嵌入式实时操作系统测试方法研究

论文摘要

近年来，由于信息网络和智能设备的发展，嵌入式系统获得了广阔的发展空间。嵌入式实时操作系统作为嵌入式系统发展过程中的一个里程碑，已经在不同行业、不同领域获得了广泛的应用。目前针对嵌入式实时操作系统的研究日益增多，涵盖了从系统概要设计到系统整体测试的各个环节，其中测试是保证嵌入式实时操作系统正确性和可靠性有效的手段。国内外研究人员已经对嵌入式实时操作系统的测试进行了大量研究，但目前还未形成系统成熟的测试理论和方法，所以对嵌入式实时操作系统测试进行研究具有一定的现实意义。本文主要针对嵌入式系统开发的需求，研究嵌入式实时操作系统的测试方法，提出并实现了一种基于扩展有限状态机(EFSM)的嵌入式实时操作系统日志分析方法。首先，介绍了通用软件测试的研究概况和发展趋势，系统地概述了嵌入式实时操作系统测试的特点、环境构建和测试策略；分析了两类目前常用的嵌入式实时操作系统测试方法：基于建模的方法和基于测量的方法的主要内容和优缺点。然后，根据对现有测试方法的分析对比，提出并设计了一种基于EFSM的嵌入式实时操作系统日志分析方法。该方法的核心是形式化的EFSM模型。为利用模型对日志信息进行形式化分析，本文将日志信息抽象为报告序列，并引入了报告序列的可接受性概念。通过对具体的分析过程进行讨论，设计了基于EFSM模型的日志分析算法，该算法利用系统运行时输出的日志信息驱动EFSM模型，在模型的运行过程中找出嵌入式实时操作系统中隐藏的缺陷和错误。最后，为验证基于EFSM的嵌入式实时操作系统日志分析方法，本文结合嵌入式实时操作系统TOPPERS/ASP，对TOPPERS/ASP的消息邮箱操作进行测试，对测试的具体流程进行了详细的设计和实现。实验结果表明，基于EFSM的嵌入式实时操作系统的日志分析方法能够帮助理解系统设计和运行时行为，有助于对嵌入式实时操作系统运行时行为进行快速有效的测试。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 选题目的及意义
• 1.3 研究内容
• 1.4 论文主要工作
• 1.5 论文组织结构
• 第2章 相关研究
• 2.1 软件测试研究概况及发展趋势
• 2.1.1 软件的易测试性设计
• 2.1.2 基于模型的软件测试
• 2.1.3 软件测试自动化
• 2.2 嵌入式实时操作系统测试综述
• 2.2.1 嵌入式实时操作系统测试特点
• 2.2.2 嵌入式实时操作系统测试环境
• 2.2.3 嵌入式实时操作系统测试策略
• 2.3 小结
• 第3章 嵌入式实时操作系统测试方法
• 3.1 基于建模的方法
• 3.1.1 模拟模型法
• 3.1.2 数学解析法
• 3.2 基于测量的方法
• 3.2.1 基于硬件工具的测量
• 3.2.2 基于软件工具的测量
• 3.2.3 由硬件辅助软件工具的测量
• 3.3 基于扩展有限状态机的日志分析方法的提出
• 3.4 小结
• 第4章 基于扩展有限状态机的嵌入式实时操作系统日志分析研究
• 4.1 背景及思想
• 4.2 日志信息的性质及形式
• 4.3 日志信息的形式化描述
• 4.4 EFSM 模型的相关概念
• 4.5 EFSM 对报告序列的分析
• 4.5.1 EFSM 对报告序列的处理过程
• 4.5.2 报告序列可接受性的分析
• 4.6 基于 EFSM 的日志分析算法
• 4.7 基于 EFSM 的日志分析方法的特点
• 4.8 需要注意的问题
• 4.8.1 误报、漏报问题
• 4.8.2 日志输出对系统的影响
• 4.9 小结
• 第5章 基于扩展有限状态机的 TOPPERS/ASP 消息邮箱操作日志分析
• 5.1 嵌入式实时操作系统 TOPPERS/ASP 概述
• 5.1.1 TOPPERS/ASP 的组成与结构
• 5.1.2 TOPPERS/ASP 的系统日志服务
• 5.1.3 TOPPERS/ASP 的消息邮箱管理
• 5.2 消息邮箱操作 EFSM 模型的设计
• 5.3 TOPPERS/ASP 日志记录规则
• 5.4 测试环境的建立
• 5.5 测试流程分析
• 5.6 基于 EFSM 的日志分析的实现
• 5.6.1 TOPPERS/ASP 消息邮箱操作的日志跟踪
• 5.6.2 日志信息到报告元素的映射
• 5.6.3 EFSM 的查找
• 5.6.4 EFSM 模型的实现
• 5.7 测试用例及结果分析
• 5.7.1 测试用例设计
• 5.7.2 结果分析
• 5.8 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A（攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与的科研项目）