嵌入式實時操作係統測試理論和方法 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張明傑，雷迅，楊雲 等 著

圖書標籤:

• 嵌入式係統
• 實時操作係統
• 測試
• 軟件測試
• 嵌入式軟件
• RTOS
• 測試理論
• 測試方法
• 質量保證
• 可靠性

齣版社： 航空工業齣版社

ISBN：9787516504994

版次：1

商品編碼：11533251

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2014-07-01

用紙：膠版紙

頁數：239

字數：410000

正文語種：中文

內容簡介

　　嵌入式實時操作係統在通信、醫療、核電站控製等領域的廣泛應用，使人們越來越關注嵌入式實時操作係統的安全性。目前，係統介紹高安全嵌入式實時操作係統測試理論和方法的文獻還比較少，《嵌入式實時操作係統測試理論和方法》介紹瞭關於高安全嵌入式實時操作係統的測試理論和方法。
　　《嵌入式實時操作係統測試理論和方法》以理論為指導，提齣瞭操作係統測試需要解決的問題，證明瞭基於有限狀態機測試策略的正確性，使用動態代碼走查方法提高代碼走查的效率和效果，使用地址監控方法解決臨界保護正確性測試問題。每種測試方法都以理論為指導，測試充分性得到有效保證。
　　《嵌入式實時操作係統測試理論和方法》適閤於從事嵌入式操作係統設計和測試的科研人員參考和使用。

內頁插圖

目錄

第1部分 嵌入式實時操作係統的基本原理
第1章 嵌入式實時操作係統概述
1.1 操作係統概述
1.1.1 操作係統作用
1.1.2 操作係統發展簡史
1.2 嵌入式實時操作係統
1.2.1 嵌入式實時操作係統的特點
1.2.2 嵌入式實時操作係統實例
1.3 本章小結
第2章 RTEMS嵌入式實時操作係統
2.1 RTEMS概述
2.2 RTEMS超級內核
2.2.1 對象
2.2.2 任務隊列
2.3 RTEMS功能組件
2.3.1 任務組件
2.3.2 中斷組件
2.3.3 時鍾組件
2.3.4 定時器組件
2.3.5 進程間通信組件
2.3.6 存儲管理組件
2.4 調度策略
2.4.1 調度策略控製
2.4.2 任務狀態轉換
2.5 本章小結

第2部分 嵌入式實時操作係統測試的理論和方法
第3章 問題和策略
3.1 軟件測試概述
3.1.1 軟件測試過程
3.1.2 軟件測試類型
3.2 操作係統測試特殊性
3.2.1 三角形判定問題描述
3.2.2 三角形判定程序實現
3.2.3 三角形判定程序測試
3.2.4 操作係統測試的特殊性
3.3 操作係統測試問題描述
3.3.1 prg的特點
3.3.2 p，。的分類
3.3.3 問題描述
3.3.4 基於獨立係統調用的測試方法的不足
3.4 基於資源管理視點的測試策略
3.4.1 資源的錶示方法
3.4.2 資源錶示的本質
3.4.3 問題重新描述
3.4.4 基路徑測試
3.5 信號量測試案例
3.5.1 常規測試法
3.5.2 基於有限狀態機的測試法
3.5.3 正確性證明
3.6 其他考慮
3.7 本章小結
第4章 動態代碼走查方法
4.1 代碼走查定義
4.2 基於軟件動態執行的代碼走查方法DCW
4.2.1 軟件移植
4.2.2 代碼走查
4.3 RTEMS超級內核代碼走查
4.3.1 Score移植
4.3.2 Score代碼走查
4.4 本章小結
第5章 臨界保護正確性測試
5.1 問題描述
5.2 基於地址監控的臨界保護正確性測試
5.2.1 RTEMS臨界保護特點
5.2.2 地址監控的臨界區保護正確性測試
5.2.3 正確性證明
5.2.4 SVAM方法優化
5.2.5 Bochs實現SVAM
……
第3部分 嵌入式實時操作係統測試方法的具體實現
參考文獻

前言/序言

《嵌入式係統開發的藝術：從底層到應用的全景解析》 一、 引言：穿梭於數字洪流的基石 在信息技術飛速發展的今天，我們身邊的每一個智能設備，從智能手機、車載導航，到工業自動化控製係統、醫療診斷設備，乃至航天航空領域的精密儀器，其核心都離不開一個至關重要的組成部分——嵌入式係統。它們如同數字世界的隱形脈搏，默默驅動著現代生活的方方麵麵。然而，要構建一個穩定、高效、可靠的嵌入式係統，絕非易事。它需要開發者不僅掌握硬件的精妙設計，更要精通軟件的嚴謹邏輯，並能在兩者之間找到完美的平衡點。 《嵌入式係統開發的藝術：從底層到應用的全景解析》並非一本技術手冊的堆砌，而是一次深入嵌入式係統設計與實現全過程的哲學探索與實踐總結。本書旨在為讀者提供一個宏觀且細緻的視角，理解嵌入式係統如何從最初的概念構思，經曆精密的硬件選型與設計，到復雜的軟件架構搭建，最終化為觸手可及的智能産品。我們將不僅僅停留在“是什麼”的層麵，更會深入“為什麼”和“如何做”，剖析隱藏在代碼和電路背後的設計哲學與工程智慧。 本書特彆適閤那些渴望全麵掌握嵌入式係統開發技能的工程師、計算機科學與工程專業的學生，以及對智能硬件充滿好奇的技術愛好者。無論您是初涉嵌入式領域的“小白”，還是在某一方麵已有建樹的“老兵”，本書都將為您提供寶貴的洞見和實用的指導，助您在嵌入式開發的藝術之路上，走得更遠，更穩。 二、 嵌入式硬件的靈魂：從選型到優化的智慧 任何嵌入式係統的生命力都源於其硬件載體。本書將帶領讀者深入探究嵌入式硬件設計的核心要素，並超越簡單的元器件堆砌，強調“以係統論”的思維方式。 1. 微處理器與微控製器（MCU）的深度剖析： 我們將不僅僅介紹ARM、RISC-V等主流架構的指令集特點，更會深入分析不同係列MCU在功耗、性能、外設集成度、開發生態等方麵的差異。例如，為何某些項目會選擇低功耗的MCU，而另一些項目則需要高性能的多核處理器？本書將通過實際案例，揭示功耗預算、實時性要求、成本控製以及可擴展性等因素如何在硬件選型中扮演關鍵角色。您將學會如何根據具體應用場景，精準匹配最適閤的處理器，避免過度設計或性能瓶頸。 2. 存儲器的奧秘：RAM, ROM, Flash與EEPROM的抉擇： 內存是嵌入式係統的“短期記憶”和“長期記憶”，其選擇直接影響係統的運行效率和數據持久性。本書將細緻講解不同類型存儲器的讀寫速度、擦寫壽命、容量與成本之間的權衡。我們將探討如何閤理規劃內存空間，例如，Flash用於存儲固件，SRAM用於臨時數據處理，而EEPROM則用於存儲用戶配置參數。此外，對於需要大量數據存儲的設備，如高清視頻錄製設備，本書還將介紹SD卡、eMMC等外部存儲接口的設計與驅動考量。 3. 傳感器與執行器：感知世界的觸角與行動的指令： 嵌入式係統之所以“智能”，離不開與物理世界的交互。本書將詳盡介紹各類傳感器的原理，包括模擬傳感器（如溫度、濕度、光照傳感器）和數字傳感器（如加速度計、陀螺儀、GPS模塊），以及它們與MCU的接口方式（ADC, I2C, SPI, UART等）。同時，對於執行器，如電機驅動、LED控製器、繼電器等，本書將闡述其控製邏輯和功率驅動電路的設計要點。我們將重點關注信號采集的精度、抗乾擾能力，以及執行器響應的速度與穩定性。 4. 電源管理與功耗優化：讓“電力”成為核心競爭力： 功耗是嵌入式係統設計中最常被提及也最難解決的問題之一，尤其是在電池供電的移動設備中。本書將深入講解低功耗設計技術，包括CPU的休眠模式、外設的時鍾門控、高效的DC-DC轉換器選擇，以及如何通過軟件策略來管理功耗。您將瞭解到如何通過分析功耗麯綫，識彆功耗“大戶”，並采取針對性優化措施，從而顯著延長設備的續航時間。 5. PCB設計與信號完整性：電路闆上的“藝術”： 硬件的性能發揮，離不開閤理的PCB布局與布綫。本書將介紹PCB設計的基本原則，包括元件布局的考慮、信號綫的布綫規則（如差分信號、高頻信號的處理），以及電源和地綫的規劃。我們將重點講解信號完整性（Signal Integrity）和電源完整性（Power Integrity）的概念，以及如何通過PCB設計避免信號反射、串擾和電源噪聲，確保硬件在高速運行下依然穩定可靠。 三、 嵌入式軟件的骨骼：從架構到優化的流程 硬件是載體，軟件纔是賦予嵌入式係統“生命”的靈魂。本書將帶領讀者構建健壯、高效、易於維護的嵌入式軟件係統。 1. 係統架構設計：模塊化與分層化的藝術： 復雜的嵌入式軟件需要清晰的架構來支撐。本書將介紹常見的嵌入式軟件架構模式，如裸機開發、RTOS（實時操作係統）應用、Linux係統下的嵌入式開發等。我們將重點探討模塊化設計和分層設計的理念，如何將復雜的係統分解為獨立的模塊（如驅動層、中間件層、應用層），以及層與層之間的接口定義。這種清晰的架構有助於提高代碼的可讀性、可維護性和可復用性。 2. 驅動程序開發：連接硬件與軟件的橋梁： 驅動程序是嵌入式軟件最接近硬件的部分，其編寫的質量直接關係到外設的正常工作。本書將詳細介紹不同類型硬件接口的驅動程序開發技術，例如SPI、I2C、UART、GPIO等。我們將深入講解中斷機製、DMA（直接內存訪問）的應用，以及如何編寫高效、穩定的驅動程序，使其能夠準確、及時地與硬件交互，並處理各種異常情況。 3. 實時操作係統（RTOS）的應用：調度與協同的智慧： 對於許多需要精確時間控製的嵌入式應用，RTOS是必不可少的。本書將深入講解RTOS的核心概念，包括任務（Task）、調度器（Scheduler）、信號量（Semaphore）、互斥鎖（Mutex）、消息隊列（Message Queue）等。我們將通過實際案例，演示如何利用RTOS來實現多任務並發、資源共享和任務間的通信與同步，從而構建齣具有高響應性和實時性的係統。此外，本書還將探討RTOS選型時需要考慮的因素，如實時性、資源占用、內核大小、支持的硬件平颱以及社區支持等。 4. 文件係統與存儲管理：數據的秩序與流動： 嵌入式設備通常需要存儲和管理數據。本書將介紹常見的嵌入式文件係統，如FAT32、LittleFS、YAFFS等，並探討它們的特點、適用場景以及在存儲介質（如SD卡、NAND Flash）上的管理策略。我們將關注數據的一緻性、讀寫性能以及在斷電情況下的數據恢復能力。 5. 通信協議與網絡接入：連接無處不在： 現代嵌入式係統越來越強調互聯互通。本書將深入講解嵌入式係統中常用的通信協議，包括串行通信（RS-232, RS-485）、網絡通信（TCP/IP, UDP, HTTP, MQTT），以及無綫通信（Bluetooth, Wi-Fi, Zigbee）等。我們將探討如何在嵌入式係統中實現這些協議棧，並構建可靠的網絡通信鏈路，實現設備之間的數據交換和遠程控製。 6. 軟件優化與性能調優：追求極緻的效率： 嵌入式係統的資源往往有限，因此軟件優化至關重要。本書將介紹多種軟件優化技巧，包括代碼級彆的優化（如算法選擇、循環展開、函數內聯）、內存優化（如數據結構選擇、內存對齊）、以及利用編譯器特性進行優化。我們將通過性能分析工具，找齣性能瓶頸，並采取有效的手段進行調優，以在有限的資源下實現最佳的性能錶現。 四、 嵌入式係統開發的實踐藝術：從需求到發布的完整旅程 理論與實踐相結閤，纔能真正掌握嵌入式開發的精髓。本書將引導讀者走完從項目啓動到産品發布的完整流程。 1. 需求分析與規格定義：構建堅實的地基： 任何成功的項目都始於清晰的需求。本書將講解如何進行有效的需求分析，將模糊的客戶需求轉化為具體的、可衡量的技術規格。我們將重點關注用戶體驗、功能性、性能指標、功耗預算、安全性等關鍵方麵。 2. 開發環境搭建與工具鏈選擇：事半功倍的利器： 選擇閤適的開發環境和工具鏈，能夠極大地提高開發效率。本書將介紹常見的嵌入式開發工具，如交叉編譯器、調試器（JTAG, SWD）、邏輯分析儀、示波器、仿真器等，並分享如何根據項目需求和硬件平颱，選擇最優的開發環境配置。 3. 版本控製與協同開發：團隊協作的基石： 在復雜的嵌入式項目中，多人協同開發是常態。本書將強調版本控製係統（如Git）的重要性，並講解如何使用它來管理代碼變更、實現分支開發和閤並，以及與其他團隊成員進行高效協同。 4. 單元測試與集成測試：質量的守護者： 軟件質量是嵌入式係統的生命綫。本書將詳細介紹單元測試、集成測試以及係統測試的方法和技術。我們將探討如何編寫有效的測試用例，利用自動化測試工具，以及如何設計測試策略來發現並修復軟件缺陷，確保軟件的穩定性和可靠性。 5. 調試與問題排查：撥開迷霧的智慧： 嵌入式係統的調試過程往往充滿瞭挑戰。本書將分享各種有效的調試技巧和問題排查方法，包括使用調試器進行斷點調試、查看內存變量、跟蹤程序執行流程，以及利用日誌輸齣來分析問題。我們將深入剖析常見硬件和軟件問題的根源，並提供解決思路。 6. 固件更新與空中下載（OTA）：讓産品持續進化： 隨著産品生命周期的延長，固件更新和OTA（Over-The-Air）能力變得越來越重要。本書將探討如何設計和實現安全、可靠的固件更新機製，以及如何利用OTA技術，在不進行物理接觸的情況下，遠程更新設備固件，為産品提供持續的功能迭代和安全修復。 7. 産品發布與維護：從實驗室到市場的飛躍： 産品從開發完成到最終發布，需要經曆一係列的驗證和部署工作。本書將介紹産品發布前的最終驗證流程，包括性能穩定性測試、環境適應性測試等。同時，我們還將討論産品發布後的維護策略，包括客戶支持、Bug修復以及未來的産品升級規劃。 五、 結語：嵌入式開發者的成長之路 《嵌入式係統開發的藝術：從底層到應用的全景解析》不僅僅是一本書，它是一扇通往嵌入式世界的大門，一幅描繪嵌入式開發全景的畫捲。我們希望通過本書，能夠激發您對嵌入式係統更深層次的理解和探索熱情。 嵌入式開發是一門融閤瞭硬件、軟件、算法、工程學等多學科的綜閤性藝術。它要求開發者具備嚴謹的邏輯思維、紮實的理論基礎、豐富的實踐經驗，以及持續學習的動力。在這條充滿挑戰但也無比激動人心的成長之路上，願本書成為您最可靠的夥伴，助您在嵌入式技術的廣闊天地中，揮灑創意，實現價值。 掌握瞭嵌入式係統的底層邏輯，纔能更好地駕馭上層應用的創新。願您能在這門藝術的殿堂中，不斷精進，創造齣更多改變世界的智能産品。

評分☆☆☆☆☆

我是一名剛剛接觸嵌入式係統不久的學生，對於RTOS的理解還停留在比較基礎的層麵。在學校的課程中，我們接觸到瞭一些RTOS的概念，但關於如何進行有效的測試，老師講得不多，也很少有專門的書籍來係統介紹。這本書的書名“嵌入式實時操作係統測試理論和方法”，聽起來就非常權威和專業，所以我立刻被它吸引瞭。我非常希望它能從最基礎的知識講起，比如RTOS的基本原理、核心概念，以及為什麼需要進行專門的測試。然後，在理論部分，能用通俗易懂的語言解釋一些復雜的概念，讓我能夠理解測試背後的邏輯。在方法部分，我期待它能提供一些圖文並茂的示例，展示如何編寫簡單的測試用例，如何使用一些常用的測試工具，甚至是如何進行一些基礎的性能測試，比如任務切換的時間、中斷響應時間等。如果書中還能包含一些實際項目中的案例分析，讓我看到這些理論和方法是如何應用到真實的嵌入式産品開發中的，那對我來說將是巨大的幫助。

評分☆☆☆☆☆

作為一名多年從事嵌入式軟件開發的工程師，我深知RTOS的穩定性和可靠性對於整個産品的重要性。在過去的項目中，我們在RTOS測試方麵吃過不少苦頭，很多深層次的問題是在係統集成甚至客戶現場纔暴露齣來，調試起來非常睏難。所以，當我看到這本書的書名時，我立刻覺得它是我一直在尋找的寶藏。我非常關注它在“理論”部分，是否能夠深入剖析RTOS的並發機製、調度算法、中斷處理等核心環節，並從中提煉齣有效的測試思路和原則。例如，如何通過理論推導來預測可能齣現的時序問題，如何設計能夠觸發這些問題的測試場景。同時，在“方法”方麵，我期待它能提供一套行之有效的測試策略，包括如何進行全麵的覆蓋度測試，如何設計壓力測試和負載測試來評估RTOS的健壯性，以及如何進行功耗和資源占用分析。如果書中還能包含一些關於自動化測試腳本的編寫技巧，以及如何結閤靜態代碼分析工具來提前發現潛在問題，那將極大地提升我們的工作效率和産品質量。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書，我首先被它的內容深度所震撼。對於嵌入式實時操作係統（RTOS）的測試，一直以來都覺得是技術門檻較高，且係統性不強的領域。很多時候，我們更多的是依賴經驗和一些零散的工具。但這本書，從書名來看，就非常有野心，試圖構建一套完整的理論體係和方法論。我尤其好奇它在“理論”部分會涉及哪些前沿的研究成果，比如形式化驗證在RTOS測試中的應用，或者基於模型驅動的測試方法。畢竟，隨著RTOS的復雜性和應用場景的不斷拓展，傳統的黑盒測試和白盒測試可能已經難以滿足需求。而“方法”部分，我希望它能涵蓋從底層驅動到上層應用的全鏈路測試，並且對不同類型的RTOS（如FreeRTOS、RT-Thread、Zephyr等）的特性，是否有針對性的測試建議。我非常期待能夠從中學習到如何有效地發現RTOS中的潛在缺陷，例如死鎖、競態條件、優先級翻轉等經典的實時性問題，並且能夠掌握一些高級的調試和分析技巧。這本書如果能提供一些關於自動化測試框架的搭建和使用方法，那就太實用瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡潔大氣，書名“嵌入式實時操作係統測試理論和方法”直擊要點，瞬間吸引瞭我這個在嵌入式領域摸爬滾打多年的工程師。我一直覺得，再精妙的算法，再復雜的硬件，最終都要迴歸到穩定可靠的運行，而這背後離不開紮實的測試。這本書的齣現，仿佛為我指明瞭一條通往更深層次理解的道路。我特彆關注的是它對“理論”的闡述，是不是能夠從根本上解釋為什麼某些測試方法有效，為什麼另一些方法會失效，而不是簡單地羅列一堆工具和流程。我期待它能提供一套係統的理論框架，幫助我理解RTOS測試的本質，從而能夠根據實際項目需求，靈活運用和創新測試策略。而且，對於“方法”的介紹，我希望它能包含從單元測試、集成測試到係統測試的各個層級，並且能提供一些具體的、可操作的指導，比如如何設計有效的測試用例，如何進行性能測試和穩定性測試，甚至是如何應對RTOS特有的並發和實時性挑戰。如果書中還能結閤一些經典的RTOS案例進行分析，那就更完美瞭，能夠讓我將理論與實踐更好地結閤起來。

評分☆☆☆☆☆

對於嵌入式領域，測試一直是一個相對薄弱的環節，尤其是RTOS的測試，其復雜性和專業性更是讓許多開發者望而卻步。我看到這本書的書名“嵌入式實時操作係統測試理論和方法”，感覺內容一定非常紮實，能夠填補這方麵的空白。我尤其好奇書中是如何係統性地闡述RTOS測試的“理論”的，是會深入到操作係統的內核層麵，還是會側重於軟件工程的測試思想？我期望它能提供一套清晰的理論框架，幫助我們理解RTOS測試的本質和挑戰，例如如何量化實時性、如何保證任務的確定性等。而“方法”部分，我希望能夠看到一些具體的、可落地的測試技術和工具介紹，比如如何對任務間通信、同步機製進行有效測試，如何進行功耗分析和性能調優，甚至是如何進行故障注入測試來考察RTOS的魯棒性。如果書中還能提供一些不同場景下的測試用例設計思路，以及如何構建一個完整的RTOS測試平颱，那對我們實際工作將有巨大的指導意義。