Test-Driven Development nedir?
Test-Driven Development (TD), tüm testleri yeşil tutmak için disiplinli bir yazılım geliştirme uygulamasıdır.Bu döngüyü geri almak için, Green, Rephane - her yeni özellik veya hata düzeltme testlerini yazmak için ilk önce başarısız bir test yazmak, sonra sadece test geçiş yapmak için yeterli üretim kodu yazmak ve sonunda tüm testleri geri almak için kod yeniden faktöre yeniden giriş yapmak için kod yeniden yazabilirsiniz.[DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD) Örnekler.
TDD'de test, kodun ne yapması gerektiği konusunda kesin bir spesifik olarak hizmet eder. Çünkü test, uygulamadan önce yazılır, geliştirici doğal olarak arayüz ve davranışları tüketicinin perspektifinden tasarlar. Sonuç temiz, modüler ve test edilebilir kodlar, daha az kusurlarına sahip olma eğilimindedir ve zamanla korumayı kolaylaştırır.
Elektrik Mühendisliği projelerinde Yazılımın Rolü
Modern elektrik mühendisliği projeleri nadiren saf donanım sistemleridir. Mikrokontrolörlerden tüketici aletlerinde programlanabilir mantık kontrolörleri (PLCs) endüstriyel otomasyonda, yazılım şimdi kontroller, monitörler ve elektrik donanımlarını optimize eder. Otomotiv elektronik kontrol birimleri (ECUs), tıbbi cihazlar, güç dönüştürücüler ve robotlar kod ve devreler arasında sıkı bir darbeye güvenir.Bu koddaki herhangi bir hata fiziksel zarara neden olabilir, finansal kayıplara veya sistem başarısızlığına neden olabilir.
Bu sistemlerin kritik doğası göz önüne alındığında, testler, genellikle tam yazılım yığınını yazmak, donanımı entegre etmek ve sonra gelişim döngüsünde geç saatlerde sistem seviyesindeki testleri yürütmek üzere bir yol sunar.Bu yaklaşım, böceklerin entegrasyonu aşamasında keşfedildi. TDD, gelişim aşamalarına geçiş için bir yol sunar - her davranışı hemen hemen her türlü davranışın birleştirilmesini sağlar.
TDD Neden Özellikle Elektrik Mühendisliği için
Elektrik mühendisliği projeleri TDD'yi özellikle değerli kılan eşsiz zorluklar sunuyor:
- [FONT:0) Sertware-yuware birbirine bağlı olarak bağımlılık[DÜT:1) – Bir yazılım otobüsü bir donanım arızası olarak ortaya çıkabilir ve tam tersi olarak TDD güç geliştiricileri yazılım mantığını donanım bağımlılıklardan izole etmek için, varsayımları erken ortaya çıkarabilir.
- [FONT=0)Safety-kahkade uyum[[DÜT:1) ve ISO 26262 (automotive) doğrulama belgelerinin bir parçası olarak kullanılabilir otomatik testlerin bir paketi oluşturur.
- [FONT:0) Gerçek zamanlı kısıtlamalar[[DÜDÜT:1] – Timing böcekleri, zamanlama davranışını doğrulamayı veya donanım-in-loop ortamları aracılığıyla doğrulamayı amaçlayan testleri çok zor bir şekilde ifade ediyor.
- [FONT:0] Donanıma fiziksel erişim) – Prototipler yetersiz veya pahalı olduğunda TDD, ev sahibi makinede, kablolar ve alaylar kullanarak, donanımın yüklenmesine bağımlılığı azaltmayı sağlar.
Elektrik Mühendisliği projelerinde TDD'nin ayrıntılı Faydaları
Hataların Erken Tespiti
Tipik bir şelaleye dayalı elektrik mühendisliği projesinde, bir yazılım hatası sadece sistem entegrasyonu sırasında yüzeyde olabilir, bu noktada, kök nedeni, bu hataların ve diğer tüm hataların altında yatan hasarları dakikalar içinde yakalar.Her test yazılı kod için acil bir sanity kontrolü olarak hareket eder. Sonuç, düzeltme hataların maliyetinde dramatik bir azalmadır - 10x veya 100x olarak üretimde aynı hatayı düzeltmeye kıyasla daha fazla tasarruf sağlar.
Geliştirilmiş Kod Kalitesi ve Modülerite
İlk önce yapılan yazı testleri, tamamen tamamen birkaç, son derece kohesive koda yol açıyor.Bir işlev izolasyonda test edilebilir hale gelmek için, bir geliştirici zor kodlama donanım çağrılarından ziyade bağımlılıklara bağımlı olmalıdır. Bu, farklı donanım platformları boyunca yeniden kullanılabilir ve yeniden kullanılabilir hale getirmek için yazılımlar üretir.
Otomatik Test Suite Dokümantasyon Olarak
Elektrik mühendisliği projeleri için geleneksel belgeler - özelliklelemeler, tasarım belgeleri, kullanıcı kılavuzları - kesinlikle modası geçmiş olur. ancak, sistem aslında ne yaptığı hakkında bir dizi geçiş testi her zaman doğruyu söyler. Yeni ekip, test isimlerini ve iddialarını okuyarak beklenen davranışları öğrenebilir. Testler ayrıca donanıma hazırlanabilir özellikler için de hizmet eder.
Donanım-Software Entegrasyonunun Yeniden İncelenmesi
Elektrik mühendisliğindeki entegrasyon testleri genellikle fiziksel rigleri, oscilloskopları ve yeşil test paketinden elde edilen güç malzemeleri, bilgisayar katmanına mümkün olduğunca çok test eder. Donanım sonunda bağlantılı olduğunda, takım temel mantığın yerine geri kalanını da yoğunlaştırabilir. Yeşil bir test paketinden elde edilen güven daha az gece boyunca kesinti seansları ve daha kısa bir süre sonra pazar için daha kısa sürede ifade eder.
TDD'yi Elektrik Mühendisliği projelerinde Uygulama
TDD'yi bir elektrik mühendisliği bağlamında uygulamak, donanım bağımlıları, gerçek zamanlı kısıtlamalar ve araç sınırlamaları için dikkate almak için bazı adaptasyon gerektirir. Aşağıdaki adım adım adım adım adım yaklaşımı, motor kontrol cihazından akıllı ağ iletişim yığınına kadar uzanan projelerde etkili olmuştur.
Adım 1: Temiz Gereksinimleri Tanımlayın ve Beklenilen Davranışlar
Herhangi bir test yapmadan önce, ekip her yazılım bileşeninin davranışı konusunda hemfikir olmalıdır. Bu genellikle donanım arabirimleri kullanılarak yapılır. Örneğin, bir motor hız kontrol cihazı, RPM'yi belirli bir süre içinde hedef almak için 0'dan yukarı doğrultılmalıdır. Test vakaları daha sonra bu gereksinimlerin elde edilmesi gerekir.
2. Adım: Davranışı Veren Otomatik Testler yazın, Donanım Etkileşimlerini Arayın
En basit olası davranışı test ederek başlayın. Bir sıcaklık sensörü okuyan bir işlev için, test ADC 0 döndürürken, fonksiyon belirli bir sıcaklık değeri döndürür. Donanım periferisini veya ana test koşucusu kullanarak bir araya gelmek için bir alay çerçevesi kullanın.
Daha karmaşık donanım etkileşimleri için, zamanlama-kritik PWM nesli gibi, test bir test kullanımı kullanılarak bir değerlendirme kurulunda çalıştırılabilir. Bu, donanım-in-the-loop (HIL) testlerinin ilgili olduğu yerdir.
3. Adım: Teste Geçmek için Asgari Kod Yaz
Ekstra işlevsellik yazma çağrısına karşı çık. Hedef, kod tabanını basit ve odaklanmış hale getirmektir.Eğer uygulama çok önemsiz görünüyorsa, daha karmaşık davranışları (örneğin, hata işlemleri, aşırı akış koşulları) daha fazla test etmeyi bekler.
Adım 4: Donanım-in-Loop Geçerliliği ile Yeniden Yeniden
Testler geçerse, kod yapısını geliştirmek için yeniden faktör oluşturabilir veya okunabilir. Kod bir hedef mikrokontrolde çalışacaksa, bu refaksiyon genellikle kelime büyüklüğü için sayısal optimizasyon veya kayıt seviyesinde ayarlamayı içerebilir. Crucially, test paketi yeniden faktörlemeden sonra yeşil kalmalıdır.
Adım 5: Sürekli ve Automate Test Execution
Yazılım inşa eden sürekli bir entegrasyon (CI) hattını kurmak ve test paketini her iş üzerinde çalıştırın. gömülü projeler için, bu hem host tabanlı test ikilisi hem de hedef bilgisayar ikilisi için. Bazı takımlar ayrıca CI tarafından başlatılan özel test raflarında bir alt setini çalıştırıyor.
Ortak Zorluklar ve Pratik Çözümler
Elektrik mühendisliğinde TDD kabul engelsiz değildir. Bu zorlukların farkında olmak ve başarılı bir rollout şansı geliştirmeye hazır.
Donanım Bağımlılığı ve Simülasyon Gaps
Donanım periferileri -tıpçılar, ADCs, iletişim arayüzleri - mükemmel bir şekilde simüle etmek zor. Ev sahibine giden bir test, ince davranış farklılıkları nedeniyle hedef üzerinde başarısız olabilir. Çözüm, tabakalı bir test stratejisidir: mantık doğrulama çoğunluğu için ev sahibi tabanlı birim testleri kullanın ve sonra gerçek donanımda daha küçük bir dizi entegrasyon testi çalıştırılabilir. Donanım-in-loop (HIL) platformlarını satıcılardan gelen satıcılardan indirmeler:0.Ulusal Instruments veya)
Timing ve Real-Time Constraints
Birçok gömülü sistem, yüksek çözünürlüklü bir zamanlayıcı kullanarak hedef için zor gerçek zamanlı tarihlere sahiptir.Bir kontrol yasasının birkaç mikrosaniye içinde bitirilmesi gerekir. Bir PC'deki geleneksel birim testleri, zaman çizelgesine uygun olarak test etmek için, yüksek çözünürlüklü bir zamanlayıcı kullanarak uygulama süresine başvurur.
Takım Eğitimi ve Kültür Direnişi
Elektrik mühendisleri genellikle donanıma ilk düşünme öğretilir ve TDD ile aşina olmayabilir. TDD, zihniyette bir değişim gerektirir: İlk önce kodda testler doğal olarak hissetmeden önce test eder.Küçük gömülü projeler kullanarak el-on eğitimi sağlayın (örneğin TDD ile LED disker). Pair programlama seansları ve kod incelemeleri de test kalitesi üzerinde yoğunlaşır.).Test-Driven Development:In Örnek olarak Kent Beck ve daha yenilenmedik.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.)
Toolchain ve Compiler Constraints
Cross-compilation aracıchains genellikle yerel bir test koşucusu eksikliğine sahip değildir. Bazı RTOS ortamları test çerçeveleri için gerekli standart bir C kütüphanesi sağlamaz. Çözümler, bir PC barındırılan araç zincirini simdili hedefle kullanarak (örneğin, QEMU, QEMU for ARM Cortex-M) veya a hafif bir test çerçevesini çalıştırarak veya çalıştırarak satın alınabilir.
Elektronik Mühendisliğinde TDD için Araçlar ve Çerçeveler
Çeşitli araçlar özellikle gömülü ve elektrik mühendisliği alanında TDD için tasarlanmıştır veya adapte edilir:
- [FONT:0)CppUTest[Dönetici: 1) C ve C++ için bir birim test çerçevesi ev sahibi ve hedef üzerinde iyi çalışan ve hedef alan bir birim test çerçevesi.
- [FONT:0)Ücretsizlik[DÜDÜT:1) - Yüksek taşınabilir olan hafif bir C test çerçevesi, hatta metal mikrokontrolörler bile. Genellikle otomatik alay üretimi için CMock ile eşleştirilmiş.
- [FONT:0) Google Test[[Dönem:0) -- C++ projeleri için ilk olarak, CppUTest'den daha ağır olsa da, sağlam ve işletme sistemi veya RTOS üzerinde çalışan uygulamalar için uygun.
- [FONT:0]pytest[[DÜDÜT:1) – Otomasyon senaryoları için Python kullanan projeler için test kullanımı, test kullanımı veya veri satın alma, pytest, TDD ile iletişim protokolleri ve veri işleme algoritmaları doğrulama için kullanılabilir.
- [FONT:0)Hardware-in-the-loop platformları[[Dönler: 1 ) – Ulusal Instruments, dSPACE ve Vector bilişima göre, yazılım testlerini gerçek veya simdili donanıma karşı çalıştırmaya izin verir. Bu platformlar Jenkins veya GitLab CI'den tetiklenebilir.
Vaka Çalışması: Bir Motor Kontrol Şirketi Projesi için TDD
TDD'nin pratik uygulamasını göstermek için, altı adım için fırçasız bir DC (BLDC) motor kontrolör projesini göz önünde bulundurun. TDD kullanarak, ekip ilk önce hata koşullarını düzeltme mantığı için testler yazdı: bir rotor pozisyonu (bir açı girişi olarak açıklanmış bir PC)
Mantık doğrulandıktan sonra, ekip, sinyali hedef mikrokontrolöre taşıdı ve aynı testleri JTAG debugger kullanarak yürüttü. Sadece üç test PWM neslindeki zamanlama varsayımlarından dolayı başarısız oldu. Bu başarısızlıklar test paketinin ayarlanmasıyla düzeltildi ve test paketi doğru hedef davranışı yansıtacak şekilde güncellendi. Sonuç, proje aracılığıyla her dakikayı beşten daha az sayıda hataya sahip olan bir test cihazına kıyasla, önceki projelerde ortalama otuzdan fazla sayıda test cihazını satın aldı.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Test-Driven Development, yazılım kalitesini elektrik mühendisliği projelerinde geliştirmek için güçlü bir tekniktir. Kodtan önce testler yaparak, takımlar erken kusurları yakalar ve daha modüler sistemler tasarlar ve daha güvenli olan ve daha kolay donanım-tain donanımlarının gerçek davranışı ile uyumlu kalan canlı belgeleri yaratırlar.
TDD'yi kabul etmek, test altyapısında ve gelişim kültüründe bir değişim gerektirir. Ancak yüksek donanım yeniden çalışması maliyetine ve hatta daha yüksek maliyetle elde edilen teknik mühendisler için, yatırımın kendi başına birçok kez daha fazla ödeme yapması gerekir. Küçük başlayın - bir modül yaz, yeşil bir test için bir test yapın.