- 浅谈嵌入式微内核实时操作系统的说明与测试

任务间通信机制是提供多任务间相互同步和通信，以协调独立任务之间活动的机制。 ①共享内存，提供数据共享。Woif采用简单快速的禁止中断手段保证共享数据被互斥访问②消息队列实现一CPU内多任务间通信和同步。Woif提供消息队列函数库创建、删除、发送消息，消息队列是动态建立的抽象对象，不绑定于任务一个任务。 3 微内核测试设计方案 设计嵌入式操作系统软件测试方案时，我们根据系统分析的基本思想，定用判定表、功能矩阵将其划分成状态测试、系统调用功能测试。 (1)多任务状态测试 下面运用判定表设计状态转移测试用例。首先确定状态转移活动(5类活动)： ①运行态到阻塞态E→B; ②阻塞态到就绪态B→R; ③阻塞态到运行态B→E; ④就绪态到就绪态E→R。 ⑤执行态到就绪态E→R。 然后列出不同活动必须遵守的状态转换规则并编号。这里编号形式定义为：具体活动编号+数字序列编号。例如：用转换规则编号③2，表明该规则是活动3必须遵守的第2条规则。 以下是部分转换规则。 ◇一个运行态的任务E变成阻塞态B(E→B)： ①，它从一个空消息队列中请求一个消息;或者②，它等待一个不会即将发生的事件条件;或者③，它请求一个当前不能提供的信号量标志;或者④，它请求一段目前不能提供的内存;或者⑤，它暂中止一个时间段或直到一个特殊的时刻。 ◇一个阻塞态的任务B变成就绪态R(B→R)： ①，B是消息等待队列中的第一个任务，它等待的消息来到消息队列中;或者②，一个事件发送给了B，满足了它一直等待的事件的条件;或者③，一个信号量标志被返回，B是等待队列中的第一个;或者④，返还的内存区允许分配给B;或者⑤，B一直在超时等待一个事件、消息、信号量或一个内存段(当超过时间间隔)。 ◇一个阻塞态的任务B变成运行态(B→E)： 任何一个(B→R)任务条件满足，该任务运行优先级就高于运行态任务，这个运行态任务是能被抢先的。 ◇一个就绪态的任务R会变成运行态任务(R→E)，在当前运行态任务是： ①阻塞;或者②，可抢占。R有较高的优先级。 ◇一个运行态的任务R会变成就绪态任务(E→R)，当： ①任何一个阻塞状态的任务B满足了(E→R)的发生条件(由于当前E或一个ISR系统调用);或者②，满足(R→E)的2至4条件中的任何一个条件发生。 最后，确定判定条件，建立判定表。这里有3个判定条件：当前状态是E，或当前状态是B，或当前状态是R。如满足对应规则，则填写“Y”，不满足对应规则，则填写“N”。如果在判定条件的规则下，进行的活动正确，则用“√”确认，错误用“%26;#215;”确认，尚未测试用“□”确认，无关用“⊙”确认。 表1为任务状态判定表(部分)。 表1 任务状态判定表(部分) 条 件 ①1 ①2 ①3 ①4 ①5 ②1 ②2 ②3 ②4 ②5 当前状态E Y Y Y Y Y N N N N N 当前状态B N N N N N Y Y Y Y Y 当前状态R N N N N N N N N N N ①E→B √ √ √ √ √ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ②B→R ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ √ √ √ √ √ ③B→E ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ④R→E ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⑤E→R ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ %26;#215; %26;#215; %26;#215; %26;#215; %26;#215; 表1显示了测试活动1和活动2的正确性。其中满足条件2的活动有2个，即活动2和活动5，但由于活动5并支持对应的规则，所以结果用 “%26;#215;”标示。 由表1可以看出，使用判定表明晰测试覆盖，能保持测试的完备性和一致性。 (2)多任务功能测试 首先，分析Wolf的微内核功能，将其划分成3个测试功能域： ①面向应用层的高级系统服务(调用)测试域。Wolf为应用层提供丰富的系统调用函数，将其细分为操作系统服务类、内存服务类、文件系统服务类、I/O服务类及调试平台服务5类。 ②面向内核的多任务调度测试、任务通信测试及内存测试域。 ③面向低层硬件的设备驱动测试、时钟测试、功耗测试域。 其次，将系统调用函数使用的数据类型分类，如表2所列。经过数据分类，使得上百个函数测试通过20多个数据类型的测试来实现，。提高测试效率。测试提供的统计数字为最后的测试失败率、覆盖率提供依据。(N1，N2，N3，N4，N5，N6分别代表测试的次数) 表2 系统调用数据类型分类 数据类型函数调用的次数测试用例测试的个数测试域 ①String N1 N4 应用层 ②Buffer N2 N5 内核层 ③Integer N3 N6 应用层 　　　　结束语 本文在嵌入式微内核操作系统Wolf测试过程中设计出有效的测试方案和方法，取得良好的效果。Wolf微内核操作系统研制成功以来，能够支持多种便携式信息处理设备，例如已产业化的阅读不耗电电子书(eBook)。 Wolf作为电子阅读应用软件的开发和数字图书馆阅读终端产品开发的有利支持系统，与北大方正Apabi电子书籍网络出版平台系统及电子出版业相结合，带给人们一个便携式阅读电子书籍的新时代。