4、pytest入门与嵌入式适配：从基础用法到conftest.py妙用

说实话，我刚开始做嵌入式测试那会儿，用的还是自己手写的测试脚本。每次换一个项目，就得重新搭一套测试框架，累得够呛。后来接触到 pytest，才发现原来测试可以这么清爽。这一章，我就带你从零开始，把 pytest 搬进嵌入式项目里。

4.1 pytest 到底是个啥？

pytest 是 Python 生态里最流行的测试框架之一。它不像 unittest 那么啰嗦，也不像 nose 那么老旧。说白了，它就是一个让你用最少的代码写测试的工具。

它的核心优势就三点：

• 自动发现测试：你只要按约定命名文件和函数，pytest 自己就能找到它们
• 断言简单：直接用 Python 的 assert 就行，不用记一堆 assertEqual、assertTrue
• 插件生态丰富：覆盖率、参数化、并行执行，要啥有啥

4.2 pytest 基础用法：五分钟上手

先看一个最简单的例子。假设你要测试一个嵌入式设备上的加法函数：

# test_math.py
def test_add():
    result = add(1, 2)  # 假设这是从设备读取的结果
    assert result == 3

def test_add_negative():
    result = add(-1, -2)
    assert result == -3

在终端里运行 pytest test_math.py，它就会自动执行这两个测试。如果通过，你会看到绿色的点；如果失败，它会告诉你哪一行断言没通过。

嗯，这里要注意：pytest 默认会递归查找当前目录下所有 test_*.py 或 *_test.py 文件，然后执行里面所有 test_* 开头的函数。这个约定非常方便，你不用手动注册任何东西。

4.3 嵌入式项目里怎么配 pytest？

嵌入式测试和纯软件测试最大的区别在于：测试代码跑在 PC 上，但被测对象是嵌入式设备。所以我们需要一套桥接机制。

我一般会在项目根目录下建一个 tests/ 文件夹，结构如下：

project_root/
├── tests/
│   ├── conftest.py
│   ├── test_uart.py
│   ├── test_gpio.py
│   └── test_sensor.py
├── firmware/          # 嵌入式固件源码
├── tools/             # 上位机工具
└── pytest.ini         # pytest 配置文件

pytest.ini 文件长这样：

[pytest]
testpaths = tests
python_files = test_*.py
python_functions = test_*
markers =
    slow: 慢速测试，需要长时间运行
    hardware: 需要真实硬件连接
    unit: 纯软件单元测试，不需要硬件

为什么要加 markers？我在项目中遇到过这样的情况：有些测试需要连接真实硬件，有些只是模拟测试。用标记区分后，你可以只跑某类测试：

pytest -m "not hardware"   # 跳过需要硬件的测试
pytest -m "slow"           # 只跑慢速测试

4.4 conftest.py 的妙用

conftest.py 是 pytest 里最强大的文件之一。它就像一个全局配置中心，可以定义 fixture、钩子函数、自定义插件等。而且它是分层生效的——每个目录下的 conftest.py 只对该目录及其子目录生效。

我举个例子。在嵌入式测试中，最头疼的就是设备连接和资源管理。每次测试前要打开串口，测试完要关闭。用 conftest.py 可以完美解决：

# tests/conftest.py
import pytest
import serial

@pytest.fixture(scope="session")
def serial_port():
    """打开串口连接，整个测试会话只做一次"""
    port = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 115200, timeout=1)
    yield port
    port.close()

@pytest.fixture
def reset_device(serial_port):
    """每次测试前复位设备"""
    serial_port.write(b'reset\n')
    response = serial_port.readline()
    assert b'ready' in response
    yield

你看，serial_port 这个 fixture 用了 scope="session"，意思是整个测试过程只打开一次串口。而 reset_device 没有指定 scope，默认是 function，每个测试函数都会执行一次。

在测试文件里，你只需要这样用：

# tests/test_uart.py
def test_send_data(serial_port, reset_device):
    serial_port.write(b'hello')
    response = serial_port.readline()
    assert response == b'OK\n'

def test_receive_data(serial_port, reset_device):
    serial_port.write(b'read')
    response = serial_port.readline()
    assert len(response) > 0

fixture 的名字直接作为参数传入，pytest 会自动注入。这种依赖注入的方式，让测试代码变得非常干净。

4.5 conftest.py 的进阶用法

除了 fixture，conftest.py 还能做很多事。我挑几个嵌入式测试中常用的：

4.5.1 自定义命令行选项

有时候你需要指定串口号或波特率，硬编码在代码里太蠢了。可以在 conftest.py 里加自定义参数：

def pytest_addoption(parser):
    parser.addoption(
        "--port", action="store", default="/dev/ttyUSB0",
        help="指定串口设备路径"
    )
    parser.addoption(
        "--baud", action="store", type=int, default=115200,
        help="指定波特率"
    )

@pytest.fixture
def serial_port(request):
    port_name = request.config.getoption("--port")
    baud_rate = request.config.getoption("--baud")
    port = serial.Serial(port_name, baud_rate, timeout=1)
    yield port
    port.close()

运行的时候就可以这样：

pytest --port /dev/ttyUSB1 --baud 9600

4.5.2 自动跳过某些测试

如果设备没连上，跑测试只会浪费时间。可以在 conftest.py 里加一个自动检查：

def pytest_collection_modifyitems(config, items):
    """如果设备不在线，跳过所有 hardware 标记的测试"""
    try:
        ser = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 115200, timeout=0.5)
        ser.close()
    except serial.SerialException:
        skip_hardware = pytest.mark.skip(reason="硬件未连接")
        for item in items:
            if "hardware" in item.keywords:
                item.add_marker(skip_hardware)

这样一来，你不需要手动改任何测试代码。设备连上了就正常跑，没连上就自动跳过。我在项目中用这个模式，省了不少事。

4.6 知识结构总览

下面这张图总结了 pytest 在嵌入式测试中的核心脉络：

4.7 嵌入式测试的典型 fixture 清单

最后，我整理了一份嵌入式测试中常用的 fixture 清单，你可以直接拿来用：

fixture 名称	scope	作用	典型实现
serial_port	session	管理串口连接	pyserial 打开/关闭
tcp_client	session	管理 TCP 连接	socket 连接/断开
reset_device	function	每次测试前复位设备	发送复位指令并等待就绪
flash_firmware	session	烧录最新固件	调用烧录工具
log_collector	function	采集测试过程中的日志	读取串口或文件日志
test_data	function	生成测试数据	随机数或预设数据集