第 20 篇：搭建集成测试基础框架 + 模拟器闭环测试
下面我们将一步一步详细完成集成测试基础框架搭建 ，并实现模拟器闭环测试（串口收到数据 → 协议解析 → VirtualDevice 状态更新 → 可选返回响应）。
目标：
- 不依赖真实串口硬件
- 使用 mock 完全控制输入/输出
- 验证 Pelco-D/P 命令到达 VirtualDevice 后状态是否正确变化
- 为后续宏 → 串口 → 模拟器链路打基础
20.1 项目结构调整（添加 integration 目录）
在项目根目录下创建以下结构（如果还没有）：
KBD300A/
├── core/
│ ├── protocol/
│ ├── macro/
│ ├── serial/
│ ├── simulator/
│ └── ...
├── ui/
├── config/
├── resources/
├── tests/ ← 新建
│ ├── unit/ ← 已有的单元测试
│ ├── integration/ ← 集成测试放这里
│ │ ├── test_simulator_loop.py
│ │ ├── test_macro_to_serial.py
│ │ └── ...
│ ├── conftest.py ← 全局 fixture
│ └── test_data/ ← 测试用 Pelco 命令样本
└── requirements-dev.txt ← 测试依赖requirements-dev.txt（安装这些包，Python 3.7 兼容）：
pytest==6.2.5
pytest-mock==3.6.1
pytest-qt==4.0.2 # 如果涉及 Qt 信号等待
coverage==5.5 # 可选，覆盖率统计安装：
bash
pip install -r requirements-dev.txt20.2 创建 conftest.py（全局 fixture）
tests/conftest.py
python
# tests/conftest.py
import pytest
from unittest.mock import MagicMock
from core.simulator.virtual_device import VirtualDevice
from core.protocol import get_protocol
from core.serial.manager import SerialManager
@pytest.fixture
def virtual_device():
"""每个测试一个干净的虚拟设备"""
return VirtualDevice(cam_id=1)
@pytest.fixture
def mock_serial():
"""模拟 serial.Serial 对象"""
mock_ser = MagicMock()
mock_ser.is_open = True
mock_ser.in_waiting = 0
mock_ser.read.side_effect = lambda size: b"" # 默认返回空
mock_ser.write = MagicMock()
return mock_ser
@pytest.fixture
def mock_serial_manager(mock_serial):
"""模拟 SerialManager，注入 mock 串口"""
manager = SerialManager(port="COMfake", baud=9600, protocol="D")
manager._ser = mock_serial # 直接替换底层串口
manager.is_open = True
return manager
@pytest.fixture
def pelco_d_protocol(mock_serial_manager):
"""Pelco-D 协议实例"""
return get_protocol(mock_serial_manager, "D")
@pytest.fixture
def pelco_p_protocol(mock_serial_manager):
"""Pelco-P 协议实例"""
return get_protocol(mock_serial_manager, "P")20.3 准备测试数据（Pelco 命令样本）
在 tests/test_data/pelco_commands.json 中保存一些典型命令（方便复用）：
json
{
"pelco_d": {
"ptz_right_fast": {
"bytes": "FF0100001020004F",
"description": "地址1，右转速度32",
"expected_pan": 32.0
},
"call_preset_5": {
"bytes": "FF010000071F0067",
"description": "调用预置位5",
"preset_id": 5
},
"aux_on_2": {
"bytes": "FF0100000B02000E",
"description": "AUX2 开"
}
},
"pelco_p": {
"ptz_up_medium": {
"bytes": "A0010008100800AF",
"description": "地址1，上仰速度8"
}
}
}加载方式示例：
python
import json
from pathlib import Path
TEST_DATA = json.loads(Path("tests/test_data/pelco_commands.json").read_text())20.4 实现模拟器闭环测试（核心文件）
tests/integration/test_simulator_loop.py
python
# tests/integration/test_simulator_loop.py
import pytest
import time
from unittest.mock import call
from core.serial.worker import SerialWorker
from core.protocol.pelco_d import PelcoDProtocol
from core.simulator.virtual_device import VirtualDevice
from tests.conftest import mock_serial_manager # 如果需要
def load_command_hex(hex_str):
"""将 hex 字符串转为 bytes"""
return bytes.fromhex(hex_str)
@pytest.mark.integration
def test_pelco_d_ptz_command_updates_virtual_device(virtual_device, mock_serial, pelco_d_protocol):
"""
测试：收到 Pelco-D 右转命令 → VirtualDevice pan 角度增加
"""
# 准备输入：右转速度 32 的命令
cmd_hex = "FF 01 00 00 20 00 21" # 校验和 0x21 = 1+0+0+32+0
cmd_bytes = load_command_hex(cmd_hex.replace(" ", ""))
# 模拟 SerialWorker 收到数据（直接注入 buffer）
worker = SerialWorker(port="COMfake", baud=9600, protocol="D")
worker._ser = mock_serial
worker._buffer = bytearray(cmd_bytes)
# 关键：注入 VirtualDevice 到协议层（需要小改 protocol 代码支持）
# 临时方案：在测试中 monkey-patch 或直接调用 process
pelco_d_protocol.virtual_device = virtual_device # 假设已添加属性
# 模拟一次数据处理（实际项目中可调用 worker._process_buffer()）
parsed = pelco_d_protocol.parse_response(cmd_bytes)
# 或者更真实：模拟 worker 处理流程
worker._buffer.extend(cmd_bytes)
worker._process_buffer() # 如果 _process_buffer 是 public 或可访问
# 检查 VirtualDevice 状态
status = virtual_device.get_status_dict()
assert "pan" in status
pan_value = float(status["pan"].rstrip("°"))
assert pan_value > 0, "右转命令应使 pan 角度增加"
# 可选：验证具体角度（根据 VirtualDevice 内部实现比例）
# 假设 VirtualDevice 将 speed 32 映射为 +32 度
assert abs(pan_value - 32.0) < 5.0, f"预期 pan ≈32，实际 {pan_value}"
@pytest.mark.integration
def test_pelco_d_call_preset_triggers_action(virtual_device, mock_serial, pelco_d_protocol):
"""测试调用预置位命令是否触发 VirtualDevice 相应逻辑"""
cmd_hex = "FF 01 00 00 07 05 0D" # 调用预置位 5，校验和 1+0+0+7+5=13=0x0D
cmd_bytes = load_command_hex(cmd_hex.replace(" ", ""))
# 注入
pelco_d_protocol.virtual_device = virtual_device
# 处理命令
worker = SerialWorker(port="COMfake", baud=9600, protocol="D")
worker._ser = mock_serial
worker._buffer = bytearray(cmd_bytes)
worker._process_buffer() # 或直接调用协议 parse
# 假设 VirtualDevice 在 process_command 中记录 preset 调用
# 你可以添加断言，例如检查日志或状态
# 或者临时添加一个调用计数器属性到 VirtualDevice
assert hasattr(virtual_device, "last_preset_called")
assert virtual_device.last_preset_called == 5
@pytest.mark.integration
def test_pelco_p_aux_on_updates_aux_state(virtual_device, mock_serial):
"""Pelco-P 打开 AUX2 测试"""
cmd_hex = "A0 01 00 0B 02 00 0E AF" # AUX2 ON
cmd_bytes = load_command_hex(cmd_hex.replace(" ", ""))
protocol = PelcoDProtocol(mock_serial) # 改用 P 协议
protocol.virtual_device = virtual_device
# 处理
parsed = protocol._parse_response(cmd_bytes)
assert parsed.get("type") == "aux"
assert parsed.get("aux_id") == 2
assert parsed.get("state") == "on"
# 验证虚拟设备状态
assert virtual_device.aux_states[2] is True20.5 小幅修改生产代码以便测试
在 core/simulator/virtual_device.py 中添加：
python
class VirtualDevice:
def __init__(self, cam_id: int = 1):
...
self.last_preset_called = None # 测试用
def process_command(self, data: bytes) -> Optional[bytes]:
parsed = parse_pelco_packet(data)
if parsed.get("type") == "preset" and parsed.get("operation") == "call":
self.last_preset_called = parsed.get("preset_id")
# ... 原有逻辑在 core/protocol/base.py 或具体协议类中添加：
python
class ProtocolBase(ABC):
def __init__(self, serial_mgr):
self.serial_mgr = serial_mgr
self.virtual_device = None # 测试时注入20.6 运行测试
bash
# 在项目根目录执行
pytest tests/integration/ -v --tb=short
# 只跑模拟器闭环测试
pytest tests/integration/test_simulator_loop.py -v
# 带覆盖率
pytest --cov=core --cov-report=html tests/integration/👉上一篇 ：pytest集成测试（serial + protocol + macro）
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