不要在Arduino设备或仿真器上运行单元测试
针对微控制器设备/仿真器/基于Sim的测试的案例
关于单元测试的含义有很多讨论，在这里我并不是真的想对此进行争论。这篇文章并没有
告诉您避免在最终目标硬件上进行所有实际测试。我试图通过从最普通和频繁的测试中消除目标硬件，来优化您的开发反馈周期。假定要测试的单元比整个项目小得多。
单元测试的目的是测试您自己的代码的质量。单元测试通常不应测试无法控制的因素的功能。
这样考虑：即使您要测试Arduino库，微控制器硬件或仿真器的功能，此类测试结果也绝对不可能告诉您任何有关您自己工作质量的信息。因此，编写不在目标设备（或仿真器）上运行的单元测试具有更大的价值和效率。
在目标硬件上进行频繁测试的周期非常缓慢：
- 调整您的代码
- 编译并上传到Arduino设备
- 观察行为并猜测您的代码是否正在按预期进行
- 重复
如果您希望通过串行端口获取诊断消息，但您的项目本身需要使用Arduino唯一的硬件串行端口，则第3步特别麻烦。如果您认为SoftwareSerial库可能会有所帮助，则应该知道这样做可能会破坏需要准确定时的任何功能，例如同时生成其他信号。这个问题发生在我身上。
同样，如果您要使用仿真器测试草图，并且时间紧迫的例程可以完美运行，直到将其上传到实际的Arduino，那么您将要学习的唯一一课就是仿真器存在缺陷-并且仍然需要了解这一点没有透露您自己的工作质量。
如果这是愚蠢的设备或模拟器上测试，什么应该怎么办？
您可能正在使用计算机来处理Arduino项目。那台计算机比微控制器快几个数量级。编写测试以在计算机上构建并运行。
请记住，应该假设 Arduino库和微控制器的行为是正确的，或者至少始终是错误的。
当您的测试产生的输出与您的期望相反时，则可能是您的测试代码存在缺陷。如果您的测试输出符合您的期望，但是将该程序上载到Arduino时该程序无法正常运行，那么您就知道您的测试基于错误的假设，并且您的测试可能有缺陷。无论哪种情况，您都将获得真正的见解，了解下一次代码更改应该是什么。您的反馈质量从“ 某些内容已损坏”提高到“此特定代码已损坏”。
如何在PC上构建和运行测试
您需要做的第一件事就是确定您的测试目标。考虑一下要测试自己代码中的哪些部分，然后确保以可以隔离离散部分进行测试的方式构造程序。
如果要测试的部件调用了任何Arduino功能，则需要在测试程序中提供模型替代品。这比看起来要少得多的工作。除了为测试提供可预测的输入和输出之外，您的模型不需要执行任何操作。
您打算测试的任何您自己的代码都必须存在于.pde草图以外的源文件中。不用担心，即使草图外有一些源代码，您的草图仍然可以编译。当您真正了解它时，应该在草图文件中定义仅比程序的正常入口点多的东西。
剩下的就是编写实际的测试，然后使用您最喜欢的C ++编译器进行编译！最好用一个真实的例子来说明。
一个实际的工作例子
在这里找到的我的一个宠物项目有一些在PC上运行的简单测试。对于此答案提交，我将介绍如何模拟Arduino库功能以及为测试这些模型而编写的测试。这与我之前所说的不测试其他人的代码并不矛盾，因为我是编写模型的人。我想非常确定我的模型是正确的。
mock_arduino.cpp的源代码，其中包含与Arduino库提供的某些支持功能重复的代码：
#include <sys/timeb.h>
#include "mock_arduino.h"
timeb t_start;
unsigned long millis() {
timeb t_now;
ftime(&t_now);
return (t_now.time - t_start.time) * 1000 + (t_now.millitm - t_start.millitm);
}
void delay( unsigned long ms ) {
unsigned long start = millis();
while(millis() - start < ms){}
}
void initialize_mock_arduino() {
ftime(&t_start);
}
当我的代码将二进制数据写入硬件串行设备时，我使用以下模型来产生可读的输出。
fake_serial.h
#include <iostream>
class FakeSerial {
public:
void begin(unsigned long);
void end();
size_t write(const unsigned char*, size_t);
};
extern FakeSerial Serial;
fake_serial.cpp
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <iomanip>
#include "fake_serial.h"
void FakeSerial::begin(unsigned long speed) {
return;
}
void FakeSerial::end() {
return;
}
size_t FakeSerial::write( const unsigned char buf[], size_t size ) {
using namespace std;
ios_base::fmtflags oldFlags = cout.flags();
streamsize oldPrec = cout.precision();
char oldFill = cout.fill();
cout << "Serial::write: ";
cout << internal << setfill('0');
for( unsigned int i = 0; i < size; i++ ){
cout << setw(2) << hex << (unsigned int)buf[i] << " ";
}
cout << endl;
cout.flags(oldFlags);
cout.precision(oldPrec);
cout.fill(oldFill);
return size;
}
FakeSerial Serial;
最后是实际的测试程序：
#include "mock_arduino.h"
using namespace std;
void millis_test() {
unsigned long start = millis();
cout << "millis() test start: " << start << endl;
while( millis() - start < 10000 ) {
cout << millis() << endl;
sleep(1);
}
unsigned long end = millis();
cout << "End of test - duration: " << end - start << "ms" << endl;
}
void delay_test() {
unsigned long start = millis();
cout << "delay() test start: " << start << endl;
while( millis() - start < 10000 ) {
cout << millis() << endl;
delay(250);
}
unsigned long end = millis();
cout << "End of test - duration: " << end - start << "ms" << endl;
}
void run_tests() {
millis_test();
delay_test();
}
int main(int argc, char **argv){
initialize_mock_arduino();
run_tests();
}
这篇文章足够长，因此请参阅我在GitHub上的项目，以了解更多实际使用的测试案例。我将正在进行的工作放在master以外的分支中，因此也请检查这些分支以进行额外的测试。
我选择编写自己的轻量级测试例程，但也可以使用更强大的单元测试框架，例如CppUnit。