软考嵌入式系统设计师学习笔记

目录

第一章嵌入式系统需求分析与体系结构设计 (5)

1.1软件需求分析 (5)

1.1.1 关于选择裸机开发还是基于实时操作系统 (5)

1.1.2 实时操作系统优点 (5)

1.1.3 实时操作系统的时间性能评估 (5)

1.2体系结构设计 (5)

1.2.1系统需求 (5)

1.2.2 规格说明书 (5)

1.2.3 体系结构设计 (6)

1.3项目进度管理 (6)

1.3.1 快速原型开发法的优缺点 (6)

1.3.2 项目管理的内容 (6)

1.3.3 PERT图及关键路径 (6)

1.4 UML（统一建模语言）建模技术 (6)

1.4.1面向对象方法的优点 (6)

1.4.2类图概念及六种关系 (7)

1.4.3序列图概念 (7)

1.4.4基于UML嵌入式软件开发环境 (7)

第二章接口电路设计及编程 (8)

2.1外接Flash Memory (8)

2.1.1 关于NOR Flash 和NAND Flash的选型 (8)

2.1.2 关于大小端问题 (8)

2.2 键盘接口电路 (8)

2.1.2 键盘结构的分类 (8)

2.3 LCD接口电路设计及编程 (9)

2.3.1 LCD显示方式 (9)

2.3.2 LCD显示方法 (9)

2.3.3 VCLK计算方法 (9)

2.4 串口通信技术 (10)

2.4.0 同步和异步传输的区别 (10)

2.4.2 异步串行总线 (10)

2.4.3 零调制解调器（Null Modem） (11)

2.4.5 UART波特率 (11)

2.4.6 CAN总线 (11)

2.5 网络接口技术 (12)

2.5.1网络协议层次结构 (12)

2.5.2各协议特点 (12)

2.5.3嵌入式系统下以太网接口实现的方法 (13)

2.5.4 IEEE 802.3标准MAC帧结构 (13)

2.5.5网络接口控制芯片RTL8019的复位方式 (13)

第三章嵌入式软件程序设计 (14)

3.0软件开发模型 (14)

3.1任务实现技术 (14)

3.1.1 任务状态转换图 (14)

3.1.2 任务的创建 (15)

3.1.3 任务的切换 (15)

3.2任务管理技术 (15)

3.2.1 选择嵌入式软件平台时考虑的因素 (15)

3.2.2嵌入式系统存储方案 (15)

3.2.3如何区分进程和线程 (16)

3.3程序设计技术 (16)

3.3.1 初始化模块 (16)

3.4软件分析技术 (16)

3.4.1 选择嵌入式实时操作系统主要考虑的方面 (16)

3.4.2 选择数据IO处理方法要考虑的方面 (16)

3.5文件系统管理 (16)

3.5.1 嵌入式文件系统的功能 (16)

3.5.2 文件控制块 (17)

3.5.3 文件的物理结构 (17)

3.5.4 FAT文件系统 (17)

第四章嵌入式系统测试与维护 (18)

4.1单元模块测试技术 (18)

4.1.1 嵌入式软件的特点 (18)

4.1.2 对嵌入式软件进行测试的特点 (18)

4.1.3单元测试的内容 (19)

4.1.4嵌入式软件测试的内容 (19)

4.2覆盖测试技术 (19)

4.2.1 嵌入式软件的测试活动步骤 (19)

4.2.2 覆盖测试 (20)

4.2.3程序的环路复杂度V(G) (20)

4.2.4 利用工具软件对嵌入式软件进行动态覆盖测试 (20)

4.3可移植性技术 (21)

4.3.1 嵌入式软件开发原则 (21)

4.3.2嵌入式软件移植 (21)

4.3.2嵌入式Boot Loader (21)

4.3.3函数的可重入性 (22)

4.3.3系统移植测试 (22)

4.4可靠性分析技术 (22)

4.4.1 软件固有错误数预测方法（蒙特卡罗错误随机植入法） (22)

4.4.2 平均无故障时间MTBF (22)

4.4.3负载压力测试 (22)

4.5性能评价技术 (23)

4.5.1嵌入式系统性能度量指标 (23)

4.5.2资源利用率 (23)

4.5.3系统传输数据的峰值流量 (23)

第五章嵌入式Linux系统技术 (24)

5.1 inittab配置文件 (24)

5.1.1 inittab文件记录项 (24)

5.1.2 运行级别 (25)

5.1.3 Linux分区 (25)

5.2 RPM操作技术 (26)

5.2.2 RPM软件包名组成 (26)

5.2.3 RPM软件包命令选项 (26)

5.2.4 RPM软件包的校验方法 (27)

5.3 内核移植与编译 (28)

5.3.1 内核移植一般步骤 (28)

5.3.2 嵌入式Linux系统的组成 (28)

5.3.3 编译过程 (28)

5.3.4 交叉编译方法 (28)

5.3.5 init.S文件完成的工作 (28)

5.3.6 内核的配置（裁剪）和编译 (29)

5.4 Samba配置技术 (30)

5.4.1 smb.conf (30)

5.4.2 配置Samba使用加密口令步骤 (30)

5.4.3 Samba安全级别 (30)

5.4.4 其他Samba配置语句 (31)

5.4.5 Samba的启动和停止 (31)

5.5 TCP/IP网络配置 (34)

5.5.1 基本配置语句 (34)

5.5.2 基本关机/重启语句 (34)

5.5.3路由协议 (34)

5.5.4静态路由设置 (34)

5.5.5网络连通命令 (35)

第六章常考知识点 (36)

第一章嵌入式系统需求分析与体系结构设计

1.1软件需求分析

描述了系统做什么的问题。主要完成以下要求：1确定软件系统的功能需求和非功能需求；2分析软件系统的数据要求；3导出系统的逻辑模型；4修正项目开发计划；5必要时开发快速原型系统。

1.1.1 关于选择裸机开发还是基于实时操作系统

一是采用在裸机上直接开发的方式，且关键部分采用汇编语言编写，可以保证该控制系统的实时性；

二是由于该软件系统由多种周期的处理任务组成，采用商用嵌入式实时操作系统开发方式可以保证系统的可靠性。

三是对于软实时系统，选择基于优先级调度的算法可以满足软实时系统的需求，而且可以提供高速的响应和大的系统吞吐量；而对于硬实时系统来说，需要使用调度算法简单，反应速度快的实时调度算法。

1.1.2 实时操作系统优点

嵌入式实时操作系统首先要完成的4个主要任务是进程管理、内存管理、进程间通信/同步和IO资源管理。

一是提供的任务调度功能能够调度一切资源保证多周期任务的完成；

二是提供的事件、信号和任务间的通信机制，可以有效保证资源共享时出现的互斥问题；

三是采用商品化的软件不仅可以提高软件的可靠性，还可以简化软件开发成本，提高开发效率。

1.1.3 实时操作系统的时间性能评估

一是系统开销时间一般不大于整个控制系统运行时间的20%；

二是保证所有任务在规定的时间期限内完成；

三是任务的上下文切换时间和中断响应时间。

1.2体系结构设计

1.2.1系统需求

分为功能性需求和非功能性需求。

功能性需求：系统名称、目的、功能、输入、输出、性能、操作方式等；

非功能性需求：功耗、物理尺寸、重量、生产成本。

1.2.2 规格说明书

它描述了系统“做什么“的问题。对输入数据、输出数据、操作方式、数据库等的具体内容的表述。

1.2.3 体系结构设计

它描述了系统“怎么做“的问题。

1.3项目进度管理

两种常用的项目管理工具是Gantt图(因果分析图)和PERT图。前者是鱼骨刺形式的，横坐标为时间，纵坐标为任务，表现的是活动的并行性、进度和起始时间。但不能表现活动的顺序和因果关系。后者是网络形式的，用于工作计划安排的评审和检查。

1.3.1 快速原型开发法的优缺点

测试模型：通过单元测试、集成测试、系统测试、验收测试的步骤来开发

1.3.2 项目管理的内容

项目进度管理、项目范围管理、项目成本管理、项目配置管理、项目质量管理、项目风险管理、开发人员管理等7个方面的管理，其贯穿开发的整个阶段。

1.3.3 PERT图及关键路径

包括最理想情况和保守情况；关键路径指PERT图中耗时最长的路径；在两种情况下的关键路径的交集工作就是要着重抓住的共同环节。

1.4 UML（统一建模语言）建模技术

1.4.1面向对象方法的优点

1. 符合人类的思维习惯；

2. 由于系统开发基于问题模型，其稳定性好；

3. 由于对象固有的封装和继承性，其可重用性好；

4. 由于系统开性发的模块化，其可维护性好。

1.4.2类图概念及六种关系

类图用于描述系统的结构化设计，即用来表示概念模型，它最基本的元素是类或接口，表达了类、接口以及它们之间的静态结构和关系。当对系统的静态设计视图建模时，通常以对系统的词汇建模、对简单协作建模、对逻辑数据库模式建模这三种方式之一使用类图。

1.4.3序列图概念

序列图是场景的图形化表示，描述了以时间顺序为组织的对象之间的交互活动，即显示了一组对象和由这组对象发送和接收的消息。

1.4.4基于UML嵌入式软件开发环境

从应用的角度看，当采用面向对象技术设计Array系统时，首先是描述需求；其次是根据需求建立

系统的静态模型，以构造系统的结构；第三步是

描述系统的行为。前两歩中建立的模型都是静态

的，包括用例图、类图、对象图、组件图和配置

图这五种图形，是标准建模语言UML的静态建模

机制。第三步中所建立的模型或者可以执行，或

者表示执行时的时序状态或交互关系，它包括状

态图、活动图、顺序图和协作图这四种图形，是

动态建模机制。

完整的基于UML嵌入式软件开发环境的结构图

第二章接口电路设计及编程

2.1外接Flash Memory

2.1.1 关于NOR Flash 和NAND Flash的选型

2.1.2 关于大小端问题

大端存储就是低地址位存高位数据，小端存储就是低地址存低位数据。

2.2 键盘接口电路

2.1.2 键盘结构的分类

键盘的结构分为线性键盘和矩阵键盘。线性键盘由若干个独立的按键组成，每个按键均与微处理器的一个IO口相连；矩阵键盘的按键按N行M列排列，每个按键占据行列的一个交点，需要IO端口数目是N+M，允许的最大按键数是N x M。其根据识键和译键方法的不同又分为非编码键盘和编码键盘两种。前者主要用软件的方法识键和译键，根据扫描方法的不同，可分为行扫描法、列扫描法和反转法三种。后者主要用硬件来实现键的扫描和识别，通常使用8279专用接口芯片，在硬件上要求较高。

2.3 LCD接口电路设计及编程

2.3.1 LCD显示方式

2.3.2 LCD显示方法

LCD有带驱动电路和不带驱动电路两种；同时LCD控制器可支持灰度LCD和彩色LCD显示。在灰度LCD上，使用基于时间的抖动算法TBDA和帧速率控制FRC方法，可以支持单色、2级、4级和8级灰度模

式的灰度LCD显示。在彩色LCD上，同时用到了颜色查找表可以支持24位显示。

FRC法实现灰度级在STN屏幕上的显示。例如，为了显示16级灰度中的第3级，那么就采用3个时间

单位用于显示，13个时间单位不显示。也就是从16帧中选择3帧显示像素，而其余13帧相应的像素不显示。

在STN显示时，应注意到噪声积累。例如如果所有的像素在第一帧全部显示，而在下一帧又全部关闭，则此时噪声最大化。所以为了减少噪声应选择概率均等的原则。具体实现中使用了基于时间的抖动算法。对

于16级灰度，在灰度级和FRC之间，FRC应该有下面的关系：第15级灰度一直显示；第14级显示6次，

关闭1次；第13级显示4次，关闭1次；第0级一直关闭。

2.3.3 VCLK计算方法

VCLK指的是每个像素点数据的更新频率，也称数据传输速率，在进行配置时由VCLK = MCLK /（CLKVAL x 2）来确定，其中MCLK指系统时钟频率。它也等于HS x VS x FR x MV。HS指LCD每行的像素个数，VS

指每列的像素个数；FR指帧速率；MV指模式值。

2.4 串口通信技术

2.4.0 同步和异步传输的区别

二者之间最主要的区别在于发送或接收器之一是否向对方发送时钟同步信号。

2.4.1 RS232总线

采用9芯或25芯的D型插头，主要引脚如下：

RS232标准的逻辑电平：1对应3 ~ 25V；0对应-3 ~ -25V。

LVTTL电路的逻辑电平：1对应2 ~ 3.3V；0对应0 ~ 0.4V。

所以，当他们二者连接时需要转换芯片，常用的有MAX3232

RS232-C连接计算机时只需要发送、接收、地线3根线；设计数据传输速率为20000 b/s；

RS422不用公共地线，而采取双线平衡传输方式，在同样的传输速率为20000 b/s时，传输距离是RS232的80倍。

RS485

2.4.2 异步串行总线

串行通信主要有单工、半双工和全双工三种通信方式。

异步通信方式是指以一个字符为传输单位，通信中两个字符间的时间间隔是不固定的，然而在同一个字符中的两个相邻代码间的时间间隔是固定的，其必须遵守的三个规定分别是字符的格式、波特率和校验位。

字符格式规定每个字符传送时，必须前面加1位起始位，后面加1位或1.5位或2位停止位。其中校验位一般加在停止位前，数据位后。（起始位+数据位+校验位+停止位） 传输过程：（一帧数据是从最低有效位开始传输的）

传输线在逻辑1时处于空闲状态。当每帧数据开始传输时，先发送一个起始位。它是从逻辑1到逻辑0 的迁移，该变化表明一帧数据开始传输。接收端则在开始检测到起始位的时候，按照收发两端事先约定好的通信速率检测后面发来的数据位，从而组成一帧数据。

在传输的最后，利用一个停止位使传输线重新回到空闲状态，然后发送方才可以继续发送下一个字节。 2.4.3 零调制解调器（Null Modem ）

零调制解调器一般用于利用一根RS232器连线方式如右图所示：

2.4.5 UART 波特率

每个UART 模块包含有波特率发生器、发送器、接收器和控制单元等部件。其中波特率指每秒钟传输的比特位数。波特率时钟由通过系统时钟源的16分频及一个除数寄存器（UBRDIVn ）指定的16位除数决定： UBRDIVn = （round_off ）( MCLK / (16*bps) ) - 1

; round_off 意为对后面的表达式取整。

所以，当波特率一定时，当UBRDIVn 取0时，也即MCLK=16*bps 时，对系统时钟源频率的要求最低。 2.4.6 CAN 总线

CAN 总线能够使用光纤和双绞线等多种传输媒介。总线信号以查分电压传送，两条信号线分别为CAN_H 和CAN_L 。静态时两条线均为2.5V ，此状态称为隐性，表示逻辑1；当CAN_H=3.5V 、CAN_L=1.5V 时，称为显性，表示逻辑0。当显性位和隐性位同时发送时，总线数据将为显性。

CAN 总线具有如下特征： 1.

CAN 总线是一种多主方式的串行通信总线，40米以内最高速率为1Mb/s; 10公里以内，速率50kb/s 。网络上节点数目取决于总线驱动电路，目前可达110个。 2.

通信灵活。因为采取多主工作方式，网络上任一节点均可向其他节点发送信息。通信取决于报文标识符（共有2032种），通过报文滤波即可实现点到点、一点对多点、广播等多种通信方式。 3. 通信实时性。采用短帧传输，帧传输时间极快。

4. 通信可靠性。节点信息可设置优先级，根据优先级决定传输顺序，避免竞争。

2.5 网络接口技术

2.5.1网络协议层次结构

OSI标准 :应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层；

TCP/IP ：应用层、传输层、网络层、网络接口层；

其中，物理层的协议单元是比特，服务访问点（SAP）是网卡接口，实现实体间的位流传输；

数据链路层的协议单元是帧，服务访问点是物理地址(MAC)，实现系统实体间的帧传输；;

网络层的协议单元是IP包(分组)，服务访问点是IP地址，提供路由选择、拥塞控制、网络记账；

传输层的协议单元是比特数据段（报文），服务访问点是端口号，实现端对端的报文收发；

应用层的协议单元是报文，服务访问点（SAP）是用户界面。

网络控制器具有帧发送和接收功能。发送时把要发送的数据加上地址和CRC校验构成帧；接收时把帧拆开，执行地址识别和CRC校验，并具有帧顺序控制、差错控制和流控制等功能。

ISO模型：

2.5.2各协议特点

IP协议：为不同网络之间的主机之间提供无连接、不可靠的服务。

TCP协议：一种面向连接、端对端的可靠通信协议，保证数据流的可靠传输。

UDP协议：一种无连接、不可靠的传输层通信协议。

2.5.3嵌入式系统下以太网接口实现的方法

嵌入式微处理器+网卡芯片：通用性强、不受处理器的限制；但处理器和网络数据交换通过外部总线，速度

慢、可靠性不高，且电路复杂。

带有以太网接口的嵌入式处理器：要求嵌入式处理器面向网络应用设计，带有通用网络接口；由于数据交换

通过内部总线，所以处理速度较快。

2.5.4 IEEE 802.3标准MAC帧结构

其中：除目的地址、源地址、数据段、数据段和类型字段外，其余各位均RTL8019以太网网络接口控制芯片自动产生。填充位用于保证以太网帧中数据段的最小长度不低于46个字节

2.5.5网络接口控制芯片RTL8019的复位方式

通过读/写复位端口RSTPORT进行热复位，此法能保证接口控制芯片完全复位；

通过对复位引脚RSTDRV置位进行冷复位，此法能随着处理器的复位而同步复位；

在完成了对寄存器的初始化后，还要对网络控制器的物理地址进行设置。RAM地址中的0x0000—0x000B 这12个字节存放的是网络控制器的物理地址。而网络控制器的地址仅需要6个字节，因此将该6个字节按照单双地址重复存储的形式进行存放。0x000B后面存放的是生产厂商和产品标识等信息。

第三章嵌入式软件程序设计3.0软件开发模型

3.1任务实现技术

3.1.2 任务的创建

在嵌入式系统中，任务的创建主要有fork/exec实现和spawn实现模型。

二者的共同特点是都要为新任务分配相应的数据结构以存放各种管理信息，然后再为新任务分配内存空间，并存放任务的代码和数据。

二者的区别主要在于内存的分配方式。在fork/exec模型中，首先调用fork函数为新任务创建一份与父任

务完全相同的内存空间，然后再调用exec函数用新任务的代码覆盖原任务的内容。该模型具有继承的特性，即新创建的子任务可以从父任务那里继承代码和数据等各种属性。而spawn实现模型在创建新任务时直接为其分配一个全新的地址空间，然后再将其代码装入运行。

3.1.3 任务的切换

1.将处理器的运行上下文保存在当前任务的任务控制块TCB中；

2.更新当前任务的状态，从运行状态变为就绪状态或等待状态；

3.按照一定的策略，从所有处于就绪状态的任务中选择一个去运行；

4.修改新任务的状态，从就绪态变成运行态；

5.根据新任务的TCB的内容，恢复它的运行上下文。

3.2任务管理技术

3.2.1 选择嵌入式软件平台时考虑的因素

1.实际嵌入式系统项目对该硬件和软件平台的使用情况；

2.该平台的特殊需求，如是否需要实时操作系统支持；

3.该平台是否有合适的开发工具；

4.该平台所预留的资源或性能如何；

5.该平台是否提供用户开发的设备驱动程序；

6.该平台是否支持HTTP、TCP、UDP等TCP/IP协议簇的通信协议；

7.提供该平台公司的发展目标怎样，日后对该平台的升级情况怎样；

8.可以使用该平台的开发人员数量，培训费用多少；

9.该平台日后是否需要完善；

10.支持该硬件和软件平台公司的财务怎样，能否长期提供技术支持；

3.2.2嵌入式系统存储方案

嵌入式系统内存空间的布局一般分为.text代码段、.data数据段、.bss段、heap堆空间、stack栈空间。

.bss段存放未初始化的全局变量，并统一初始化为0；

Data段存放已经被初始化的全局变量或常量；

Text段存放程序代码指令和操作系统；

堆空间用来自定义动态分配内存（malloc/free等）；

栈空间存放上下文环境、函数局部变量和形参。

代码段、数据段、bss段的大小在编译时就可以确定，栈空间由系统自动维护，堆空间通常由用户管理，

采用固定分区或可变分区存储管理方法。

3.2.3如何区分进程和线程

进程是指一个正在运行的程序，它包含相应的程序、CPU上下文及一组系统资源等内容，具有动态性、独立性和并发性。

线程是指代码在进程的资源平台上的一条执行流程。每个线程独自拥有各自的CPU上下文和栈，其余资源都是共享所在进程的。

3.3程序设计技术

3.3.1 初始化模块

初始化模块的内容就是做好系统运行时必要的准备工作。

硬件方面包括对运行时将要占用的硬件资源（嵌入式微处理器、各类存储器、中断、DMA、I/O端口、定时器等）进行初始化状态的设置。另外还包括对片外外设的初始化（如被控制的机电设备）；

软件方面包括中断优先级和中断机制的设置；控制程序模块的装入及相关参数的设置；控制权的转交等3.4软件分析技术

3.4.1 选择嵌入式实时操作系统主要考虑的方面

1.操作系统内核代码尽量小些；

2.操作系统所提供的服务接口开放性要好，接口类型应比较丰富，以利于灵活使用；

3.任务上下文切换时间和中断响应时间越小越好；

4.操作系统的可靠性要好；

5.使用简单，支撑环境配套好，可配置、可裁剪能力强。

3.4.2 选择数据IO处理方法要考虑的方面

对于数据输入输出处理方法中有中断驱动和查询驱动两种。

一般如果存在等待的情况，如AD或DA或串口传输线接口等，采用中断驱动；

如果是直接访问的话，如存储器、离散量接口等，则采用DMA或查询驱动。

3.5文件系统管理

3.5.1 嵌入式文件系统的功能

1.提供建立、修改、删除目录等服务；

2.提供创建、打开、读写、关闭和撤销文件等服务；

3.设置和修改对文件和目录的存取权限。

一般不提供保护和加密等安全机制。

3.5.2 文件控制块

文件的描述方法就是文件控制块FCB，他是文件存在的唯一标志，是操作系统为了管理文件而设置的一

种数据结构，里面存放了与文件有关的所有管理信息。

虽然不同的系统其文件控制块的具体内容不同，但通常都要包含文件的属性信息和存储信息这两类。属

性包含文件的类型、长度、所有者、访问权限、创建时间等等；存储信息是指文件在磁盘上的存放位置，即

被存放在哪一些物理块中。

3.5.3 文件的物理结构

文件的物理结构主要有连续结构、链表结构和索引结构。

链表结构的优点是不存在存储碎片的问题，而且文件大小可以动态调整；缺点是只能顺序访问，随机访问性能差。为此，我们可以采取带有文件分配表的链表结构形式。它是把每个物理块当中的链表指针抽取出来，单独组成一个表格（文件分配表FAT），并把它存放在内存中。当需要随机访问某一个逻辑块时，可以通过

该表查找到对应的物理块，从而加快随机访问速度。索引结构是把文件的逻辑块和对应的物理块建立一个映

射表。

3.5.4 FAT文件系统

FAT文件系统由保留区、FAT区、根目录区、文件和目录区这四个部分组成。

保留区用于存放引导记录、引导代码、BIOS参数块、字节/扇区、扇区/簇、根目录数等；

FAT区存放FAT信息列表，每一个簇都有一个对应的FAT目录。

根目录区存放目录信息列表；

文件和目录区存放簇信息。

采用FAT文件系统格式化的卷以簇的形式进行分配，默认的簇的大小由卷的大小决定。对于FAT文件系统，簇数目必须为512~65536个字节之间的2的次幂。

3.5.5 文件系统的可靠性

影响文件系统可靠性的因素之一是文件系统的一致性问题。通常的解决方案是采用文件系统的一致性检查。它包含两方面的检查，分别是块的一致性检查和文件的一致性检查。

在块的一致性检查时，检测程序构造一张表，表中为每个块设立两个计数器，分别记录该块被使用的次数和在空闲表中的次数。

第四章嵌入式系统测试与维护

4.1单元模块测试技术

4.1.1 嵌入式软件的特点

1.软件必须与硬件一起对产品负责；

2.软件必须在很长一段时间内稳定运行；

3.一般不会频繁地由用户进行升级；

4.可能使用于航天、军工等一些关键性产品中；

5.现实应用场合发生的事件都是异步且不可预测的；

4.1.2 对嵌入式软件进行测试的特点

1.常因为目标机的显示或输出能力差，而采用交叉编译和交叉测试的方法，以及在基于目标机的测试和基于宿主机的测试之间做出折中；

2.由于嵌入式环境的资源有限，在进行测试时，除了验证逻辑上的正确，还要看重系统的性能和健壮性。

3.对嵌入式软件的实时性进行测试时，要借助一定的测试工具对应用程序的算法复杂度和操作系统的任务调度进行分析和测试。

4.嵌入式系统的硬件一般采用专门的测试仪器进行测试，而这些工具一般不会在软件开发中使用。

5.在进行测试时，必须最大限度模拟被测软件的实际运行环境，以保证测试的可靠性。

4.1.3单元测试的内容

又叫模块测试，一般采用白盒测试法，尽可能测试每一个函数、每一个条件分支、每一条语句，以提高代码测试的覆盖率。具体可以从以下模块特征着手：

重要的执行路径：算数运算的优先次序是否正确或理解错误；数据精度够不够；运算对象的类型是否匹配；逻辑运算符或优先次序是否正确；循环终止条件和分支循环的出口是否正确等。

局部数据结构：检查是否使用了尚未赋值的变量；变量的初始值是否正确；变量名有无拼写错误；注释是否准确明了。

模块接口：检查全局变量在各模块或函数中的定义或使用是否一致，参数的使用是否正确；开关语句、IO 语句和文件的使用是否正确，以保证测试模块的数据流可以正确的流入流出。

出错处理:好的设计应该能预测到出错的条件并且有出错处理的途径。

边界条件:边界条件的测试是单元测试的最后工作，也是最容易出错的地方。

4.1.4嵌入式软件测试的内容

包括：系统平台测试、单元测试、集成测试、系统测试、测试结果分析五个步骤。其中前2个步骤是相对简单和基础的测试，集成和系统测试的组织管理要更困难些，往往会耗费更多人力和时间。

通常测试工作应由专业的测试人员而非程序设计人员进行。在软件测试前，必须制定测试计划，规定好测试的阶段（单元还是集成，还是系统测试等），确定测试人员组成。为规避习惯性错误，最好避免由原开发

人员设计测试用例；测试用例设计和故障的具体定位应该采用不同的方法或策略（独立测试法、植入错误测

试法等）。改正后的错误均需做回归测试，以避免引发新的错误。

4.2覆盖测试技术

4.2.1 嵌入式软件的测试活动步骤

1.成立一个或多个独立的测试小组；

2.拟制测试计划，进行测试项目配置；

3.编制测试大纲；

4.设计并生成各类测试用例；

5.以系列小的测试周期实施测试；

6.确认问题并产生相应的软件问题报告；

7.交由程序设计人员修改完成后，进行回归测试；

8.编写测试报告，分析测试结果；

其中：

测试计划：测试内容、进度安排、测试所需环境和条件、测试培训安排等。

测试大纲：明确、详尽地规定系统的每一项功能或特性所必须完成的基本测试项目和标准。

测试用例：不仅要设计有效、正常的输入条件，也要设计失效、异常的输入条件；同时还要产生相应的测试设计说明文档（主要内容包括被测项目、输入数据、测试过程、预期输出等）。

测试实施：依据测试大纲和测试用例对被测软件展开一系列的测试周期，直至进行完整的测试。

测试报告：主要包括对测试进行概要说明；列出测试的结论；指出缺陷和错误；提出建设性意见。

4.2.2 覆盖测试

覆盖测试是一种白盒测试，通常应用在单元测试阶段。它是以程序的内部结构为基础来设计用例，以覆盖尽可能多的程序内部逻辑结构。测试人员事先得取得被测程序的规格说明书和程序清单。

在白盒测试的设计用例中，有语句覆盖、判定覆盖、条件覆盖、判定/条件覆盖、条件组合覆盖和路径覆盖等覆盖测试策略，他们各自能力如下表所述：

4.2.3程序的环路复杂度V(G)

程序控制流程图中的判断节点数+1就等于环路复杂度，它等于路径覆盖下的最少测试用例个数。

4.2.4 利用工具软件对嵌入式软件进行动态覆盖测试

最基本的三个要素：测试用例、插装后的被测代码和收集覆盖信息并进行分析的工具。

在选择嵌入式覆盖测试工具时，要注意两个方面：

一是与所使用的嵌入式操作系统的配合程度；

二是与其他嵌入式交叉开发工具的配合关系。