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嵌入式系统的界面调试H 模型方法*戴莉萍,黄龙军(江西师范大学软件学院,南昌330022)*基金项目:江西省教育厅教学改革基金项目 软件测试课程实践教学案例体系及构建(J X J G 18227)㊂摘要:嵌入式软件实现过程中的设备㊁开发工具㊁操作系统等因素的多样化,使得系统调试工作较为复杂困难㊂针对嵌入式软件开发过程中的屏幕自适应问题,提出了H 界面调试模型㊂该模型首先将界面构建分成了基于控件和基于绘图两种方式,而后基于不同的界面构建方式提出了对应的调试策略㊁过程以及技术等㊂通过两个基于Q t 和A n d r o i d 开发环境下的系统界面开发示例,具体描述了H 界面调试模型的应用过程,同时证明了该界面调试模型的灵活性和有效性㊂关键词:H 模型;Q t f o r A n d r o i d ;界面调试;控件与绘图中图分类号:T P 311 文献标识码:AH M o d e l o f I n t e r f a c e D e b u g g i n g T e c h n o l o g y B a s e d o n E m b e d d e d S ys t e m D a i L i p i n g ,H u a n g L o n g ju n (S o f t w a r e S c h o o l ,J i a n g x i N o r m a l U n i v e r s i t y ,N a n c h a n g 330022,C h i n a )A b s t r a c t :E m b e d d e d S o f t w a r e d e b u g g i n g i s v e r y d i f f i c u l t b e c a u s e o f t h e v a r i e t y o f d e v e l o p m e n t e n v i r o n m e n t s i n c l u d i n g th e d i f f e r e n t d e -v i c e s ,p r o g r a mm i n g t o o l s a n d o p e r a t i n g s y s t e m s .T o s o l v e t h e s c r e e n -m a t c h p r o b l e m ,t h e H m o d e l o f i n t e r f a c e d e b u g g i n gi s p u t f o r w a r d h e r e .T h i s m o d e l c l a s s i f i e s t h e i n t e r f a c e c o n s t r u c t i o n i n t o t w o f o r m s o f c o n t r o l s -b a s e d a n d d r a w i n g-b a s e d ,a n d t h e n g e n e r a t e s t h e c o r r e -s p o n d i n g d e b u g g i n g s t r a t e g i e s ,a n d a d o p t s t h e d i f f e r e n t p r o c e s s e s a n d t e c h n o l o g i e s .T a k e t w o e m b e d d e d i n t e r f a c e p r o g r a m s b a s e d o n Q t a n d A n d r o i d f o r e x a m p l e t o d e s c r i b e t h e c o n c r e t e p r o c e s s e s a n d p r o v e t h e f l e x i b i l i t y an d e f f e c t i v e n e s s o f t h i s H m o d e l .K e yw o r d s :H m o d e l ;Q t -f o r -A n d r o i d ;i n t e r f a c e d e b u g g i n g ;c o n t r o l s a n d d r a w i n g 0 引 言在软件开发中,业务需求和技术需求确定了其设计与开发方向,为确保最终软件产品能够满足需求并良好运行,需要对其进行验证和确认过程,这个过程就称为软件测试㊂软件调试是软件测试的组成部分,关注于软件系统中的故障定位及故障修复[1-2],可以将故障分为以下几类:用户界面不一致㊁不能满足期望㊁性能差㊁程序崩溃或数据讹误[3]㊂通用计算机用于管理大范围的任务处理,而嵌入式系统则是为特定功能而设计的一个专用计算机系统㊂与通用计算机系统开发相比,嵌入式系统开发有着独特之处,例如嵌入式系统通常是面向特定应用的,具有专门的开发工具支持,具有较长的生命周期,开发环境一般由目标板和宿主机共同构成等㊂强大的开发工具支持使得桌面系统的调试技术能方便地直接应用在嵌入式系统,往往也取得较好的效果,但必须注意跨平台开发会出现各种各样的问题[4]㊂嵌入式系统的调试工作量不仅仅体现在功能调试上,界面调试也占据了一定的比例㊂本文从程序界面不一致这一问题出发,基于嵌入式开发技术提出了一种H模型来进行有效的界面调试,并结合实例描述了相应的调试技术㊂1 界面调试的H 模型嵌入式系统调试贯穿在其整个生命周期之中,在有限的硬件资源基础上进行正确性㊁实时性㊁可靠性等内容的调试㊂由于设备终端在运算能力㊁存储能力㊁显示能力等的不足,嵌入式计算机调试的基本结构为主机目标机结构,主机端一般是P C 平台[5-6]㊂依赖已有的强大跨平台集成开发环境,嵌入式系统的开发和过程可以从现有的桌面应用开发上获得很多借鉴,例如嵌入式系统开发调试往往采用交叉调试方法,充分利用了上位机的丰富调试资源㊂与桌面系统应用的界面调试相比,嵌入式系统的界面调试有着较为特殊的体现:①所见不一定所得:现在的开发环境都提供大量的界面元素,通过拖放进行界面设计可以实现可视化编程,节省大量开发时间,即设计时的所见就是编译之后的效果㊂但移植至嵌入式平台上,则会出现例如控件间距㊁大小等不一致的现象,往往需要在界面元素的拖放基础上增加布局控件或者代码,有时甚至完全依赖代码布局,界面复杂程度更高[7]㊂②嵌入式系统的多样化:多种操作系统版本㊁多种尺寸㊁多种分辨率㊁多种机型等这一多样化现象使得应用系统会在不可预期的嵌入式平台上报错㊂单从屏幕自适应这一角度出发,在界面设计㊁实现及调试时就必须多加考虑,而这就大大增加了程序复杂性,对程序的灵活性提出了更高的要求[8]㊂③可利用的开发资源缺乏:以Q t 开发环境为例说明,桌面版应用的Q t 技术开发不论是书本还是网络资源,数量都是比较丰富的;而Q t 支持嵌入式平台(例如A n -d r o i d )的开发时间不长,因此各种资源并不太多,这使得调试工作更加困难一些㊂基于成熟的桌面系统调试技术㊁强大的嵌入式平台开发工具及交叉调试方法,本文提出了一种应用于嵌入式软件开发的界面调试模型,如图1所示㊂图1 嵌入式系统界面调试H 模型从图1中可以看出,嵌入式系统界面调试按照界面元素类型的不同而采用不同的调试思路㊂整个调试过程都充分利用了上位机丰富的调试资源,都需要考虑终端设备自适应性问题㊂为达到最终执行界面的整洁性,必要时采用一定的辅助代码来支持[9-10]㊂两分支各有特点:①界面组成不同,一个以集成开发环境中的控件为主,另一个以图形绘制为主;②界面辅助代码作用不同,一个以布局控件代码为主,另一个以图形缩放代码为主;③执行顺序不同,以控件为主的实现中界面调试和功能调试可单独分离,而绘图为主的实现中,界面调试往往在功能代码完成之后㊂本文通过具体实例来说明界面调试H 模型的有效应用,程序开发和调试的环境为Q t㊂2 基于控件的界面调试基于控件开发系统的益处是显而易见的,例如控件在窗体上的拖拽大大减少了程序员的代码书写量;所见即所得的效果大大减少了界面调试工作量;相对于编写控件代码,直接使用控件拖拽更易学习与使用等㊂这些开发技术同样适用于嵌入式软件开发,包括界面调试技术,但是,丰富多样的嵌入式设备终端使得界面的调试往往更加费时费力㊂本文以一个实验错误查询界面为例说明基于控件元素的界面调试的一般过程与方法[11]㊂该系统应用在专业实验教学环节中,可在P C 端以及手机端运行㊂首先在P C 端的Q t 开发环境中将所需控件拖动至界面上,设置好相应的属性,并统一好长度㊁间距㊁字体等,在P C 端运行效果如图2(a )所示㊂然后将其下载至手机端,运行效果图如图2(b)所示㊂图2 不同设备上的运行效果图从图2中可以发现,图2(a)的运行图与设计图是保持一致的,界面调试可以在设计时就完成,但是下载至手机终端却发现控件字体㊁大小㊁布局等全部乱了,此时界面的调试已不仅仅是修改已有控件就能解决,需要增加布局控件和布局代码[12]㊂Q t 提供了布局管理类来负责排列窗体上的控件,在本程序中,增加了一个网格布局G r i d -L a yo u t 控件,对应的布局代码部分如下所示:u i >m a i n l a y o u t >a d d W i d g e t (u i >n a m e l a b e l ,0,0,1,1,Q t ::A l i gn C e n t e r );u i >m a i n l a y o u t >a d d W i d g e t (u i >n a m e l i n e t ,0,1,1,3);u i >m a i n l a y o u t >a d d W i d g e t (u i >s e a r c h b t n ,1,0,1,4);u i >m a i n l a y o u t >a d d W i d ge t (u i >r e s u l t l s t w ,2,0,5,4);此外,调用该窗体时不需要计算屏幕的分辨率,直接显示为全屏即可,运行呈现效果如图3所示㊂使用布局控件的好处在于当程序在不同平台上运行图3 增加布局代码后的手机端运行图时,能够自动管理窗体里所有控件的大小和尺寸㊂因此在A n d r o i d 环境下,可以不用修改布局源码,直接适用[13]㊂此时的界面调试重点在于布局控件对于其他控件间的各种参数设置(例如行宽或者列宽等),并且不涉及到该界面的功能代码测试与调试工作,两者可以独立进行㊂因此,调试的代码并不复杂,工作量也不大,使用到的调试方法也比较普通[14-15],如图4所示㊂图4 基本控件的界面调试常用方法由于程序可运行在P C 端和嵌入式设备终端,且在P C 端的开发调试环境中界面是所见即所得,因此这个阶段主要采取观察法进行调试,例如控件是否摆放对齐㊁间隔是否一致㊁控件是否显示不完整或重叠㊁是否有错别字㊁控件的字体和大小是否保持一致等㊂嵌入式软件系统的调试面对的不仅仅是代码,还有硬件部分;利用上位机开发出来的软件还需要下载至终端设备中,以查看实际运行效果㊂在这一步骤中,无论是上位机还是目标机,对于错误的提示都是极其有限甚至缺乏的,此时对于错误的定位较为常用和有效的方法是使用替换法㊂例如,如果无法下载,可以考虑替换连接方式,如由U S B 连接替换为网线连接;如果出现下载后无法运行,可以考虑内核问题,用另一台终端设备替换当前的终端设备,或者直接重新定制一次内核;如果运行时无法得到正确的结果,可以用简单的程序替换复杂的程序,以得到阶段性的正确结果㊂对于使用到的布局代码则可以使用多种调试方法,例如采用静态测试法,通过阅读代码大致描绘出运行时各个控件所在的位置㊁大小等基本布局,还可以对布局控件方法的各个参数值使用试探法进行取值,下载后看看实际运行效果㊂如果界面涉及较多控件㊁布局较为复杂,可以将布局代码简单化,按照分区或分段进行调试㊂依赖于高效的布局控件,基于控件的界面调试过程和方法较为简单㊁易于理解和应用,但在实际应用中也体现出了一定的局限性,例如界面设计要在运行之前就固定好,不适用于运行期间界面有变动的情况,缺乏一定的灵活性㊂3 基于绘图的界面调试在实际应用中,某些界面效果是可视化设计无法完成的,此时可以采用纯代码的方式来实现界面,例如本文中的H a n o i 动态演示的程序㊂该程序界面组成元素较为简单,由矩形和直线构成,界面初始化后,当出现点击事件时,盘子移动一个,程序中需要计算各个绘图元素相关顶点的所在位置坐标(X ,Y )㊂图5 P C 端H a n o i 动态演示运行效果图除了主界面类之外,还另外设计了棋盘C B o a r d 类和柱子C P e g 类,其中数据成员基本上是各个绘图元素的参数值,例如背景框的坐标㊁底座坐标㊁盘子的最大长度以及间距值等等,方法成员较为简单,例如m o v e ㊁r e m o v e d i s k㊁a d d d i s k 等[15]㊂由于界面的实现完全依靠代码来实现,因此首先利用上位机丰富的调试资源确保设计思路的正确性㊁代码实现的无误性㊁运行效果的良好性㊂在P C 端运行效果如图5所示㊂将此应用程序下载至手机端时,发现程序界面是空白一片,这是因为P C 端程序中所有坐标数据并不适用于手机终端,因此需要增加比例代码,并对此进行相应的调试[16]㊂部分代码如下:v o i d C B o a r d ::i n i t i a l i z e (i n t w ,i n t h){ i n t i ,o l d w ,o l d h; o l d w=b o a r d x 2-b o a r d x 1; o l d h =b o a r d y 2-b o a r d y 1; b o a r d x 1=0; b o a r d x 2=0; b o a r d x 1=w ;b o a r d y1=h ; b a s e i n t e r v a l =q C e i l (w*b a s e i n t e r v a l /o l d w ); b a s e l e n g t h =q C e i l (w*b a s e l e n g t h /o l d w ); m a x d i s k l e n g t h =q C e i l (w*m a x d i s k l e n g t h /o l d w ); d i s k d e s c =q C e i l (w*d i s k d e s c /o l d w ); f o r (i =0;i <=2;i ++) {//底盘坐标 b a s e x [i ]=i *(b a s e i n t e r v a l +b a s e l e n g t h )+b o a r d x 1; b a s e y [i ]=b o a r d y 2-2*b o a r d y1; P g [i ].d i s k h e i g h t =q C e i l (h *P g [i ].d i s k h e i gh t /o l d h ); P g [i ].d i s k i n t e r v a l =q C e i l (h *P g [i ].d i s k i n t e r v a l /o l d h ); P g [i ].p e g h e i g h t =q C e i l (h *P g [i ].p e g h e i gh t /o l d h ); } //依次确定柱子坐标,以及初始化时盘子所在位置}图6 手机端H a n o i 动态演示运行效果图从代码中可以看出,输入参数w 和h 分别表示嵌入式终端设备屏幕的宽度和高度,P C 端程序运行所设置的各种参数仍旧有用,在此通过基本的数学运算转换成终端设备上所需要的顶点值㊁长度值以及坐标值㊂比例代码经过调试之后,可在手机终端正确执行,运行效果如图6所示㊂比例代码可以根据实际设备动态地获取其高度值和宽度值,以P C 端的图形参数的各种值为基本模型,灵活调整运行效果的大小㊂图6是手机竖屏且全屏时的运行界面,横屏的运行界面与图5类似㊂基于绘图的界面调试使用比例代码也是较为灵活的处理方式,首先可以较好地实现界面自适应,适用于不同的嵌入式终端设备;其次充分利用了上位机强大的代码编辑和调试功能,可以在确保程序逻辑正确性的基础上,着重关注终端设备的界面调试效果;最后两段不同环境下代码的相似性,使得程序易于理解和维护㊂相对于基于控件的界面调试,基于绘图的界面调试的难度更高㊁工作量更大㊁过程更复杂㊂图7描述了期间主要用到的各种调试技术,用以查找程序的编译错误㊁运行时错误及逻辑错误㊂图7 基于绘图的界面调试常用方法手绘测试法属于静态测试,通过阅读代码勾画出程序运行时的界面,标注出各个坐标值的初始值㊁增量值以及目标值,有利于查找出坐标值的计算公式错误㊂断点调试则是利用了开发语言工具的调试工具,可以判断数组的下标是否越界㊁循环次数是否正确㊁初始值是否赋值正确等,这样可以观察到运行期间各变量的数值㊂排除法和二分法是将代码按照逻辑的完整性分段,将其逐一注释,确定出错误的大致范围,例如程序使用非递归方法得到盘子移动的先后次序,因此可以先执行盘子执行的顺序结果,查看该字符串是否正确;接着运行初始化部分,动态显示代码将其注释,暂不执行,查看盘子的大小㊁彼此的间隔位置等数值设置是否正确等㊂将代码下载至嵌入式终端设备,出现错误时可以更换设备终端㊁更换连接方式㊁更换测试代码等方式,进行错误快速定位与排错㊂程序在嵌入式终端设备运行时,可以使用弹窗式调试法,将测试的图形元素当前在屏幕上的位置及时显示出来,从而了解当前事物坐标值正确与否㊂使用试探法观察1个盘子的运行效果,而后逐渐增加盘子个数来观察程序的正确性,并且对于其各个坐标值的设置作进一步的调整㊂在测试程序时,还可以根据经验或直觉推测错误出现的原因及解决方法,例如终端设备的内核定制中,稍有不足就会使得整个定制过程重新开始㊂基于绘图的界面设计依赖于布局的总体设计与规划,动态获取终端设备的屏幕大小,灵活调整最终运行界面效果,界面适应性较好,但程序代码量比较大,涉及到的坐标值比较多,调试过程中的细节处理开销较大㊂4 结 语嵌入式系统开发具有多样性的特点,如设备多样㊁O S多样㊁工具多样等,因此在实际应用中,界面调试的过程和方法也有所不同㊂例如本文中所举的两个实例,如果运行在已经定制好内核的O K 2410终端板,是不需要进行界面再调试的,P C 端的程序直接下载即可㊂此时,H 模型只需要完成上半部分㊂在嵌入式开发中,还可以采取介于基于控件和基于绘图之间的做法,即把控件随意拖拽至窗体上,而后通过代码调整彼此之间的相对位置,完成界面的初步实现,其后的调试仍旧可按照H 模型的方法来完成㊂经过实践,说明H 模型方法具有较好的实用性和可操作性㊂但是,随着界面复杂性的提高,对于H 模型的适应要求则更高,需要对其进行更深入的研究与探索㊂参考文献[1]张银奎.软件调试[M ].北京:电子工业出版社,2008.[2]S P S r e e j a ,N a v e e n K u m a r S ,M a n o h a r R .A R e v i e w o n S o f t w a r e T e s i n g M e t h o d o l o gi e s [J ].I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f R e c e n t T r e n d s i n E n g i n e e r i n g &R e s e a r c h ,2018,4(3):229234.[3]J o h n R o b b i n s .应用程序调试技术[M ].潘文林,等译.北京:清华大学出版社,2001.[4]V a h i d G a r o u s i ,M i c h a e l F e l d e r e r .W h a t w e k n o w a b o u t t e s -t i n g e m b e d d e d s o f t w a r e [J ].I E E E S o f t w a r e ,2018,35(4):6269.[5]蔡建平.嵌入式软件测试实用技术[M ].北京:清华大学出版社,2010.[6]J K R S a s t r y ,M L a k s h m i P r a s a d .T e s t i n g e m b e d d e d s ys t e m t h r o u g h o p t i m a l m i n i n g t e c h n i qu e (OMT )b a s e d o n m u l t i i n pu t d o m a i n [J ].I n t e r n a t i o n a l J o u r a n a l o f E l e c t r i c a l a n d C o m p u t e r E n g i i n e e r i n g,2019,9(3):21412151.[7]张光兰,万莹.移动应用G U I 测试技术综述[J ].现代计算机,2019(10):4448.[8]I s a b e l l a ,E m i R e t n a .S t u d y P a pe r o n T e s t C a s e g e n e r a t i o nf o r G U I B a s e d T e s t i ng [J ].I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f S o f t w a r e E n g i n e e r i n g &A p pl i c a t i o n s ,2012,3(1):139147.[9]吴建湘.基于嵌入式L i n u x 系统下的Q t 测试软件开发[J ].电脑迷,2018(11):59.[10]沈炜,王晓聪.基于Q t 的嵌入式图形界面的研究与应用[J ].工业控制计算机,2016,29(1):101102,104.[11]戴莉萍.基于Q t 与A n d r o i d 的实验查错系统设计与实现[J ].实验室研究与探索,2017(1):132135.[12]龚丽.浅谈Q t 中的布局管理[J ].电脑知识与技术(学术交流),2014(9):58835886.[13]R i m a n t a s S e i n a u s k a s ,V yt e n i s S e i n a u s k a s .E x a m i n a t i o n o f t h e p o s s i b i l i t i e s f o r i n t e g r a t e d t e s t i n g o f e m b e d d e d s ys t e m s [J ].A m e r i c a n J o u r n a l o f E m b e d d e d S y s t e m s a n d A p pl i c a -t i o n s ,2013,1(1):112.[14]M a t t T e l l e r s ,Y u a n H s i e h .程序调试思想与实践[M ].邓劲生,等译.北京:中国水利水电出版社,2002.[15]G l e n f o r d J M ye r s .软件测试的艺术[M ].王峰,等译.北京:机械工业出版社,2006.[16]安晓辉.Q t o n A n d r o i d 核心编程[M ].北京:电子工业出版社,2014.戴莉萍(讲师),主要研究方向为软件工程㊂(责任编辑:薛士然 收稿日期:2020-10-10)S i l i c o n L a b s 携手E d g e I m pu l s e 加速实现机器学习应用S i l i c o n L a b s (亦称 芯科科技 )宣布与领先的边缘设备机器学习(M L )开发平台E d g e I m pu l s e 携手合作,实现在S i l i c o n L a b s E F R 32无线片上系统(S o C )和E F M 32微控制器(M C U )上快速开发和部署机器学习应用㊂E d g e I m pu l s e 工具可在低功耗且内存受限的远程边缘设备上实现复杂的运动检测(m o t i o n d e t e c t i o n)㊁声音识别和图像分类㊂研究表明,往往由于人工智能(A I )/机器学习方面的挑战,87%的数据科学项目从未实现量产㊂通过S i l i c o n L a b s 与E d ge I m -p u l s e 之间的这种新合作,设备开发人员只需轻点按钮,即可直接生成机器学习模型并将其导出至设备或S i m p l i c i t y St u d i o (S i l i c o n L a b s 的集成开发环境),在数分钟内便可实现机器学习功能㊂S i l i c o n L a b s 物联网副总裁M a t t S a u n d e r s 表示: S i l i c o n L a b s 相信,我们努力将机器学习融入到边缘设备中,将会使物联网更加智能㊂E d g e I m p u l s e 提供安全㊁私密且容易使用的工具,在实现机器学习时为开发人员节省了时间和资金,并为从预测性维护㊁资产跟踪到监控和人员检测等实际商业应用带来了令人惊叹的新用户体验㊂通过在S i m p l i c i t y S t u d i o 中集成部署,E d g e I m pu l s e 可使开发人员免费在各种S i l i c o n L a b s 产品上快速创建神经网络㊂通过在E F R 32和E F M 32器件(例如MG 12㊁MG 21和G G 11)中嵌入最先进的T i n yM L 模型,该解决方案能够实现以下功能:真实的传感器数据收集和存储㊁高级信号处理和数据特征提取㊁机器学习㊁深度神经网络(D N N )模型训练㊁优化嵌入式代码部署㊂E d ge I m -p u l s e 工具还可以利用E d g e I m p u l s e 的E d g e O pt i m i z e d N e u r a l (E O N )技术来优化内存使用和推理时间㊂E d g e I m p u l s e 联合创始人兼首席执行官Z a c h S h e l b y 表示:嵌入式机器学习在工业㊁企业和消费领域的应用是无止境的㊂将机器学习与S i l i c o n L a b s 的先进开发工具和多协议解决方案整合在一起,将为客户带来绝佳的无线开发机遇㊂。

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201X南昌专科大学排名
南昌的专科大学都有哪些?值得推荐的大学又有哪些呢?下面小编跟大家分享一下专科大学排名，希望对大家有所帮助!
南昌共有30所专科学校参与了排名，其中排名第一的是江西工业职业技术学院，排名第二的是江西司法警官职业学院，排名第三的是江西电力职业技术学院，以下是南昌专科学校排名具体名单：。