Unity（单元测试）在STM32上的移植与应用

概述

Unity Test是一个为C构建的单元测试框架。本文基于STM32F407为基础，完全使用STM32CubeIDE进行开发，移植和简单使用Unity。

单片机型号：STM32F407VET6

软件：STM32CubeIDE  Version: 1.14.1    Unity Version：2.6.0

一、配置stm32工程

新建工程，选择407芯片，生成工程后开始配置硬件，这里我们只使用了串口1，作为打印输出串口，按照图片设置，波特率等根据需要设置，这里我使用的默认值。

我习惯单独生成c和h文件。

保存生成代码。

在main.c文件中添加串口重定向函数

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
int __io_putchar(int ch)
{
    /* Implementation of __io_putchar */
	/* e.g. write a character to the UART1 and Loop until the end of transmission */
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFFFFFF);

    return ch;
}
int __io_getchar(void)
{
  /* Implementation of __io_getchar */
    char rxChar;

    // This loops in case of HAL timeout, but if an ok or error occurs, we continue
    while (HAL_UART_Receive(&huart1, (uint8_t *)&rxChar, 1, 0xFFFFFFFF) == HAL_TIMEOUT);

    return rxChar;
}
/* USER CODE END 0 */

此时理论上可以编译通过，并且printf好用。

二、下载unity源码

GitHub - ThrowTheSwitch/Unity: Simple Unit Testing for C

源码地址如上。

在工程根路径下创建Unity文件夹，并将unity源码中的src文件夹中的文件放到这个目录中。并将example文件夹中的unity_config.h也放到目录中。

在工程中右键并刷新

这时就会看到我们添加的文件夹了。

在工程上右键Properties，如下图步骤添加unity到includes目录中。

如上图，添加源文件到工程中参与编译。

此时就可以编译了，可以正常编译通过。

这里说一下配置文件，unity_config.h，如果使用的是stm32的cube，那么这个文件什么都不用写，如果使用的是其他mcu或者编译器，需要详细阅读并进行相关的宏定义。

三、测试程序

下面我先简单翻译一下github上的readme。

基本有效性测试

TEST_ASSERT_TRUE(condition)
如果条件结果为 false，则失败
TEST_ASSERT_FALSE(condition)
如果条件结果为 true，则失败
TEST_ASSERT(condition)
另一种方式TEST_ASSERT_TRUE
TEST_ASSERT_UNLESS(condition)
另一种方式TEST_ASSERT_FALSE
TEST_FAIL()
TEST_FAIL_MESSAGE(message)
此测试会自动标记为失败。 输出消息，说明原因。

数值断言：整数

TEST_ASSERT_EQUAL_INT(expected, actual)
TEST_ASSERT_EQUAL_INT8(expected, actual)
TEST_ASSERT_EQUAL_INT16(expected, actual)
TEST_ASSERT_EQUAL_INT32(expected, actual)
TEST_ASSERT_EQUAL_INT64(expected, actual)
比较两个整数是否相等，并将错误显示为有符号整数。 将根据您的自然整数大小执行强制转换， 当您需要指定确切的大小时，您可以使用特定版本。
TEST_ASSERT_EQUAL_UINT(expected, actual)
TEST_ASSERT_EQUAL_UINT8(expected, actual)
TEST_ASSERT_EQUAL_UINT16(expected, actual)
TEST_ASSERT_EQUAL_UINT32(expected, actual)
TEST_ASSERT_EQUAL_UINT64(expected, actual)
比较两个整数是否相等，并将错误显示为无符号整数。 与 INT 一样，也有不同大小的变体。
TEST_ASSERT_EQUAL_HEX(expected, actual)
TEST_ASSERT_EQUAL_HEX8(expected, actual)
TEST_ASSERT_EQUAL_HEX16(expected, actual)
TEST_ASSERT_EQUAL_HEX32(expected, actual)
TEST_ASSERT_EQUAL_HEX64(expected, actual)
比较两个整数是否相等，并将错误显示为十六进制。与其他整数比较一样，您可以指定大小。。。这里的大小也将影响所示出的半字节的数量（例如，将示出4个半字节）。
TEST_ASSERT_EQUAL(expected, actual)
另一种TEST_ASSERT_EQUAL_INT的方式
TEST_ASSERT_INT_WITHIN(delta, expected, actual)
断言实际值在预期值的正负增量范围内。 这也具有特定尺寸的变体。
TEST_ASSERT_GREATER_THAN(threshold, actual)
断言实际值大于阈值。 这也具有特定尺寸的变体。
TEST_ASSERT_LESS_THAN(threshold, actual)
断言实际值小于阈值。 这也具有特定尺寸的变体。

数 组

_ARRAY
您可以附加到这些宏中的任何一个，以进行该类型的数组比较。在这里，您需要更加关心被检查值的实际大小。您还将指定一个额外的参数，即要比较的元素数。例如：_ARRAY
TEST_ASSERT_EQUAL_HEX8_ARRAY(expected, actual, elements)
_EACH_EQUAL
另一个数组比较选项是检查数组的每个元素是否等于单个期望值。 为此，请指定 EACH_EQUAL 宏。 例如：
TEST_ASSERT_EACH_EQUAL_INT32(expected, actual, elements)

数值断言：按位

TEST_ASSERT_BITS(mask, expected, actual)
使用整数掩码指定应在另外两个整数之间比较哪些位。 比较掩码中的高位，忽略低位。

TEST_ASSERT_BITS_HIGH(mask, actual)
使用整数掩码指定应检查哪些位以确定它们是否全部设置为高电平。 比较掩码中的高位，忽略低位。

TEST_ASSERT_BITS_LOW(mask, actual)
使用整数掩码指定应检查哪些位以确定它们是否全部设置为低电平。 比较掩码中的高位，忽略低位。

TEST_ASSERT_BIT_HIGH(bit, actual)
测试单个位并验证它是否为高电平。 对于 32 位整数，该位指定为 0-31。

TEST_ASSERT_BIT_LOW(bit, actual)
测试单个位并验证它是否为低电平。 对于 32 位整数，该位指定为 0-31。

数值断言：浮点数

TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(delta, expected, actual)
TEST_ASSERT_DOUBLE_WITHIN(delta, expected, actual)
断言实际值在预期值的正负增量范围内。

TEST_ASSERT_FLOAT_NOT_WITHIN(delta, expected, actual)
TEST_ASSERT_DOUBLE_NOT_WITHIN(delta, expected, actual)
断言实际值不在预期值的正负增量范围内。

TEST_ASSERT_EQUAL_FLOAT(expected, actual)
TEST_ASSERT_EQUAL_DOUBLE(expected, actual)
断言两个浮点值在预期值的一小部分 % 增量内“相等”。

TEST_ASSERT_NOT_EQUAL_FLOAT(expected, actual)
TEST_ASSERT_NOT_EQUAL_DOUBLE(expected, actual)
断言两个浮点值在期望值的一小部分 % 增量内不“相等”。

TEST_ASSERT_LESS_THAN_FLOAT(threshold, actual)
TEST_ASSERT_LESS_THAN_DOUBLE(threshold, actual)
TEST_ASSERT_GREATER_THAN_FLOAT(threshold, actual)
TEST_ASSERT_GREATER_THAN_DOUBLE(threshold, actual)
断言实际值小于或大于阈值。

也有和变化。 它们遵循与以下相同的平等规则： 如果这两个值在预期值的一小部分 % 增量范围内，则断言将通过。LESS_OR_EQUALGREATER_OR_EQUALTEST_ASSERT_EQUAL_FLOATTEST_ASSERT_EQUAL_DOUBLE

字符串断言

TEST_ASSERT_EQUAL_STRING(expected, actual)
比较两个以 null 结尾的字符串。 如果任何字符不同或长度不同，则失败。

TEST_ASSERT_EQUAL_STRING_LEN(expected, actual, len)
比较两个字符串。 如果任何字符不同，则失败，在 len 字符之后停止比较。

TEST_ASSERT_EQUAL_STRING_MESSAGE(expected, actual, message)
比较两个以 null 结尾的字符串。 如果任何字符不同或长度不同，则失败。 失败时输出自定义消息。

TEST_ASSERT_EQUAL_STRING_LEN_MESSAGE(expected, actual, len, message)
比较两个字符串。 如果任何字符不同，则失败，在 len 字符之后停止比较。 失败时输出自定义消息。

指针断言

大多数指针操作只需使用上面的整数比较即可执行。 但是，为了清楚起见，添加了几个特殊情况。

TEST_ASSERT_NULL(pointer)
如果指针不等于 NULL 则失败

TEST_ASSERT_NOT_NULL(pointer)
如果指针等于 NULL 则失败

内存断言

TEST_ASSERT_EQUAL_MEMORY(expected, actual, len)
比较两个内存块。 对于不能被强制执行为标准类型的类型来说，这是一个很好的通用断言...... 但是，由于它是内存比较，因此您必须小心数据类型被封装。

我们在工程Unity文件夹中创建test_unity.c文件，用于填写unity测试程序，我们先定义测试函数

/*
 * test_unity.c
 *
 *  Created on: Feb 14, 2024
 *      Author: Administrator
 */

#include "unity.h"


void test_unity(void)
{

}

并且将void test_unity(void)函数添加到main.h中

/* USER CODE BEGIN EFP */
void test_unity(void);
/* USER CODE END EFP */

然后在main.c中调用 test_unity函数。

  /* USER CODE BEGIN 2 */
  test_unity();
  /* USER CODE END 2 */

这时候编译是可以通过的。

我们接下来开始编写测试函数。

/*
 * test_unity.c
 *
 *  Created on: Feb 14, 2024
 *      Author: Administrator
 */

#include "unity.h"
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

bool IsTrue(bool in)
{
	return in;
}


void testFunc(void)
{
	TEST_ASSERT_TRUE(IsTrue(true));
	TEST_ASSERT_TRUE(IsTrue(false));
}

void test_unity(void)
{
	printf("\r\n*****hello unity*******\r\n");
	RUN_TEST(testFunc);
	UNITY_END();
}

这个时候再编译就会报错

因为我们有两个函数未实现，

/*
 * test_unity.c
 *
 *  Created on: Feb 14, 2024
 *      Author: Administrator
 */

#include "unity.h"
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

void setUp(void)
{
}

void tearDown(void)
{
}

bool IsTrue(bool in)
{
	return in;
}


void testFunc(void)
{
	TEST_ASSERT_TRUE(IsTrue(true));
	TEST_ASSERT_TRUE(IsTrue(false));
}

void test_unity(void)
{
	printf("\r\n*****hello unity*******\r\n");
	RUN_TEST(testFunc);
	UNITY_END();
}

这时候我们就可以编译过了。

用例的初始化：setUp()
用例的释放：tearDown()
这俩分别是在每个case之前和之后都会运行一次。
setUp() 方法用于用例的初始化，比如在执行测试用例之前进行的变量定义、初始化等。
tearDown() 方法则用于用例的释放，比如测试后的清理工作，比如数据还原、资源释放等。

运行输出如下：

符合预期，我们再写几个，完善一下测试程序。

/*
 * test_unity.c
 *
 *  Created on: Feb 14, 2024
 *      Author: Administrator
 */

#include "unity.h"
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

void setUp(void)
{
}

void tearDown(void)
{
}

bool IsTrue(bool in)
{
	return in;
}


void testBoolPassFunc(void)
{
	TEST_ASSERT_TRUE(IsTrue(true));
}

void testBoolFailFunc(void)
{
	TEST_ASSERT_TRUE(IsTrue(false));
}

void testIntFunc(void)
{
	TEST_ASSERT_EQUAL_INT(1,1);
	uint8_t v = 10;
	TEST_ASSERT_EQUAL_INT(10, v);
}

void testArrayPassFunc(void)
{
	uint8_t a[3] = {1,2,3};
	uint8_t b[3] = {1,2,3};
	TEST_ASSERT_EQUAL_HEX8_ARRAY(a, b, 3);
}

void testArrayFailFunc(void)
{
	uint8_t a[3] = {1,2,3};
	uint8_t b[3] = {1,2,4};
	TEST_ASSERT_EQUAL_HEX8_ARRAY(a, b, 3);
}

void testBitsFunc(void)
{
	TEST_ASSERT_BITS(0xF0, 0x35, 0x34);
}

void testFloatPassFunc(void)
{
	// 这些断言验证actual参数处于expected参数的+/-delta之间。
	TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(0.4, 1.2, 1.5);
}

void testFloatFailFunc(void)
{
	// 这些断言验证actual参数处于expected参数的+/-delta之间。
	TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(0.2, 1.2, 1.5);
}

void testStringFunc(void)
{
	char *s = "hello unity";
	TEST_ASSERT_EQUAL_STRING(s, "hello unity");
}

void testStringMessageFunc(void)
{
	char *s = "hello unity";
	TEST_ASSERT_EQUAL_STRING_MESSAGE(s, "hello unity!", "I'm a message!");
}

void test_unity(void)
{
	printf("\r\n*****hello unity*******\r\n");
	RUN_TEST(testBoolPassFunc);
	RUN_TEST(testBoolFailFunc);
	RUN_TEST(testIntFunc);
	RUN_TEST(testArrayPassFunc);
	RUN_TEST(testArrayFailFunc);
	RUN_TEST(testBitsFunc);
	RUN_TEST(testFloatPassFunc);
	RUN_TEST(testFloatFailFunc);
	RUN_TEST(testStringFunc);
	RUN_TEST(testStringMessageFunc);
	UNITY_END();
}

当我们把失败的case都去掉后。

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