6、嵌入式系统开发：工作环境、流程优化与架构模式

嵌入式系统开发：工作环境、流程优化与架构模式

1. 系统验证与测试策略

在验证系统行为、识别代码中的问题和不良影响时，仅靠调试或简单的输出分析往往是不够的。不同情况下，需要采用不同的方法来验证单个组件的实现以及整个系统在不同条件下的行为。

1.1 功能测试

在现代编程中，先编写测试用例再编写代码通常被认为是一种最佳实践。这种方式不仅能加快开发阶段的进度，还能改善工作流程的结构。对于嵌入式开发者而言，由于直接与系统交互来验证其正确行为的可能性较小，因此只要预期结果能从主机系统直接测量，测试驱动开发（TDD）就是验证单个组件以及整个系统功能行为的首选方法。

然而，测试往往会引入对特定硬件的依赖，有时嵌入式系统的输出只能通过特定硬件工具或在非常独特的使用场景中进行验证。在这些情况下，传统的TDD范式适用性较低，项目可以从模块化设计中受益，以便在模拟环境（如模拟器或单元测试平台）中尽可能多地测试组件。

编写测试时，通常需要对主机进行编程，使其能够在嵌入式软件执行过程中或调试会话期间检索有关运行目标的信息。目标可以配置为通过通信接口（如基于UART的串行端口）提供即时输出，主机可以对这些输出进行解析。使用高级解释型编程语言（如Python、Perl、Ruby等）在主机上编写测试工具通常更为方便，这些语言可以更好地组织测试用例，并使用正则表达式轻松集成测试结果的解析。

一个良好组织的测试和验证基础设施对项目的稳定性至关重要，因为只有在每次修改时重复所有现有测试，才能及时检测到回归问题。在开发过程中持续运行所有测试用例，不仅能尽早发现不良影响，还能通过直接测量失败次数使开发目标始终可见，并使组件的重构在项目的任何阶段都更易于管理。