CN109144849A - 一种嵌入式软件调测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种嵌入式软件调测方法，包括：步骤A，预先确定调试用的宏，在宏内定义与bsp层函数及系统软件层声明相同的假函数；步骤B，针对嵌入式软件的代码，编写两份编译文件A和文件B，编译文件A用于在PC上调试使用，编译文件B用作正常生成可在嵌入式设备运行的可执行程序使用；步骤C，利用编译文件A生成在PC上运行的可执行程序，通过PC上的软件开发环境中自带的调测功能对代码进行初步调试；步骤D，经过步骤C调试后，利用编译文件B生成可在嵌入式设备上运行的可执行程序，支持对程序bsp层做进一步调试。本发明能够有效提高软件调测效率并能区分软硬件故障。

Description

一种嵌入式软件调测方法
技术领域
本发明涉及软件调测技术领域，具体涉及一种嵌入式软件调测方法。
背景技术
嵌入式系统是指针对特定的应用而构建的硬件和软件高度集成的计算机系统，以特定应用为目的，以计算机技术为基础，支持软硬件裁减，对功能、可靠性、体积、功耗有着严格的要求。一般而言，嵌入式系统由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层四部分组成，实现对被控对象的控制、监视或管理等功能。硬件层包含嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口和I/O接口(A/D、D/A、I/O等)，系统软件和应用软件都可以固化在板上存储器中；硬件层与软件层之间为中间层，也称为板级支持包(Board Support Package，BSP)，该层将系统上层软件与底层硬件分离开来，使系统的底层驱动程序与硬件无关，该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能；系统软件层包括实时多任务操作系统(RTOS)、文件系统、图形用户接口、网络系统及通用组件模块组，主要负责嵌入式系统的软件、硬件的资源分配、任务调度、控制协调；应用软件层用来实现对被控对象的控制功能，由所开发的应用程序组成，又称为嵌入式软件。
目前，实时嵌入式操作系统已经被广泛地应用于军事、工业和民用，其实时性和微内核等特点使其在很多领域具有不可替代的作用。随着嵌入式系统的广泛应用，嵌入式软件的开发显得十分重要，而调试作为软件开发过程中必不可少的环节，对其进行系统研究是很有必要的。软件调试就是为了发现并排除软件程序中的错误，而通过某种方法控制被调试程序的执行过程，以便随时查看和修改被调试程序执行状态的方法。
目前常用的嵌入式软件调测方法是交叉调试法。交叉调试法在软件调试时采用的是在宿主机和目标机之间的交叉调试，软件调试工具运行在宿主机的通用操作系统之上，但被调试的软件却运行在基于特定硬件平台的嵌入式操作系统中，软件调试工具通过串口或者网络与之进行通信。在利用交叉调试法对嵌入式软件进行调试时需要搭建相应的硬件环境，每次修改代码后还需要重新对设备升级程序才能进行下次调试。搭建环境、拷贝代码和设备的重新启动所浪费的时间在整个调试过程所需时间中占用了极大比例，而且这种调试方法不能有效区分软硬件故障，这都极大降低了嵌入式软件的调试效率。
还有一些调测方法是代码开发者自己研究的调测方法，但都需要为调试工作重新编写复杂的调试代码，这极大增加了调测成本。
因此，提供一种能够有效提高软件调测效率并能区分软硬件故障的嵌入式软件调测方法成为本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够有效提高软件调测效率并能区分软硬件故障的嵌入式软件调测方法。
本发明的技术方案提供一种嵌入式软件调测方法，包括如下步骤：
步骤A，预先确定调试用的宏，在宏内定义与bsp层函数及系统软件层声明相同的假函数；
步骤B，针对嵌入式软件的代码，编写两份编译文件A和文件B，编译文件A用于在PC上调试使用，编译文件B用作正常生成可在嵌入式设备运行的可执行程序使用；
步骤C，利用编译文件A生成在PC上运行的可执行程序，通过PC上的软件开发环境中自带的调测功能对代码进行初步调试；
步骤D，经过步骤C调试后，利用编译文件B生成可在嵌入式设备上运行的可执行程序，支持对程序bsp层做进一步调试。
而且，步骤A中在调试宏内定义的与bsp层函数声明相同的假函数的实现部分可以根据调试需求任意定义，不必考虑底层的具体实现。
而且，步骤A中在调试宏内定义的与系统软件层函数声明相同的假函数的实现部分需要利用所在调试环境的操作系统的系统函数替换使用。
而且，步骤B中的编译文件A应对步骤A中的调试宏进行定义，而编译文件B不能对步骤A中的调试宏进行定义。
而且，步骤C中在PC上调测程序时，其所用到的运行环境能够采用MicrosoftVisual Studio或者eclipse，但不限于这两种开发环境。
而且，步骤C中，在宏内定义不同测试条件以完成不同测试目的。
而且，步骤C中，通过直接修改bsp成假函数中的不同实现完成多输入条件或者多输出条件的代码测试，增强代码健壮性。
而且，利用编译文件B生成的可执行程序不会包含任何与调试代码有关的信息，不会因为源代码中增加调试用的假函数而影响最终使用的可执行程序的大小。
而且，步骤C中，进行初步调试不需要引入其他的交叉调试工具，支持在PC上直接调试，但需要利用宏将调试部分与源代码分割。
而且，步骤D中，利用其他调试工具对程序做进一步调试。
本发明的有益效果是：利用假函数中的不同实现可以完成多输入条件或者多输出条件的代码测试，增强代码健壮性；利用编译文件B生成的可执行程序不会包含任何与调试代码有关的信息，不会因为源代码中增加调试用的假函数而影响最终使用的可执行程序的大小；调试用的代码与最后实际使用的代码为一套代码，方便代码管理；与交叉调试相比，该调试过程前期不需要引入其他的调试工具，直接在PC进行调试，不需要将代码拷贝到设备上，节省环境搭建时间、程序拷贝时间和设备重启时间，而这些时间恰恰在调试初期所占比例最多，这就极大提高了调试效率；由于bsp层为假函数，使用该发明能更有效的定位软硬件故障；虽然该发明强调，调试后期仍需要用交叉调试对整个调试过程进行补充，但该发明在前期的调试工作已经清除了很大部分的障碍，对于那些整个调试过程都用交叉调试的方法而言，使用该发明在工作效率上有明显优势；对于其他调试方法而言，使用本发明提供的技术方案以后，用户的整个调试过程不需要重新研究用于调试的代码编写，利用简单的编程知识即可实现，这可以使调试者将更大精力放到调测工作上，是一种更简单高效的方法。
附图说明
图1为本发明实施例的调测方法过程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的核心是提供一种提高软件调测效率的嵌入式软件调测方法，该方法利用宏将代码分为调试用代码和实际使用代码，通过在宏内对bsp层函数和系统软件层函数重新定义及编写包含宏定义的编译文件和不包含宏定义的编译文件的方法，生成用于调试和实际使用的可执行程序，使得在调试初期避免使用额外的交叉调试工具，节约了搭建环境、向设备中拷贝程序和设备重启所浪费的时间，同时能有效区分软硬件故障。
本发明实施例包括以下步骤：
步骤A.预先确定调试用的宏，在宏内定义与bsp层函数及系统软件层声明相同的假函数。
具体实施时，为了在嵌入式设备上运行程序，就需要先编写相应的程序代码，然后编写编译文件，用编译文件对代码进行编译链接，生成可执行文件，将可执行文件下载到设备上，设备才可以运行。
用不同的编译文件对程序代码编译可以生成不同的可执行文件。本发明设定：编译文件A内定义了调试用的宏，对软件编译后生成的可执行文件包含了程序中宏内定义的假函数。编译文件B没有定义调试用的宏，对软件编译后生成的可执行文件包含了所有的正常使用的真实函数。编译文件A和编译文件B唯一的区别就是是否定义了编译用的宏。这个宏决定了编译出来的可执行程序为了调试使用还是正常在设备上使用。
例如，编写嵌入式软件代码前先确定调试用的宏XXXX，用户编写软件代码时，可以利用C语言提供的条件编译标识符#ifdef XXXX……#endif在宏内定义与bsp层函数机及系统软件层声明相同的假函数。
在调试宏内定义的与bsp层函数声明相同的假函数的实现部分，可以根据调试需求任意定义，不必考虑底层的具体实现；在调试宏内定义的与系统软件层函数声明相同的假函数的实现部分，需要利用所在调试环境的操作系统的系统函数替换使用。
步骤B.针对待调试的嵌入式程序代码，可以编写两份编译文件A和文件B，编译文件A用于在PC上调试使用，应对步骤A中的调试宏进行定义；编译文件B用作正常生成可在嵌入式设备运行的可执行程序使用，不能对步骤A中的调试宏进行定义。
步骤C.利用编译文件A生成在PC上运行的可执行程序，通过PC上的软件开发环境中自带的调测功能对代码进行初步调试。
具体实施时，可以利用编译文件A生成在PC上运行的可执行程序，通过断点调试或者代码中加打印的方式对代码进行初步调试(前期调试)，运行环境可以为MicrosoftVisual Studio或者eclipse，但不限于这两种开发环境。可以在宏内定义不同测试条件以完成不同测试目的。步骤D.经过步骤C调试后，利用编译文件B生成可在嵌入式设备上运行的可执行程序。
在调试后期，可以利用其他调试工具对实际bsp层做进一步调试。
如图1所示，应用本发明实施例所提供的一种嵌入式软件调测方法的实例，在实施过程可分为三个阶段：代码编写，调试前期和调试后期。调试前期主要在PC上进行调试；调试后期主要是在设备上调试。本例中调试前期利用Windows XP下的VC环境实现代码编写和初步调试。
编写前先确定调试用的宏XXXX。用户编写程序代码时，可以利用C语言提供的条件编译标识符#ifdef XXXX……#endif在宏内定义将bsp层函数和系统软件层函数重新定义，同时在VC开发环境中定义相同的宏，通过VC可自动生成编译文件A，利用编译文件A编译出的可执行程序即为调试用可执行程序。编译文件B用于生成在设备上实际使用的可执行文件，要求该编译文件中不能定义在代码中使用的调试宏，通过这种方法，编译生成的可执行程序便会使用真正的bsp层和系统软件层函数。
bsp层的假函数的实现部分可以根据调试需求任意定义，不必考虑底层的具体实现；系统软件层的假函数的实现部分利用Windows XP的操作系统的系统函数替换使用。利用VC下的编译链接工具直接可以生成调试用可执行文件，之后可在VC的开发环境中直接运行，利用VC中的断点调试和运行中变量查看功能可以方便快捷的定位除bsp层外的代码问题，这个过程节省了向设备拷贝程序，搭建环境和设备重启的时间。对于实际情况下bsp层函数不同实现结果而导致的应用层会进入不同处理分支流程的情况，可以在代码中直接修改bsp层假函数的返回值来模拟现实情况，利用这种方法可以快速对应用层多分支场景进行全面测试。在宏内定义代码老化的条件，还可以方便的对应用层代码进行老化测试。
调试前期的工作主要在PC上进行。由于此时的可执行程序由编译文件A编译链接所得，所以应用层在调用bsp层函数时实际使用的是bsp层假函数中的用作调试用的硬件模拟值；应用层在调用系统软件层函数时实际使用的是替换后的适用于PC上开发环境中的系统函数；对于系统函数中所调用的bsp层函数，同样会被bsp层假函数替代，最终使用的仍然为调试用的硬件模拟值。通过这种方法，只要根据需求在PC上修改硬件模拟值便可实现对应用层程序的功能和各流程的调试。
调试后期的工作主要在设备上进行。前期调试通过后，利用编译文件B生成实际使用可执行文件，将可执行程序拷贝到设备上，利用其他调试工具对程序进行进一步调试。由于此时的可执行程序由编译文件B编译链接所得，所以应用层调用的bsp层函数和系统软件层函数，以及系统软件层函数中调用的bsp层函数都是程序源代码中实际使用的真实的函数，bsp层最终使用的也是硬件层的实际值。此时可以利用gdb调试工具对设备上的程序代码进行调试。以上对本发明所提供的一种嵌入式软件调测方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种嵌入式软件调测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A，预先确定调试用的宏，在宏内定义与bsp层函数及系统软件层声明相同的假函数；
步骤B，针对嵌入式软件的代码，编写两份编译文件A和文件B，编译文件A用于在PC上调试使用，编译文件B用作正常生成可在嵌入式设备运行的可执行程序使用；
步骤C，利用编译文件A生成在PC上运行的可执行程序，通过PC上的软件开发环境中自带的调测功能对代码进行初步调试；
步骤D，经过步骤C调试后，利用编译文件B生成可在嵌入式设备上运行的可执行程序，支持对程序bsp层做进一步调试。
2.根据权利要求1所述的一种嵌入式软件调测方法，其特征在于：步骤A中在调试宏内定义的与bsp层函数声明相同的假函数的实现部分可以根据调试需求任意定义，不必考虑底层的具体实现。
3.根据权利要求1所述的一种嵌入式软件调测方法，其特征在于：步骤A中在调试宏内定义的与系统软件层函数声明相同的假函数的实现部分需要利用所在调试环境的操作系统的系统函数替换使用。
4.根据权利要求1所述的一种嵌入式软件调测方法，其特征在于：步骤B中的编译文件A应对步骤A中的调试宏进行定义，而编译文件B不能对步骤A中的调试宏进行定义。
5.根据权利要求1所述的一种嵌入式软件调测方法，其特征在于：步骤C中在PC上调测程序时，其所用到的运行环境能够采用Microsoft Visual Studio或者eclipse，但不限于这两种开发环境。
6.根据权利要求1所述的一种嵌入式软件调测方法，其特征在于：步骤C中，在宏内定义不同测试条件以完成不同测试目的。
7.根据权利要求6所述的一种嵌入式软件调测方法，其特征在于：步骤C中，通过直接修改bsp成假函数中的不同实现完成多输入条件或者多输出条件的代码测试，增强代码健壮性。
8.根据权利要求1所述的一种嵌入式软件调测方法，其特征在于：利用编译文件B生成的可执行程序不会包含任何与调试代码有关的信息，不会因为源代码中增加调试用的假函数而影响最终使用的可执行程序的大小。
9.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的一种嵌入式软件调测方法，其特征在于：步骤C中，进行初步调试不需要引入其他的交叉调试工具，支持在PC上直接调试，但需要利用宏将调试部分与源代码分割。
10.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的一种嵌入式软件调测方法，其特征在于：步骤D中，利用其他调试工具对程序做进一步调试。
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