隨著軟硬件協(xié)同應(yīng)用復(fù)雜性日益增加，其中軟件必須通過全面的測試才可以保證質(zhì)量和可靠性。但由于研發(fā)時間的限制，軟件測試需要選擇合適的方法,同時選擇合適的測試工具,以便達(dá)到足夠的測試效率。在一個基于FPGA的軟硬件協(xié)同應(yīng)用中，本文從占用資源、運(yùn)行速度等方面比較了Rational Visual Test和QuickTest Professional兩大自動化測試工具，得出前者有較好的速度和可用性。

　　前言

　　軟件測試是程序的一種執(zhí)行過程，目的是盡可能發(fā)現(xiàn)并改正被測試軟件中的錯誤， 提高軟件的可靠性，它是軟件生命周期中一項(xiàng)非常重要的非常復(fù)雜的工作。在目前的情況下對軟件可靠性保證具有極其重要意義的，仍然是軟件測試。但如何進(jìn)行測試，如何提高測試的質(zhì)量和效率，從而確保軟件產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，仍是令人深感困惑的問題。本文根據(jù)筆者的一些粗淺的體會，簡要介紹軟件測試的基本過程，以及一些常用的技術(shù)手段、測試策略和準(zhǔn)則，并介紹一個在工作中用到的Rational（現(xiàn)已被IBM收購）自動化軟件測試工具Visual Test。

　　運(yùn)用這種自動化測試工具可以省去很多手工運(yùn)行的麻煩，而且準(zhǔn)確獲得測試數(shù)據(jù)和結(jié)果。通過本文介紹，以期使愈來愈多的人在認(rèn)識到軟件測試重要性的同時，能夠更進(jìn)一步了解應(yīng)如何正確地選擇和有效地運(yùn)用各種各樣的測試方法、技術(shù)以及自動化測試工具提高軟件的質(zhì)量和可靠性。

　　軟件測試的基本過程

　　軟件測試是一個極為復(fù)雜的過程。一個規(guī)范化的軟件測試過程通常須包括以下基本的測試活動 ：①擬定軟件測試計(jì)劃 ；②編制軟件測試大綱 ；③設(shè)計(jì)和生成測試用例 ；④實(shí)施測試 ；⑤生成軟件問題報告。

　　實(shí)際上，軟件測試過程與整個軟件開發(fā)過程基本上是平行進(jìn)行的。測試計(jì)劃早在需求分析階段即應(yīng)開始制定，其他相關(guān)工作，包括測試大綱的制定、測試數(shù)據(jù)的生成、測試工具的選擇和開發(fā)等也應(yīng)在測試階段之前進(jìn)行。充分的準(zhǔn)備工作可以有效地克服測試的盲目性，縮短測試周期，提高測試效率，并且起到測試文檔與開發(fā)文檔互查的作用。

　　此外，軟件測試在每個測試周期中，測試工程師將依據(jù)預(yù)先編制好的測試大綱和準(zhǔn)備好的測試用例，對被測軟件進(jìn)行完整的測試。測試與糾錯通常是反復(fù)交替進(jìn)行的。

　　軟件測試工具

　　軟件測試的目的是用盡可能少的時間和人力發(fā)現(xiàn)并改正軟件中潛在的各種故障及缺陷,并能以更快的速度和更低的成本開發(fā)出高質(zhì)量的應(yīng)用程序,這就使測試人員的工作比以往任何時候都更加困難。在很多項(xiàng)目中,測試人員的所有任務(wù)大多是由手動處理的,而實(shí)際上有很大一部分重復(fù)性強(qiáng)的測試工作是可以獨(dú)立開來，自動實(shí)現(xiàn)的。在大型項(xiàng)目中測試團(tuán)隊(duì)和其他團(tuán)隊(duì)之間沒有足夠的合作,無法促進(jìn)彼此的交流。實(shí)施測試自動化可以提高測試工作效率,使用工具的目的只是為了減少部分手工測試,將更多人力資源投入到更有價值的工作中。

　　一些受軟件開發(fā)人員歡迎的軟件測試工具為軟件測試提供了強(qiáng)有力的支持。本文將介紹美國Rational 公司(現(xiàn)已被IBM收購)的著名套裝軟件Rational Visual Test。它的一個重要特點(diǎn)是可以自動驅(qū)動被測程序的運(yùn)行。并且可以自動記錄和重放程序執(zhí)行過程，從而實(shí)現(xiàn)了對測試進(jìn)行“復(fù)查”的自動化。由于測試是一個需要反復(fù)進(jìn)行的過程，常常要數(shù)十次甚至數(shù)百次地重復(fù)。因此，這一特性大大地提高了軟件“再測試”(Re-Test)和“回歸測試”(Regression）的自動化程度，把測試人員從繁雜的、重復(fù)性的手工測試中解脫出來，從而顯著地提高軟件測試效率。除了這個最基本的自動錄放功能外，它還提供了一系列的輔助支持功能，比如被錄制的程序執(zhí)行過程可以被自動轉(zhuǎn)換成具有良好可讀性的高級語言程序，從而使這個測試驅(qū)動程序可以由測試人員根據(jù)測試需要進(jìn)行必要的修改，甚至完全用手工方式編制。自動記錄和分析比較測試的執(zhí)行結(jié)果。

　　測試實(shí)例介紹

　　接下來以實(shí)際工作中的一個測試項(xiàng)目為例，結(jié)合Visual Test這個自動測試工具對所要測試的內(nèi)容進(jìn)行介紹。為了方便介紹，下文都以VT作為Visual Test的簡稱，QT作為工具QuickTest Professional的簡稱。

　　Visual Test的軟件界面，與Visual Stadio相似，所以很容易上手，左面是建立的項(xiàng)目名，右面是代碼，最下面是信息輸出窗口。

　　接下來介紹所要測試的軟件ispLEVER，它是Lattice公司的CPLD/FPGA集成設(shè)計(jì)工具?，F(xiàn)在所要測試的就是在ispLEVER環(huán)境下運(yùn)行一批FPGA器件的設(shè)計(jì)例子，產(chǎn)生最后的下載文件（.bit或者.jed），并提取一些例如最大頻率，所用資源等參數(shù)，將這些參數(shù)與之前版本運(yùn)行后的結(jié)果相比較，這樣就能分析出當(dāng)前所測試軟件版本的優(yōu)劣之處。

　　運(yùn)行Rational Visual test測試主要分為兩步，先運(yùn)行所有的設(shè)計(jì)的case，然后提取參數(shù)。

　運(yùn)行所有case

　　首先讀取runlist文件，runlist是一個包括了所有運(yùn)行例子的文件名的文件，每一行對應(yīng)一個例子的文件名，程序逐行讀入，參考圖1示的代碼。

　　接下來整個代碼運(yùn)行的流程可以表示為：最小化VT窗口->在桌面上找到ispLEVER的圖標(biāo)并運(yùn)行->進(jìn)入工作目錄->處理一些彈出的窗口信息->打開需要運(yùn)行的例子->清除項(xiàng)目以前運(yùn)行的信息 ->保存項(xiàng)目->運(yùn)行布線->保存當(dāng)前的項(xiàng)目->把運(yùn)行完的例子復(fù)制到統(tǒng)一的備份目錄中->關(guān)閉當(dāng)前運(yùn)行的項(xiàng)目 ->運(yùn)行下一個例子 ……，直至運(yùn)行完所有的測試?yán)印?/p>

　　以上所有的菜單和窗口操作都是由VT執(zhí)行代碼完成操作。接著測試工具將會按照代碼包含的子程序運(yùn)行。

　　圖2所示的打開項(xiàng)目程序所進(jìn)行的操作依次為，選中ispLEVER為當(dāng)前窗口，定義窗口的尺寸，打開File下拉菜單的第二行命令，也就是open project命令，接著用play命令輸入工作目錄和項(xiàng)目名，接著點(diǎn)擊open來打開項(xiàng)目。

　　此外VT中還有例如點(diǎn)擊窗口中的關(guān)鍵字操作，在當(dāng)前窗口中尋找關(guān)鍵字，坐標(biāo)定位等指令，靈活運(yùn)用這些命令極大的豐富了VT自動化測試的內(nèi)容。

　　運(yùn)行完所有的例子后，所要進(jìn)行的就是提取所需的各種參數(shù),也就是重要的測試數(shù)據(jù)。

　　運(yùn)行完的例子都會備份在一個統(tǒng)一的目錄中，現(xiàn)在VT所要做的就是在這些對應(yīng)的目錄中找到.log和.twr文件，這兩個文件是最后運(yùn)行完case的輸出信息文件，里面包含了測試所要提取的一些參數(shù)信息。

　　圖3是在.log文件中的一段信息，紅圈指示的內(nèi)容是需要提取的信息之一，log文件是運(yùn)行完后軟件所生成的日志，里面包括了布線完后的一些資源信息，在這里VT所要做的提取的是PIOs信息，也就是輸入輸出端口數(shù)量的信息，可以用下面的代碼實(shí)現(xiàn)。  

　　圖4實(shí)現(xiàn)的是把log文件中逐行輸入到tempstring中，在這些輸入的信息中找到所需信息并處理，則需要在VT中用以下代碼實(shí)現(xiàn)。

　　圖5實(shí)現(xiàn)的是在字符串tempstring中尋找關(guān)鍵字"Number of external PIOs:”，也就是I/O口端口數(shù)量信息的那行。如果找到的話，用LTRIM$實(shí)現(xiàn)從這行第29個字符開始的內(nèi)容放入tempstring2中。由于所要的有用信息只包括”out of”之前的數(shù)字，所以還需要用LEFT$來提取左面的信息，也就是158，這就是使用的I/O端口數(shù)量的信息，最后再用TRIM$ 去掉空格即可得到。

　　類似的可以在特定的時序文件中得到最大頻率，所用綜合工具，器件封裝，所用到的資源等等信息，把這些參數(shù)信息提取出來與之前版本的ispLEVE軟件所運(yùn)行得出的結(jié)果相比較，得出測試的結(jié)果。

　　從上可看出，對于測試所要運(yùn)行的例子比較多，如果采用手工的話，工作量相當(dāng)大，而且極不精確，容易出錯?，F(xiàn)在采用自動化測試工具將簡化測試的繁瑣程度，所有操作由自動化測試工具完成，而且代碼可以移植，只要稍微改動幾個參數(shù)，代碼適用于每個版本的測試，給測試工作帶來極大方便與準(zhǔn)確性。

　　自動化測試工具的比較

　　目前同類的主流自動化測試軟件還有Mucury公司的QuickTest Professional。

　　它也是一款測試自動化軟件，與Visual Test有類似之處，都是用于創(chuàng)建功能和回歸測試，能自動捕獲、驗(yàn)證和重放用戶的交互行為。QuickTest Professional的特點(diǎn)是易于操作，可以通過軟件中所集成的錄制能力來捕獲測試步驟，產(chǎn)品用簡單的英語以文檔形式記錄每個步驟，并通過活動屏幕將文檔與一個集成截屏相結(jié)合。傳統(tǒng)的腳本記錄工具所生產(chǎn)的腳本不易修改，不同的是，在QuickTest中的關(guān)鍵詞驅(qū)動方式能便捷地插入、修改數(shù)據(jù)驅(qū)動和移除測試步驟，靈活性較強(qiáng)。

　　下面的數(shù)據(jù)表格是在PC上運(yùn)行VT和QT這兩個工具，分別關(guān)于內(nèi)存占用以及打開ispLEVER工具的時間，兩者對比之下的結(jié)果。其中Open project ，F(xiàn)it Design是指打開設(shè)計(jì)和最后生成下載文件，Simulation是仿真，Design Planner、EPIC、IPexpress、ispVM、Power Calculator等都是ispLEVER開發(fā)環(huán)境下的工具，主要用于底層的交互式編輯，調(diào)用ip以及下載程序，分析功率等功能（表1，表2）。

　　根據(jù)上面兩個對比結(jié)果，從內(nèi)存占用情況來看VT占用的資源要遠(yuǎn)小于QT；從打開工具所用時間來看，VT打開絕大多數(shù)ispLEVER的工具的時間也要小于QT。雖然QT具有較強(qiáng)的錄制修改腳本的特點(diǎn)，但從實(shí)際應(yīng)用來看，運(yùn)行的速度和占用資源對于軟件測試更為重要，所以自動測試工具VT要優(yōu)于QT。

　　結(jié)論

隨著軟硬件協(xié)同應(yīng)用復(fù)雜性日益增加，軟件測試工作越來越受到重視。 隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，程序的規(guī)模逐漸增大，復(fù)雜度也逐漸增加，使用軟件測試工具可以增強(qiáng)軟件測試的自動化程度。在兩個主流軟件的比較中，Visual Test相對較高的效率和速度在軟硬件設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用中得到驗(yàn)證，有助于軟件開發(fā)和測試人員進(jìn)一步提高測試效率和軟件的質(zhì)量。這可以反映出在軟硬件設(shè)計(jì)的過程中，工具的選擇必須用實(shí)際應(yīng)用來作選擇，來保障整體的開發(fā)效率的提高。