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页数:229

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出版时间:2008-7

价格:28.00元

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isbn号码:9787111239956

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• 测试
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《深邃代码：嵌入式系统软件的质量保障之道》 简介 在物联网（IoT）的浪潮席卷全球、智能设备渗透日常生活的今天，嵌入式系统早已不再是科幻电影中的遥远想象，而是我们触手可及的现实。从家中的智能音箱、可穿戴设备，到汽车的行车电脑、工业自动化领域的精密控制器，再到医疗设备的生命守护系统，嵌入式软件的身影无处不在，它们是这一切智能运作的核心驱动力。然而，伴随着嵌入式系统日益增长的复杂性和对安全、可靠性的极致要求，其软件质量的保障也面临着前所未有的挑战。 《深邃代码：嵌入式系统软件的质量保障之道》并非仅仅是一本介绍工具或方法的堆砌，而是深入剖析嵌入式软件特有的开发环境、运行机制以及质量保障的本质逻辑，旨在为读者构建一套系统、深入的质量保障思想体系。本书将带领您穿越纷繁复杂的代码迷宫，直抵嵌入式软件质量的基石，帮助您在有限的资源、苛刻的时序和多变的外部环境中，构建出稳定、高效、安全的软件产品。 本书的独特之处在于，它并非局限于某个特定的嵌入式平台或开发语言，而是从更宏观、更本质的角度，探讨嵌入式软件测试和质量保障的共性与规律。它强调的不是“如何使用某个工具”，而是“为什么需要进行这样的测试”、“在何种场景下该采用何种策略”。通过对嵌入式系统软件开发生命周期中的各个环节进行细致梳理，本书揭示了在设计、编码、集成、部署等各个阶段，如何 proactively 地融入质量保障的理念，而非仅仅依赖事后的“亡羊补牢”。 本书内容概览 第一部分：重塑认知——理解嵌入式软件的独特挑战 嵌入式系统的本质与演进： 抛开浮于表面的概念，深入理解嵌入式系统的定义、核心特征（如资源受限、实时性、长期运行、硬件耦合等），以及它们如何从简单的“嵌入”走向复杂的“智能化”和“网络化”。我们将探讨嵌入式系统在不同行业（汽车、医疗、工业、消费电子等）的应用场景，以及这些场景对软件质量提出的具体要求。 资源受限下的质量博弈： 内存、计算能力、功耗、存储空间等资源上的限制，是嵌入式系统软件开发中最显著的挑战之一。本书将详细分析这些资源限制如何直接影响软件的设计、编码和测试策略，以及如何在这种“节衣缩食”的环境下，实现“润物细无声”的质量保障。例如，如何通过精巧的内存管理、高效的算法设计来规避潜在的内存泄漏和性能瓶颈，以及如何在有限的测试资源下，设计出最具性价比的测试用例。 实时性与确定性： 许多嵌入式系统对响应时间和执行顺序有着严苛的要求，任何微小的延迟都可能导致灾难性的后果。本书将深入探讨实时操作系统的核心概念，如任务调度、中断处理、同步机制等，并分析它们对软件测试的影响。我们将学习如何设计和执行针对实时性要求的测试，例如，如何验证关键任务的响应时间是否满足硬实时或软实时的要求，以及如何检测和分析潜在的竞态条件和死锁。 硬件耦合与环境依赖： 嵌入式软件与特定硬件的高度耦合，是其与通用软件最大的区别之一。本书将阐述硬件特性（如寄存器、外设、传感器、执行器等）如何渗透到软件的设计与测试中。我们将讨论如何针对硬件接口进行单元测试和集成测试，如何模拟或管理外部环境（如温度、湿度、电磁干扰等）对软件行为的影响，以及如何设计“容错”和“健壮”的软件来应对不可预知的硬件故障。 安全与可靠性——不可妥协的生命线： 在许多嵌入式应用领域，如医疗和汽车，软件的可靠性直接关系到生命安全。本书将系统性地探讨嵌入式软件的安全性和可靠性保障方法，包括威胁建模、安全编码实践、故障注入测试、失效模式与影响分析（FMEA）等。我们将深入理解如何构建能够抵御攻击、容忍故障、并能在极端情况下安全降级的软件系统。 第二部分：精益求精——构建全面而高效的测试策略 测试金字塔在嵌入式领域的重塑： 传统的测试金字塔模型在嵌入式领域需要进行适应性调整。本书将详细解析如何根据嵌入式系统的特点，构建一个适合的测试层级结构，强调单元测试、集成测试、系统测试以及面向特定场景的端到端测试的重要性。我们将探讨如何有效地平衡不同层级测试的投入与产出，以及如何在有限的资源下，优先保障关键功能的测试覆盖率。 从需求到测试——基于属性的测试设计： 质量保障始于需求。本书将引导读者学习如何将需求中的功能性、非功能性（性能、可靠性、安全性、易用性等）以及约束性属性，转化为可执行的测试用例。我们将探讨等价类划分、边界值分析、错误推测等传统测试用例设计方法的嵌入式场景应用，并引入状态转换测试、决策表测试等更适合复杂嵌入式逻辑的测试技术。 单元测试的深度与广度： 尽管嵌入式系统开发面临资源限制，但高质量的单元测试仍然是构建可靠软件的基石。本书将深入探讨如何在嵌入式环境下进行有效的单元测试，包括： 测试驱动开发（TDD）在嵌入式中的实践： 如何将TDD的思想融入资源受限的嵌入式开发流程。 桩（Stub）与驱动（Driver）的设计与应用： 如何有效地模拟被测模块的依赖，以及如何驱动被测模块进行测试。 内存和性能方面的单元测试： 如何在单元测试层面就关注内存占用和执行效率，发现潜在的性能问题。 针对特定硬件接口的单元测试： 如何对低层级的硬件驱动进行隔离和测试。 集成测试的艺术——弥合鸿沟，校验协作： 嵌入式系统的集成过程往往是复杂且充满挑战的。本书将系统性地介绍不同层级的集成测试策略，从模块间集成到硬件-软件集成，再到操作系统与应用层集成。我们将学习： 自顶向下、自底向上、并行集成等策略的适用性分析。 接口测试的重点与难点： 如何验证不同模块之间、以及软件与硬件之间的接口通信是否正确、高效、健壮。 利用仿真器和模拟器辅助集成测试。 资源共享与同步机制的集成验证。 系统测试与端到端验证——全局视角下的质量校验： 当所有模块都集成在一起，软件开始在目标硬件上运行时，系统测试就显得尤为重要。本书将深入探讨： 功能性系统测试： 验证整个系统是否按照需求规格正确工作。 非功能性系统测试： 包括性能测试（吞吐量、延迟、响应时间）、压力测试、稳定性测试、可靠性测试（如长时间运行、故障恢复）、安全测试等。 场景驱动测试： 模拟真实用户或系统运行场景，进行端到端的业务流程验证。 用户验收测试（UAT）在嵌入式产品中的考量。 白盒与灰盒测试的智慧结合： 针对嵌入式软件的特性，本书将深入探讨白盒测试（代码覆盖率、逻辑路径覆盖）和灰盒测试（利用内部状态信息进行测试）的有效结合。我们将学习如何利用静态代码分析工具、动态分析工具，以及深入理解代码逻辑来设计更精准的测试用例，从而发现深藏不露的缺陷。 第三部分：利器在手——嵌入式测试的实践工具与技术 调试：理解问题的根源： 调试是嵌入式软件开发中最基本也最重要的技能。本书将不仅仅介绍调试器的使用，更侧重于调试思维的培养。我们将探讨： 高级调试技巧： 断点（条件断点、硬件断点）、观察点、表达式求值、内存查看、寄存器查看等。 日志分析与追踪： 如何设计有效的日志系统，以及如何利用日志进行问题定位。 交叉调试： 在PC上调试运行在目标板上的代码。 异常处理与故障定位。 测试框架与自动化： 尽管嵌入式环境有其特殊性，但测试自动化仍然是提高效率、保证测试质量的关键。本书将介绍： 适用于嵌入式开发的单元测试框架（如Unity, CppUTest等）的原理与实践。 集成测试和系统测试的自动化策略。 脚本语言（如Python）在嵌入式测试自动化中的应用。 CI/CD（持续集成/持续部署）在嵌入式项目中的实践与挑战。 静态代码分析与形式化方法： 在代码运行之前发现潜在问题，是最高效的质量保障手段。本书将深入探讨： 静态代码分析工具（如Clang-Tidy, Cppcheck, PVS-Studio等）的应用，发现编码规范违反、潜在的bug、安全漏洞等。 MISRA C/C++等嵌入式安全编码标准的应用。 形式化验证方法在关键嵌入式系统中的应用前景。 仿真与模拟的价值： 硬件可用性受限或成本高昂时，仿真和模拟技术发挥着至关重要的作用。本书将介绍： 硬件在环（HiL）仿真： 模拟真实硬件环境，与真实软件进行交互。 软件在环（SiL）仿真： 在纯软件环境中模拟整个嵌入式系统。 模拟器（Simulator）与仿真器（Emulator）的区别与应用场景。 如何利用仿真/模拟来加速测试、降低成本、提高测试覆盖率。 故障注入与混沌工程： 为了验证系统的鲁棒性和容错能力，主动引入故障是必不可少的。本书将探讨： 内存故障注入、CPU故障注入、通信故障注入等技术。 混沌工程（Chaos Engineering）的理念在嵌入式系统中的应用。 如何设计和执行故障注入测试，以发现潜在的脆弱点。 第四部分：进阶之道——嵌入式软件质量的持续演进 性能优化与代码审查： 性能不仅是功能，更是质量。本书将深入探讨： 性能瓶颈的识别与分析方法（如性能剖析工具）。 代码优化技巧，关注算法、数据结构、编译器优化等。 高效的代码审查流程，识别潜在的性能问题、可维护性问题和安全隐患。 代码覆盖率的深入理解与度量： 代码覆盖率是衡量测试充分性的重要指标，但并非越高越好。本书将深入探讨： 不同类型的代码覆盖率（语句覆盖、分支覆盖、条件覆盖、路径覆盖等）在嵌入式领域的意义。 如何结合代码覆盖率和需求，设计更具针对性的测试用例。 避免“为覆盖率而测试”的误区。 嵌入式安全测试的深化： 随着网络化和智能化程度的提高，嵌入式安全已成为重中之重。本书将拓展安全测试的讨论： 漏洞扫描与渗透测试在嵌入式设备上的应用。 固件安全分析（Firmware Analysis）。 通信协议安全测试。 数据加密与保护机制的验证。 测试过程的管理与度量： 质量保障是一个持续的过程，有效的管理和度量是提升效率的关键。本书将探讨： 测试计划的制定与执行。 缺陷管理流程与分析。 关键质量指标（KPIs）的定义与追踪。 敏捷开发模式下的嵌入式软件质量保障。 面向未来的思考： 探索嵌入式软件测试领域的前沿发展，如人工智能在测试中的应用、模型驱动测试（MDT）在嵌入式领域的潜力、以及新型嵌入式硬件平台带来的测试挑战。 《深邃代码：嵌入式系统软件的质量保障之道》将成为您在嵌入式软件开发领域攻坚克难、追求卓越的得力助手。它不仅提供技术指导，更在于培养您对质量的敬畏之心和系统性的解决问题的能力。阅读本书，您将能够更自信地驾驭嵌入式软件开发的复杂性，构建出令客户信赖、为用户带来价值的高质量产品。

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我最近在寻找一本能真正触及到行业前沿，而非停留在基础介绍层面的著作，而这本无疑满足了我的期待。它的叙述风格非常具有启发性，不像某些教材那样枯燥乏味，反而充满了对未来技术趋势的预测和讨论。我特别欣赏作者在技术选型和工具链选择上的独到见解，这些内容往往是标准教科书无法涵盖的“内行话”。书中对于新兴架构的分析，尤其是对异构计算环境的探讨，展现了作者对当前技术生态的深刻理解。阅读完后，我感觉自己对未来几年行业可能的发展方向有了一个更清晰的路线图。对于那些渴望超越现有知识体系，追求技术卓越的读者来说，这本书绝对是书架上不可或缺的珍藏。

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这部书的深度和广度着实令人惊叹。作者在讲解复杂的概念时，总是能用极其精炼且富有洞察力的语言将其剖析得淋漓尽致。我尤其欣赏它在构建理论框架时的严谨性，每一个论断都有坚实的逻辑基础支撑。阅读过程中，我感觉自己仿佛在跟随一位经验丰富的大师，从最基础的原理出发，一步步搭建起对整个领域的认知体系。书中对各种设计模式的阐述，不仅是罗列和定义，更深入探讨了它们在实际应用中的权衡与取舍，这对于希望将理论转化为实践的工程师来说，是无价的财富。书中引用的一些经典案例分析，更是精彩绝伦，它们完美地展示了理论是如何在真实的、充满挑战性的工程环境中发挥作用的。可以说，这本书提供了一种看待和解决问题的全新视角，极大地拓宽了我的思维边界。

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这本书的排版和结构设计简直是教科书级别的典范。每一个章节的过渡都自然流畅，逻辑链条清晰可见，让人在阅读过程中几乎不会产生迷失方向的感觉。作者在讲解那些晦涩难懂的算法和协议时，巧妙地运用了大量的图示和流程图，使得原本抽象的内容变得直观易懂。我尤其喜欢它在每个关键知识点后设置的“反思与探究”环节，它迫使读者停下来思考，而不是被动地接受信息。这种互动式的学习体验，极大地增强了知识的内化过程。对于自学者而言，这种结构化的引导至关重要，它如同一个耐心的导师，确保你每走一步都走得扎实可靠。

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这本书的价值，并不仅仅体现在知识的传授上，更在于它所传递的一种严谨的工程哲学。作者在多个地方强调了“可维护性”和“可靠性”的重要性，并展示了如何在时间压力和资源限制下，依然坚守高质量软件开发的原则。我非常欣赏书中对于项目风险管理的讨论，那不是空泛的口号，而是基于无数次失败教训总结出的实用策略。对于那些正在负责关键系统开发，承受巨大交付压力的团队领导者而言，这本书提供的指导是极其宝贵的“定心丸”。它教会我们如何构建出能够抵御时间和变化的强大系统，而这，才是衡量一名优秀工程师的真正标准。

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坦白说，市面上很多技术书籍在深入讨论底层细节时，往往会陷入过度的技术术语堆砌，读起来非常吃力。然而，这部作品的作者展现了惊人的“翻译”能力，他总能找到最恰当的比喻和类比，将复杂的底层机制还原成可以被直观理解的画面。我发现自己过去在一些关键概念上的模糊认识，在这本书的解读下瞬间变得清晰明了。特别是对性能瓶颈分析和资源调度的阐述，作者没有止步于描述“是什么”，而是深入探讨了“为什么会这样”以及“如何优化”，这种深入骨髓的探究精神令人敬佩。它不仅仅是一本工具书，更是一部关于如何进行深度思考的指南。

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