3.1 配置程序

配置程序主要由測試用例管理和配置接口層兩部分組成，主要完成測試用例管理及測試用例的生成。

3.1.1 測試用例管理

測試用例管理部分主要完成測試用例的分發(fā)、定位以及測試結果的收集。為了兼容各個Linux版本，測試用例管理部分不采用界面的形式進行管理，而是采用命令行的形式運行。用例管理部分可以選擇單個或多個測試用例進行測試。例如：uart_test case1 case2是對第一、二個測試用例進行測試，uart_test all是對所有的測試用例進行測試。測試用例管理部分會根據(jù)測試用例ID自動定位到相應的程序執(zhí)行。圖5是測試用例管理部分的流程圖。

3.1.2 測試用例的生成

以UART接口為例，描述一個完整的測試用例。圖6描述的是一個UART接口的完整的測試用例。從途中可以清晰地看出配置程序是如何協(xié)調上位機與下位機之間的通信的。

本文提出的驗證工具與以往的驗證工具最大的區(qū)別在于配置程序可以協(xié)調上位機與下位機。上位機與下位機并不是完全分離的，而是由配置程序統(tǒng)一協(xié)調，分別給上位機和下位機下發(fā)命令修改參數(shù)及通信。

3.1.3 兼容性的實現(xiàn)

由于對SPI接口來說，要求兼容PC機和多個嵌入式平臺，所以在程序的設計上要考慮兼容性的問題。

兼容性問題需要考慮兩個方面：

(1)數(shù)據(jù)類型的重定義。

(2)采用分層設計的思想。

3.2 驅動程序

驅動程序主要包括驅動接口層和硬件接口層。其中驅動接口層主要完成將配置程序的命令或數(shù)據(jù)進行解析，通過接口發(fā)送出去，而硬件接口層主要負責驅動與硬件(固件)接口操作，負責對DUT設備進行設置，對待測設備進行寫命令/數(shù)據(jù)，或從DUT設備獲取狀態(tài)/數(shù)據(jù)信息。

3.2.1 UART接口驅動開發(fā)

UART協(xié)議比較簡單，本文不對UART協(xié)議進行介紹。由于在LINUX系統(tǒng)下，對串口有相當好的支持。Linux下把串口看作一個文件來處理，故對串口的讀寫操作相當于對文件直接進行讀寫操作。這樣我們可以直接調用系統(tǒng)函數(shù)如open，write，read，close等對串口進行操作。

需要注意的是，對串口的寫操作比較容易，但是讀操作存在著阻塞I/O的問題。在對串口進行讀取操作的時候，如果使用的是RAW模式，每個read系統(tǒng)調用將返回當前串行輸入緩沖區(qū)中存在的字節(jié)數(shù)。如果沒有數(shù)據(jù)，將會一直阻塞到有字符到達或者間隔時鐘到期，或者發(fā)生錯誤此時可采用異步讀取。所謂異步讀取，指的是先查詢串口，看串口是否可用，直到串口可用了再去讀就可以避免阻塞I/O的問題。

3.2.2 SPI接口驅動開發(fā)

(1)SPI概述

SPI的通信原理很簡單，它以主從方式工作，這種模式通常有一個主設備和一個或多個從設備，需要至少4根線，事實上3根也可以(單向傳輸時或者硬件復用兩根數(shù)據(jù)線)，也是所有基于SPI的設備共有的，它們是MISO，MOSI，SCK，CS。

MOSI為主設備數(shù)據(jù)輸出，從設備數(shù)據(jù)輸入;MISO為主設備數(shù)據(jù)輸入，從設備數(shù)據(jù)輸出;SCK為時鐘信號，由主設備產(chǎn)生;CS為從設備使能信號，由主設備控制。

(2)SPI驅動開發(fā)

在Linux下開發(fā)SPI驅動有兩種方式，一種是采用Linux自帶的SPI子系統(tǒng)，一種是采用字符設備驅動的形式。本文采用了字符設備驅動的形式。在Linux 2.6內核中使用cdev結構體描述字符設備。cdev結構體如下所示。字符設備的主要工作是初始化、添加和刪除cdev的結構體，申請和釋放設備號，以及填充file_operations結構體的操作函數(shù)，實現(xiàn)file_operations結構體中的read()，write()和ioctl()等。

cdev結構體的dev_t成員定義了設備號，另一個重要成員file_operations定義了字符設備驅動提供給虛擬文件系統(tǒng)的接口函數(shù)。file_ operations結構體中的成員函數(shù)是字符設備驅動程序設計的主體內容，這些函數(shù)實際會在應用程序進行Linux的open()，write()，read()，close()等系統(tǒng)調用時最終被調用。

Linux字符設備驅動主要由以下幾部分組成：

(1)字符設備驅動模塊加載與卸載函數(shù)

在字符設備驅動模塊加載函數(shù)中應該實現(xiàn)設備號的申請和cdev的注冊，對應的是insmod過程，而在卸載函數(shù)中應實現(xiàn)設備號的釋放和cdev的注銷，對應的是rmmod過程。

(2)字符設備驅動的file_operations結構體中成員函數(shù)

file_operations結構體中成員函數(shù)是字符設備驅動與內核的接口，是用戶空間對Linux進行系統(tǒng)調用最終的落實者。

(3)加載字符設備驅動之后，在用戶空間建立一個設備節(jié)點，在用戶空間就可以對設備進行操作了，操作方式操作文件的方式相同。

3.2.3 驅動與固件的接口

驅動與固件之間的交互是通過自定義的“AT+”協(xié)議，協(xié)議交互流程見圖7。

AT+命令主要包括3個：“AT+”：判斷串口鏈路是否正常。如果正常，返回OK;不正常，返回error;“AT+set”：接口參數(shù)設置命令。如果參數(shù)設置完成，返回OK;不正常，返回error;“AT+send”：數(shù)據(jù)發(fā)送命令。如果數(shù)據(jù)發(fā)送/接收正確，返回OK;否則，返回error。

4 結語

本文介紹的工具適用于UART接口和SPI接口的功能、性能和兼容性測試，可實現(xiàn)測試的自動化。