[原创]谈谈单片机程序中的自动化测试

测试，相信对每一个搞程序的都不会生疏，然后我们会联想到什么单元测试，集成测试，发布测试，黑盒测试，白盒测试等等一系列的名词。但在单片机领域，更多的功能测试。测试人员，在试用产品后，发现bug然后报告给研发人员，往往忽略中间的单元测试，在开发的过程中就保证各模块的功能。

 

对于一些JAVA, C++开发人员，cppunit, junit这些自动化测试框架，然而，对于单片机开发人员，又怎么实现自动化测试呢？

下面就UART驱动的测试说起。

测试的目的

1. 首先确认 功能这条主线可以走通。比如UART发送字符这个功能主线是：SysCtl 配置MCU时钟源，配置UART时钟源， SysCtl使能UART外设, GPIO配置RX, TX管脚的复用，配置BAUD工作模式等，然后才是发送。 也就是说，想要成功发送一个字符，前面的每一个都不能缺失。
2. 其次是功能的正确性。
3. 在其次是改善，改进，优化。

 

什么是一个测试

测试，给定一个条件，然后会得到一个结果，期望的结果与实际的结果比较，如果一致，就说测试通过，否则，失败。待测功能，就像是一个方程式，我们一个一个的代入，看每一次的结果是否正确。

对于人来说，最终的结果，需要通过人的听觉或视觉感知的。从终端看到一个Pass说明测试通过，LCD正确显示了字符，也说明了通过。我把测试分了一下类：

1. 不能通过程序读到结果的，只能通过人看到或听到的，比如LCD, 这类无法实现自动化测试。
2. 一类可以通过程序读到结果的，一般是执行了一些程式，会得到一个状态/结果，程序正好可以读到。比如 Write后Read.
3. 可以把底一类转换成第二类的。比如UART的发送，可以通过超级终端看到结果判断，也可以借助UART2（功能正确的）, 它们之间通信，来实现自动化。

都说C语言 = 函数 + 数据，测试同样。好点的代码，是不会把数据与函数混在一起的。那么什么是测试数据呢？

typedef struct
{
    tTestCondition sCondition;
    tTestResult sExpectResult;
}tTestData;

tTestData psTestDataTable[] = {

    {  , },
    {  , },
};

一个一个测试，将构成这样一个结构体数组。测试数据的增加，或修改仅仅需要修改这个数组就可以，而无需修改代码。测试，同样变的很好维护。

什么是自动化测试

自动化测试，其实就是自动调用每一个测试，一个一个调用，然后，以人可以感知的方式，报告结果。比如，在超级终端中打印PASS.

每一个测试，都可能需要首先构造它们自己的初始环境。每一个测试之间，它们不能互相影响。也就是说，测试执行完后，它需要还原环境到复位状态。

下面描述下，我经常用到的测试框架，这是我从一个开源项目中改变过来的：

一个测试工程，有多组测试(Suite), 一个组(Suite)下可能有多个测试。组的概念，其实就是组件，把相似的放在一组，就像文件夹组织。

//*****************************************************************************
//
//! \brief   Structure representing a test case.
//
//*****************************************************************************
typedef struct 
{
    //
    //! \brief Test case name get function. 
    //
    char* (*GetTest)(void);

    //
    //! \brief Test case preparation function.
    //
    void (*Setup)(void);

    //
    //! \brief Test case clean up function. 
    //
    void (*TearDown)(void);

    //
    //! \brief Test case execution function.
    //
    void (*Execute)(void);
}
tTestCase;

Setup是为了构造测试需要的环境。TearDown是在测试执行后，还原测试环境。Execute才是测试主体。Execute中可以进行一些TestAssert, 来执行一个一个的判断。

GetTest仅仅是为了在终端打印一下这个测试的内容。

下面是框架main:

xtBoolean 
TestMain(void) 
{
    int i, j;

    TestIOInit();

    PrintLine("");
    PrintLine("*** CooCox CoIDE components test suites");
    PrintLine("***");
#ifdef TEST_COMPONENTS_NAME
    Print("*** Components: ");
    PrintLine(TEST_COMPONENTS_NAME);
#endif
#ifdef TEST_COMPONENTS_VERSION
    Print("*** Version:       ");
    PrintLine(TEST_COMPONENTS_VERSION);
#endif
#ifdef TEST_BOARD_NAME
    Print("*** Test Board:   ");
    PrintLine(TEST_BOARD_NAME);
#endif
    PrintLine("");

    g_bGlobalFail = xfalse;
    i = 0;
    while (g_psPatterns[i]) 
    {
        j = 0;
        while (g_psPatterns[i][j]) 
        {
            PrintNewLine();
            Print("--- Test Case ");
            PrintN(i + 1);
            Print(".");
            PrintN(j + 1);
            Print(" (");
            Print(g_psPatterns[i][j]->GetTest());
            PrintLine(")");

            ExecuteTest(g_psPatterns[i][j]);
            if (g_bLocalFail == xtrue)
            {
                Print("--- Result: FAILURE ");
                PrintLine("");
                //
                //printf error information
                //
                Print(g_pcErrorInfoBuffer);
                PrintLine("");
                if (g_pcTokensBuffer < g_pcTok)
                {
                    Print(" The tokens in buffer is: ");
                    PrintTokens();
                    PrintLine("");
                }
            }
            else
            {
                PrintLine("--- Result: SUCCESS ");
            }
            j++;
        }
        i++;
    }

    PrintNewLine();
    PrintLine("");
    Print("Final result: ");

    if (g_bGlobalFail == xtrue)
    PrintLine("FAILURE");
    else
    PrintLine("SUCCESS");

    return g_bGlobalFail;
}

 

如需完整的测试框架代码，请联系我，或前往我们的开源项目：https://github.com/coocox/cox.
这是一个统一API标准的外设库。基于CoX的驱动，无需移植，就可以用到其他MCU平台。
 
花絮：从事单片机开发几年了，现在想把自己的一些经验，一些想法与大家分享，共同进步。昨天开博，今天第一篇。
 
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