[python] 3 、基於串口通訊的嵌入式裝置上位機自動化的測試程式架構（簡陋架構）

星期一, 20. 八月 2018 01:53上午 - beautifulzzzz

1、前言

做類似zigbee、ble mesh...無線網路節點效能測試的時候，手動操作然後看錶象往往很難找出真正的原因，而且有些深層次問題隱藏在弱網環境中、或大量測試中，因在上位機上用指令碼實現自動化掛機測試便顯得尤為重要。

本文介紹一種用python寫的基於串口通訊的上位機自動化的測試程式架構（簡陋架構）。

2、代碼架構介紹

如下：整個程式碼封裝含兩層app+bsp,其中:

• bsp層放硬體相關的代碼（比如linux系統用python2.7寫的串口驅動類）；
• app層中包含兩個應用程式app_app_auto_test_0xda_0xdb_adapter和app_app_auto_test_off_line；

其中應用程式是基於bsp中的代碼實現的，進入每個獨立的應用程式檔案夾，運行make all則可以運行～

➜  mesh_test_toos git:(master) ✗ tree.├── app│   ├── app_app_auto_test_0xda_0xdb_adapter│   │   ├── app_auto_test.py│   │   ├── app_frame.py│   │   ├── main.py│   │   └── makefile│   └── app_app_auto_test_off_line│       ├── app_frame.py│       ├── app_frame.pyc│       ├── main.py│       └── makefile└── bsp    ├── bsp_serial.py    ├── bsp_serial.pyc    ├── bsp_system.py    └── bsp_system.pyc4 directories, 12 files

3、bsp代碼介紹

bsp_system.py：該檔案目前只放了一個擷取目前時間戳的函數，精確到毫秒：

#!/usr/bin/env python# coding=utf-8import timedef get_time_stamp():    ct = time.time()    local_time = time.localtime(ct)    data_head = time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", local_time)    data_secs = (ct - long(ct)) * 1000    time_stamp = "[%s.%03d] " % (data_head, data_secs)    return time_stampversion = '0.1'

bsp_serial.py：該檔案在pyserial上封裝了一個bsp_serial類，該類包含下面幾個成員函數：

• 執行個體化函數：自動讀取系統中所有串口，如果有多個則會讓你選擇一個，並進行開啟，產生一個ser成員變數
• iswaiting函數：讀取之前要先調用該函數，看看是否有資料
• read函數：讀取一位元組
• write函數：寫一個數組的資料
• close函數：關閉函數

A demo for read:

ser1 = bsp_serial.bsp_serial(9600)  while 1<2:    if ser1.iswaiting() > 0:        x = ser1.read()        print x

note: If you want to write datas when reading, you should use the thread (next will show you) !

4、app_app_auto_test_off_line demo介紹

該指令碼為自動化的測試無線網路中的某一個節點的長掛機情況下是否有掉線情況：

該網路中有一個mesh燈節點和一個和PC相連的dongle mesh節點，由於ble mesh的特性：

處於同一mesh網路中的節點中維護一個全部節點的線上/離線狀態的表

因此如果想實現監聽燈節點的線上/離線狀態，只需要周期性地從dongle節點中讀取狀態表即可！這裡每隔15S dongle節點將狀態表以圖中所示FRAME的格式傳給PC：

• head為幀頭，固定的
• cmd為幀命令，同步狀態表時其值為0x07
• length為資料長度，這裡為8
• data1、data2為資料，每4個位元組表示一個節點的狀態，第1位元組表示節點ID，第二位元組為0表示離線
• check為校正，為除該位其它位元據和模256

app_frame.py 中實現的則是用於解析資料包的類：

#!/usr/bin/env python# coding=utf-8import sysimport termiosclass FRAME:    HEAD1=0    HEAD2=1    VERSION=2    CMD=3    LEN1=4    LEN2=5    LEN_HEAD=6    MAX_DATA_BUF_SIZE = 1000    def __init__(self,fun_analysis):    self.data_buf = ""    self.fun_analysis = fun_analysis    '''    judge frame is ok    '''    def frame_ok(self,str):    start_pos = 0    fram_len = 0    end_pos = 0    str_len = len(str)    while start_pos<str_len:        pos = start_pos        if((ord(str[pos]) == 0x55) and (pos!=str_len-1) and (ord(str[pos+1]) == 0xAA)):            break        start_pos = start_pos+1        if(start_pos == str_len):#no find        return (-1,start_pos,end_pos)    if(start_pos + FRAME.LEN_HEAD < str_len):        #print str_len,start_pos,FRAME.LEN2        fram_len = ord(str[start_pos+FRAME.LEN2])        end_pos = start_pos + FRAME.LEN_HEAD +fram_len        #print fram_len,end_pos        if(end_pos < str_len):            return (0,start_pos,end_pos)    return (-2,start_pos,end_pos)    '''    insert data to frame fifo    '''    def insert_data(self,data):    self.data_buf+=data    if len(self.data_buf) > self.MAX_DATA_BUF_SIZE:        self.data_buf = ""    '''    analysis frame and perform      '''    def run(self):    while 1<2:        (ret,start_pos,end_pos) = self.frame_ok(self.data_buf)        #print (ret,start_pos,end_pos)        if(ret == 0):            self.fun_analysis(self.data_buf[start_pos:end_pos+1])            self.data_buf = self.data_buf[end_pos:]

FRAME類的執行個體化函數需要註冊一個命令解析函數fun_analysis；frame_ok用於判斷資料包是否正確；insert_data用於將串口收到的資料插入到FIFO中，接收插入資料和處理分開；run函數用於不斷從FIFO中取出資料並判斷是否是一個有效資料包，並進而調用fun_analysis進行解析及後續處理。

note: run函數需要獨佔一個線程！

則在main.py中分別開兩個線程 —— 串口接收線程和幀RUN線程：

import threadingimport app_frameimport syssys.path.append('../../bsp')import bsp_serialimport bsp_systemdef init():    #......(略)def analysis_cmd(str):    #......(略)def ser_receive():    global ser1    global frame    while 1<2:    if ser1.iswaiting() > 0:        x = ser1.read()        frame.insert_data(x)total_num = 0fail_times = 0ser1 = bsp_serial.bsp_serial(9600)frame = app_frame.FRAME(analysis_cmd)      try:    init()    threads = []     t1 = threading.Thread(target=ser_receive)    t2 = threading.Thread(target=frame.run)    threads.append(t1)    threads.append(t2)       for t in threads:    t.setDaemon(True)    t.start()    t.join()except Exception, e:    ser1.close()             # close port    print("safe exit"+str(e))

• 串口接收線程不斷讀取串口資料，並插入到幀對象的FIFO中
• 幀RUN函數不斷解析FIFO中的資料，若檢測到一個有效資料包，則調用analysis_cmd處理

最終效果如下：

5、app_app_auto_test_0xda_0xdb_adapter demo介紹

這個例子和上面的很像，用於測試一條GET STATE命令的成功率：

• 1）整個mesh網路的架構還是dongle+1個node燈；
• 2）PC通過串口發請求命令給dongle；
• 3）dongle收到cmd1立刻通過串口應答該命令，並向燈節點請求狀態；
• 4）燈收到請求將狀態返回給dongle，dongle再通過串口給PC；

可見：自動化測試整個流程不像DEMO1中的那麼簡單，這裡有多次應答，因此我們必須注意設定timeout！

因此在app_auto_test.py實現如下：

#...略class AUTO_PROCESS:    START=0    PROCESS1=1    PROCESS2=2    FINISH=3    def __init__(self,ser):        self.auto = AUTO_PROCESS.START        self.ser = ser    def analysis_cmd(self,str):        #...略        if cmd1 == 0x08:        print "\033[1;34m>> \033[0m",        self.auto = self.PROCESS2    def run(self):        #...略        all_times = 0        fail1_times = 0        fail2_times = 0        while 1<2:            if self.auto == self.START:                all_times = all_times + 1                time.sleep(2)                self.ser.write(cmd_get_status_all)                 self.auto = AUTO_PROCESS.PROCESS1                time.sleep(2)            elif self.auto == self.PROCESS1:                fail1_times = fail1_times + 1                print "fail %d" %self.auto                self.auto = self.START            elif self.auto == self.PROCESS2:                fail2_times = fail2_times + 1                print "fail %d" %self.auto                self.auto = self.START            else:                print "success %d total:%d fail1:%d fail2:%d" %(self.auto,all_times,fail1_times,fail2_times)                self.auto = self.START

FRAME的analysis_cmd函數用於解析串口返回的命令，來判斷改變成員變數auto的值；run函數用於主動發送請求並等待返回，如果逾時未收到返回，則會改變auto為失敗，並列印結果。

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