ，以从各种模拟器中获取各种丰富的测试信息。

-1;E 提供目标机端测试代理的目标高速缓冲管理、目标存储器管理以及流测试协议，管理和控制整个目标机端。

!*#T?;;V 协议和T?;协议嵌入式仿真测试工具交换协议T?;;V 是T?;中各类测试工具与测试服务器之间交互的根本。

嵌入式仿真测试协议T?;是T?;4中测试服务器与测试目标机之间交互的歌本。

这两个协议规范提供的接口主要由-类构成：命令控制命令接口、状态查询接口、测试数据传送接口。

!*%结构验证一个系统是由各不同组成部件连接构成，实现这种连接需要两方面的支持：机制与协议&#(。

通过考察T?;4结构对两方面提供的支持，可以证明其完整性和正确性。

’1连接得以发生和维持的机制。

T?;4的;?和;E 构成连接实现的结构基础，两者的通信连接保证了系统连接的实现。

!1连接能够正确、无二义、无冲突的进行的保证。

T?;4定义的;?和;E 本身是一致的，通过定义标准的T?;;V 和T?;接口，;?与各种测试工具通过定义标准的T?;;V 接口通信，而各个测试工具之间无直接通信，连接得到了良好的控制和协调。

;?既是连接的实现实体，又充当了连接实现的保证机构。

而;?和;E 通过定义标准的T?;接口通信。

这样构建起来的整个系统是一致的。

!*M T?;4与相关研究成果的比较及特点关于嵌入式系统测试工具的研制已经有了相当多的工作，T?;4与它们有什么区别和联系，下面对T?;4和相关的重要研究成果进行比较分析。

当今针对嵌入式系统的测试工具分为纯软件、纯硬件、软硬件结合三种类型。

现在嵌入式系统常常需要软件测试工具，硬件测试同时使用，从而大大加速测试工作的进行。

但是现在还没有一个比较成熟的集成框架来集成所需要的测试工具。

T?;4基于嵌入式仿真开发，提出一种集成所有必要的软硬件机测试工具的框架。

这样大大增强了嵌入式仿真开发的作用。

T?;4可以集成任何需要的测试工具，使测试工具可以一起高效工作。

T?;4框架具有高度的开放性、灵活性和可重用性。

-、一个嵌入式系统仿真测试平台8BT?;4-*’8BT?;4集成模型8BT?;4是广东十五攻关项目“信息家电嵌入式仿真开发平台”中的一个子项目，主要完成对信息家电控制程序的功能测试和性能测试。

8BT?;4集成模型如图#。

图#8DT?;4结构模型8BT?;4模块说明：’1逻辑分析仪模拟硬件逻辑分析仪的工作原理，采集、显示仿真运行环境中的仿真构件的引脚的数字信号，实现对程序运行状况的分析。

!1示波器模拟硬件示波器的工作原理，采集、显示仿真运行环境中的仿真构件的引脚的模拟信号，分析仿真目标硬件系统的输出情况。

-1性能分析器分析程序代码的执行性能，如中断处理子程序被调用的频率，F4R 的占用率等。

#1静态分析器静态分析目标代码的执行情况。

%1+FM/WF"/模拟器、OE+模拟器、仿真外设构件等是目标硬件系统的模拟器，模拟实际硬件的行为。

8BT?;4可实现对仿真运行环境中运行的目标程序的测试和分析，最大程度的确保目标程序的可用性和可靠性，目前该系统已经交付使用，效果良好。

#、结束语本文对嵌入式系统的仿真测试平台的集成框架进行深入的研究，研究和设计了T?;4框架，并基于其上实现了一种嵌入式仿真测试平台8BT?;4，在嵌入式系统测试领域具有广阔的前景。

下一步的工作是将T?;4这种体系结构应用到嵌入式交叉开发领域中，研究T?;4在嵌入式交叉开发领域的可用性。