一个串口测试工具的开发总结

一些问题总结

之前用pyqt设计了一个串口连接工具，实现了设备的自动化调试。流程大概如下：HDMI连接设备，运行软件，通过串口连接后，选择电脑上编写的一个测试脚本，导入它，执行脚本里面的函数。同时可以对多个设备进行连接操作。总结一下遇到的一些问题。

pyqt槽函数 传递参数

pyqt设计界面的时候，常用按钮连接的槽函数几乎都有额外参数，connect连接的时候借助partial来实现参数的传递。

def onClicked(self, i):
    pass

def onClicked_no_arg(self):
    pass
btn.clicked.connect(onClicked_no_arg)  # 正常

# 而如果绑定的槽函数有额外参数，可以使用functools中的偏函数partial封装
btn.clicked.connect(partial(self.onClicked, 1))  
# 另外网上搜到使用lambda函数，但是对我使用的pyqt版本无效，不清楚是否旧版本可以
btn.clicked.connect(lambda : self.onClicked(1))   

partial

偏函数是模块functools中的一个类，它的作用类似于将一个函数的一些参数给"冻结"住，从而形成一个更少参数的函数。比如下面定义一个函数fun1有a,b两个参数，

def fun1(a,b):
    print("a=",a)
    print("b=",b)
    print(a+b)

可以用partial来封装函数fun1，比如当fun1的某个参数经常不变的时候。

1. partial封装的时候，不冻结住参数 。那么使用的时候就得传入所有参数，这样跟使用原来的fun1没有区别

   g = partial(fun1)  # 用partial "包装"fun1 ，可以把g也当做一个函数来调用 
   g(1,2)  # 使用时就得传入两个参数，否则报错缺少参数
   

2. partial封装的时候，把一个参数冻结住，调用的时候就传入剩下的参数即可。

   g = partial(fun1, 10)  # 相当于固定了fun1的第一个参数a=10
   g(5)  # 这时候的 5 传入给了第二个参数b
   '''
   g(5)运行结果是：
   a=10
   b=5
   15
   '''
   

   在冻住第一个参数的情况下，如果调用g传入两个参数就会报错。

   g = partial(fun1, 10)  # 相当于固定了fun1的第一个参数a=10
   g(2,5)  
   '''
   TypeError: fun1() takes 2 positional arguments but 3 were given
   '''
   

3. partial冻结的时候，默认是按顺序冻结参数，即从左往右给位置参数赋值，如果需要指定冻结哪个，直接手动指明即可

   g = partial(fun1,b=10,a=2)  # 甚至不需要遵从原来的fun1参数顺序
   g()
   
   g = partial(fun1,b=10) 
   g(25)  #现在传入的25是传递给了fun1的参数 a
   

4. partial冻结的时候，如果原来的函数参数有默认值，冻结该参数会覆盖掉

   def fun1(a,b=10):
       print("a=",a)
       print("b=",b)
       print(a+b)
   g = partial(fun1,b=5)
   g(20)
   '''
   输出信息如下,可以看到参数b被覆盖掉了
   a=20
   b=5
   25
   '''
   

5. 其他情况，如果函数参数有可变参数啥的和普通位置参数的情形一样

原来的槽函数需要传递一个参数，使用partial将它"封装"了一次，仍然是个Callable对象，可以看做一个没有额外参数的函数了。因此把它当做一个新的"槽函数"连接到相应的控件信号上，就解决了参数传递的问题。lambda的原理也类似，只是不清楚哪些版本的pyqt才有效，我尝试用lambda，参数传递没有成功。

多线程

对于每一个串口，我们编写一个脚本进行测试该设备的功能，有多个串口的时候，就要执行多个脚本文件。因此用了多线程。但是python的多线程实际是假的多线程，因为全局解释器锁GIL的存在，多个线程也只能使用单核。好像多进程可以解决，但没尝试，以后再讨论。

对每个串口的脚本，用户手动选择一个python文件后，我用__import__手动导入该文件，然后执行该文件以testcase开头的函数，当然需要指定运行哪个函数。该函数的运行放入一个单独的线程中，

from threading import Thread
serialThread = Thread(target=func,args=(ser, cap))  # 默认要运行的函数，必须有串口对象实例和摄像头对象实例两个参数，方便在自己的测试脚本中调用一些主程序的资源等  func就是用户选择的脚本中的函数
serialThread.setDaemon(True)
serialThread.start()

因为涉及IO比较多，因此使用多线程还是可以提高效率，另外我们的测试脚本本身是while死循环，不得不单独将它放在一个线程执行。

存在的问题是，python对线程的结束设计并不友好，如上面的工具界面所示，尽管每个脚本在单独的线程执行，但是得有个测试停止按钮，去手动暂停或者直接结束该脚本的运行。

这个串口工具早期是只通过serial进行串口通信，脚本放在设备上的指定目录的，然后serial发送一个，比如 Test /data/fun1.lua就能把这个测试脚本跑起来(就是图上第五行的第一个下拉菜单选择设备上的文件，第二个执行lua文件按钮就发送这条指令 ) 。而要停止掉就很方便，直接ctrl c就行，因此通过串口发送一个chr(0x03)就可以。原先的方案测试脚本实际是在设备上运行的。

现在的问题是，测试脚本的运行是在电脑上运行，如果涉及到操作设备的部分，我们重新将那部分相关封装了一下，从而在串口直接用 Test fun1 arg1这种方式调用，就是上一篇博客提到的用C++把相关模块的函数封装了一遍。回到正题，脚本的执行是在电脑上单独开的一个线程运行它，如果要结束，得手动去触发。

网上搜到了很多python去结束一个线程的方法，有一个是通过设置flag，手动在子线程的执行过程中检查flag，状态变化的时候就停止掉。但是这样需要手动继承一下Thread，然后处理函数的运行。当然该方法有效，但我懒得去继承Thread重写这部分。在Stack Overflow [https://stackoverflow.com/questions/323972/is-there-any-way-to-kill-a-thread]上看到一个比较方便的方法，手动抛出异常来结束线程。

抛出异常的部分代码在很多博客上也有解释，通过ctypes模块来实现。

import ctypes

def terminate_thread(thread):
    """Terminates a python thread from another thread.

    :param thread: a threading.Thread instance
    """
    if not thread.isAlive():
        return

    exc = ctypes.py_object(SystemExit)
    res = ctypes.pythonapi.PyThreadState_SetAsyncExc(
        ctypes.c_long(thread.ident), exc)
    if res == 0:
        raise ValueError("nonexistent thread id")
    elif res > 1:
        # """if it returns a number greater than one, you're in trouble,
        # and you should call it again with exc=NULL to revert the effect"""
        ctypes.pythonapi.PyThreadState_SetAsyncExc(thread.ident, None)
        raise SystemError("PyThreadState_SetAsyncExc failed")

上面的方法确实可以退出该线程的执行，但是在使用中我发现一个现象，我将不同串口要执行的脚本放在不同的线程里面执行，然后杀死指定的某个线程后，打印出当前的线程信息，该线程实例仍然存在，但是隔一会重新运行或者选择另外一个脚本执行的时候，是创建一个新的线程，之前杀死的那个线程就不在了。按理杀死后再打印线程信息是看不到那个线程的，不知道为什么，有空再深入研究。