19.1 单元测试框架

19.1.1 TF-A测试体系概述

ARM Trusted Firmware-A采用分层测试策略：

• 单元测试：针对独立模块的隔离测试（本章重点）
• 集成测试：验证组件间交互（见19.2节）
• 系统级测试：完整启动链验证

测试框架特点：

• 基于CppUTest（轻量级C/C++单元测试框架）
• 支持模拟执行环境（Mock环境）
• 与Jenkins CI系统集成

19.1.2 测试环境搭建

基础依赖

# 安装CppUTest
sudo apt-get install cpputest

编译测试套件

# 在TF-A根目录执行
make PLAT=fvp TEST_GROUP=unit-tests all

测试执行示例

./build/fvp/release/tests/unit/<test_binary>

19.1.3 核心测试框架解析

测试用例结构

#include <CppUTest/TestHarness.h>
#include "module_under_test.h"TEST_GROUP(TestGroupName) {void setup() { /* 初始化代码 */ }void teardown() { /* 清理代码 */ }
};TEST(TestGroupName, TestCaseName) {// 测试断言CHECK_EQUAL(expected, actual);
}

常用断言宏

宏类型	示例	说明
基本检查	CHECK(condition)	布尔条件检查
相等检查	CHECK_EQUAL(a, b)	值相等检查（不比较类型）
内存比较	MEMCMP_EQUAL(a, b, len)	内存区域比较
异常检查	CHECK_THROWS(expr, exc)	异常抛出检查

19.1.4 典型测试场景实现

1. SMC处理测试

TEST(SmcHandlerTests, ValidSmcCall) {smc_args_t args = {.fid = PSCI_CPU_ON};int ret = handle_smc(&args);CHECK_EQUAL(PSCI_SUCCESS, ret);
}

2. MMU配置测试

TEST(MmuTests, TranslationTableSetup) {mmu_context_t ctx;init_mmu_tables(&ctx);CHECK_TRUE(check_table_alignment(ctx.ttbr0));
}

3. 电源管理测试

TEST(PscsiTests, CpuSuspendValidation) {uint32_t power_state = make_psci_power_state(...);CHECK_EQUAL(0, validate_power_state(power_state));
}

19.1.5 Mock框架使用

硬件寄存器模拟

#include <CppUTestExt/MockSupport.h>// 测试代码中模拟寄存器读操作
uint32_t mock_read_reg(uint32_t addr) {return mock().actualCall("read_reg").withParameter("addr", addr).returnUnsignedIntValue();
}// 测试用例中设置预期行为
TEST(GpioTests, PinSetTest) {mock().expectOneCall("read_reg").withParameter("addr", GPIO_BASE).andReturnValue(0x0);gpio_set_pin(5);// 验证后续行为...
}

19.1.6 测试覆盖率分析

生成覆盖率报告

# 使用gcov和lcov
make PLAT=fvp COVERAGE=on tests
lcov --capture --directory ./ --output-file coverage.info
genhtml coverage.info --output-directory cov_report

覆盖率提升建议

1. 边界条件测试（如空指针、非法参数）
2. 错误路径测试（所有错误返回分支）
3. 状态转换测试（特别是状态机模块）

19.1.7 最佳实践

1. 测试隔离原则：每个测试用例应独立运行
2. 测试可重复性：不依赖外部环境状态
3. 失败信息明确：断言消息应包含足够调试信息
4. 测试分级：
   • Level 1：核心功能验证（必须通过）
   • Level 2：边界条件测试（release前必须通过）
   • Level 3：性能/压力测试（定期执行）

注：TF-A的单元测试代码位于/tests/unit目录，建议结合具体平台代码阅读测试案例