esp-idf/docs/zh_CN/contribute/esp-idf-tests-with-pytest.rst

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ESP-IDF pytest 指南
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:link_to_translation:`en:[English]`

ESP-IDF 有多种类型的测试需在 ESP 芯片上执行（即 **目标测试**）。目标测试通常作为 IDF 测试项目（即 **测试应用程序**）的一部分进行编译，在这个过程中，测试应用程序和其他标准 IDF 项目遵循同样的构建、烧录和监控流程。

通常，目标测试需要连接一台主机（如个人电脑），负责触发特定的测试用例、提供测试数据、检查测试结果。

ESP-IDF 在主机端使用 pytest 框架（以及一些 pytest 插件）来自动进行目标测试。本文档介绍 ESP-IDF 中的 pytest，并介绍以下内容：

1. ESP-IDF 目标测试的常见概念。
2. 将 pytest 框架应用于 Python 测试脚本，进行自动化目标测试。
3. ESP-IDF CI (Continuous Integration) 板载测试流程。
4. 使用 pytest 在本地执行目标测试。
5. pytest 的使用技巧。

.. note::

    ESP-IDF 默认使用以下插件：

    - `pytest-embedded <https://github.com/espressif/pytest-embedded>`__ 和默认服务 ``esp,idf``
    - `pytest-rerunfailures <https://github.com/pytest-dev/pytest-rerunfailures>`__
    - `pytest-ignore-test-results <https://github.com/espressif/pytest-ignore-test-results>`__

    本文档介绍的所有概念和用法都基于 ESP-IDF 的默认配置，并非都适用于原生 pytest。

.. important::

    本指南专门面向 ESP-IDF 贡献者。一些概念（如自定义标记）可能不直接适用于使用 ESP-IDF SDK 的个人项目。要在个人项目中运行 pytest-embedded，请参阅 `pytest-embedded 文档 <https://docs.espressif.com/projects/pytest-embedded>`__ 和 `提供的示例 <https://github.com/espressif/pytest-embedded/tree/main/examples/esp-idf>`__。

安装
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所有依赖项都可以通过执行 ESP-IDF 安装脚本 ``--enable-pytest`` 进行安装：

.. code-block:: bash

    $ install.sh --enable-pytest

上面的脚本已预先实现了一些机制，以确保所有安装过程顺利进行。如果您在安装过程中遇到任何问题，请在 `GitHub Issue 版块 <https://github.com/espressif/esp-idf/issues>`__ 上提交问题说明。

常见概念
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**测试应用程序** 是一组二进制文件，从一个 IDF 项目构建，用于测试项目的特定功能。测试应用程序通常位于 ``${IDF_PATH}/examples``，``${IDF_PATH}/tools/test_apps``，和 ``${IDF_PATH}/components/<COMPONENT_NAME>/test_apps``。

**测试设备 (DUT)** 是指一组连接到主机（例如 PC）的 ESP 芯片。主机负责将应用程序烧录到 DUT 上，触发测试用例，并检查测试结果。

一个包含 pytest 脚本的典型 ESP-IDF 项目通常具有以下结构：

.. code-block:: text

    .
    └── my_app/
        ├── main/
        │   └── ...
        ├── CMakeLists.txt
        └── pytest_foo.py

有时，对于一些多 DUT 测试，一个测试用例需要多个测试应用程序。在这种情况下，测试应用程序的文件夹结构如下所示：

.. code-block:: text

    .
    ├── my_app_foo/
    │   ├── main/
    │   │   └── ...
    │   └── CMakeLists.txt
    ├── my_app_bar/
    │   ├── main/
    │   │   └── ...
    │   └── CMakeLists.txt
    └── pytest_foo_bar.py

在 ESP-IDF 中使用 pytest
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单个 DUT 测试用例
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入门教程
^^^^^^^^^^^^^^^

.. code-block:: python

    @pytest.mark.esp32
    @pytest.mark.esp32s2
    @pytest.mark.generic
    def test_hello_world(dut) -> None:
        dut.expect('Hello world!')

这是一个简单的测试脚本，可以与入门示例 :example:`get-started/hello_world` 一起运行。

前两行是目标标记：

* ``@pytest.mark.esp32`` 是一个标记，表示此测试用例应在 ESP32 上运行。
* ``@pytest.mark.esp32s2`` 是一个标记，表示此测试用例应在 ESP32-S2 上运行。

.. note::

    如果测试用例可以在 ESP-IDF 官方支持的所有目标芯片上运行，调用 ``idf.py --list-targets`` 获取更多详情，可以使用特殊的标记 ``supported_targets`` 来在一行中应用所有目标。

    也支持 ``preview_targets`` 和 ``all_targets`` 作为特殊的目标标记，调用 ``idf.py --list-targets --preview`` 获取包括预览目标的完整目标列表。

环境标记：

* ``@pytest.mark.generic`` 标记表示此测试用例应在 generic 板类型上运行。

.. note::

    有关环境标记的详细解释，请参阅 :idf_file:`ENV_MARKERS 定义 <tools/ci/idf_pytest/constants.py>`。

关于测试函数，使用了一个 ``dut`` fixture。在单一 DUT 测试用例中，``dut`` fixture 是 ``IdfDut`` 类的一个实例，对于多个 DUT 测试用例，它是 ``IdfDut`` 实例的一个元组。有关 ``IdfDut`` 类的更多详细信息，请参阅 `pytest-embedded IdfDut API 参考 <https://docs.espressif.com/projects/pytest-embedded/en/latest/api.html#pytest_embedded_idf.dut.IdfDut>`__。

使用不同的 sdkconfig 文件运行相同的应用程序
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

某些测试用例可能需要使用不同的 sdkconfig 文件运行相同的应用程序。与 sdkconfig 相关概念的详细文档，请参阅 `idf-build-apps 文档 <https://docs.espressif.com/projects/idf-build-apps/en/latest/find_build.html>`__。

以下是一个简单的示例，演示了如何使用不同的 sdkconfig 文件运行相同的应用程序。假设我们有以下文件夹结构：

.. code-block:: text

    .
    └── my_app/
        ├── main/
        │   └── ...
        ├── CMakeLists.txt
        ├── sdkconfig.ci.foo
        ├── sdkconfig.ci.bar
        └── pytest_foo.py

如果测试用例需要使用这两个 sdkconfig 文件运行所有支持的目标芯片，您可以使用以下代码：

.. code-block:: python

    @pytest.mark.esp32
    @pytest.mark.esp32s2
    @pytest.mark.parametrize('config', [    # <-- parameterize the sdkconfig file
        'foo',                              # <-- run with sdkconfig.ci.foo
        'bar',                              # <-- run with sdkconfig.ci.bar
    ], indirect=True)                       # <-- `indirect=True` is required, indicates this param is pre-calculated before other fixtures
    def test_foo_bar(dut, config) -> None:
        if config == 'foo':
          dut.expect('This is from sdkconfig.ci.foo')
        elif config == 'bar':
          dut.expect('This is from sdkconfig.ci.bar')

所有标记将一并影响测试用例。总体而言，此测试函数将被复制为 4 个测试用例：

- ``test_foo_bar`` 使用 esp32 目标芯片，将 sdkconfig.ci.foo 作为 sdkconfig 文件
- ``test_foo_bar`` 使用 esp32 目标芯片，将 sdkconfig.ci.bar 作为 sdkconfig 文件
- ``test_foo_bar`` 使用 esp32s2 目标芯片，将 sdkconfig.ci.foo 作为 sdkconfig 文件
- ``test_foo_bar`` 使用 esp32s2 目标芯片，将 sdkconfig.ci.bar 作为 sdkconfig 文件

有时在测试脚本或日志文件中，可能会看到以下格式：

- ``esp32.foo.test_foo_bar``
- ``esp32.bar.test_foo_bar``
- ``esp32s2.foo.test_foo_bar``
- ``esp32s2.bar.test_foo_bar``

这种格式为 **测试用例 ID**。测试用例 ID 应被视为测试用例的唯一标识符。它由以下部分组成：

- ``esp32``：目标名称
- ``foo``：配置名称
- ``test_foo_bar``：测试函数名称

测试用例 ID 用于在 JUnit 报告中标识测试用例。

.. note::

    几乎所有 pytest-embedded 的 CLI 选项都支持参数化。要查看所有支持的 CLI 选项，您可以运行 ``pytest --help`` 命令，并检查 ``embedded-...`` 部分以查看普通 pytest-embedded 选项，以及 ``idf`` 部分以查看 ESP-IDF 特定选项。

.. note::

    目标标记，例如 ``@pytest.mark.esp32`` 和 ``@pytest.mark.esp32s2``，是参数化的一种语法糖。它们被定义为：

    .. code-block:: python

        @pytest.mark.parametrize('target', [
            'esp32',
            'esp32s2',
        ], indirect=True)

使用不同的 sdkconfig 文件运行相同的应用程序，支持不同的目标芯片
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

对于某些测试用例，可能需要使用不同的 sdkconfig 文件运行相同的应用程序。这些 sdkconfig 文件支持不同的目标芯片。可以使用 ``pytest.param`` 来实现。使用与上文相同的文件夹结构。

.. code-block:: python

    @pytest.mark.parametrize('config', [
        pytest.param('foo', marks=[pytest.mark.esp32]),
        pytest.param('bar', marks=[pytest.mark.esp32s2]),
    ], indirect=True)

此时，这个测试函数将被复制为 2 个测试用例（测试用例 ID）：

* ``esp32.foo.test_foo_bar``
* ``esp32s2.bar.test_foo_bar``

测试串行输出
^^^^^^^^^^^^^^^^

为确保测试在目标芯片上顺利执行，测试脚本可使用 ``dut.expect()`` 函数来测试目标芯片上的串行输出：

.. code-block:: python

    def test_hello_world(dut) -> None:
        dut.expect('\d+')  # <-- `expect`ing from a regex
        dut.expect_exact('Hello world!')  # <-- `expect_exact`ly the string

在执行 ``dut.expect(...)`` 时，首先会将预期字符串编译成正则表达式用于搜索串行输出结果，直到找到与该编译后的正则表达式匹配的结果或运行超时。

如果预期字符串中包含正则表达式关键字（如括号或方括号），则需格外注意。或者，也可以使用 ``dut.expect_exact(...)``，它会尝试直接匹配字符串，而不将其转换为正则表达式。

如需了解关于 ``expect`` 函数类型的更多信息，请参考 `pytest-embedded 辅助文档 <https://docs.espressif.com/projects/pytest-embedded/en/latest/expecting.html>`__。

多个 DUT 的测试用例
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用同一应用程序进行多个 DUT 测试
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

有时，一个测试可能涉及多个目标芯片运行同一测试程序。在这种情况下，可以使用 ``count`` 将想要进行测试的 DUT 数量参数化。

.. code-block:: python

    @pytest.mark.parametrize('count', [
        2,
    ], indirect=True)
    @pytest.mark.parametrize('target', [
      'esp32|esp32s2',
      'esp32s3',
    ], indirect=True)
    def test_hello_world(dut) -> None:
        dut[0].expect('Hello world!')
        dut[1].expect('Hello world!')

所有参数化项中的 ``|`` 符号用于分隔每个 DUT 的设置。在这个例子中，以下芯片将用于测试：

* esp32, esp32s2
* esp32s3, esp32s3

将参数 ``count`` 设置为 2 后，所有 fixture 都会改为元组。

.. important::

    ``count`` 对于多个 DUT 测试是必需的。

.. note::

    有关详细的多个 DUT 参数化文档，请参阅 `pytest-embedded Multi-DUT 文档 <https://docs.espressif.com/projects/pytest-embedded/en/latest/key_concepts.html#multi-duts>`__。

.. warning::

    在一些测试脚本中，您可能会看到目标标记，如 ``@pytest.mark.esp32`` 和 ``@pytest.mark.esp32s2`` 用于多个 DUT 测试用例。这些脚本已被弃用，应该替换为 ``target`` 参数化。

    例如，

    .. code-block:: python

        @pytest.mark.esp32
        @pytest.mark.esp32s2
        @pytest.mark.parametrize('count', [
            2,
        ], indirect=True)
        def test_hello_world(dut) -> None:
            dut[0].expect('Hello world!')
            dut[1].expect('Hello world!')

    应该改为：

    .. code-block:: python

        @pytest.mark.parametrize('count', [
            2,
        ], indirect=True)
        @pytest.mark.parametrize('target', [
            'esp32',
            'esp32s2',
        ], indirect=True)
        def test_hello_world(dut) -> None:
            dut[0].expect('Hello world!')
            dut[1].expect('Hello world!')

    这有助于避免多个 DUT 测试用例在运行不同目标芯片时造成歧义。

用不同应用程序和目标芯片进行多目标测试
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

在某些情况下，一个测试可能涉及多个目标芯片运行不同的测试应用程序（例如，将不同的目标用作主节点和从节点）。通常在 ESP-IDF 中，文件夹结构会是这样的：

.. code-block:: text

    .
    ├── master/
    │   ├── main/
    │   │   └── ...
    │   └── CMakeLists.txt
    ├── slave/
    │   ├── main/
    │   │   └── ...
    │   └── CMakeLists.txt
    └── pytest_master_slave.py

在这种情况下，可以将测试应用程序的路径 ``app_path`` 作为参数提供给测试用例。

.. code-block:: python

      @pytest.mark.multi_dut_generic
      @pytest.mark.parametrize('count', [
          2,
      ], indirect=True)
      @pytest.mark.parametrize('app_path, target', [
          (f'{os.path.join(os.path.dirname(__file__), "master")}|{os.path.join(os.path.dirname(__file__), "slave")}', 'esp32|esp32s2'),
          (f'{os.path.join(os.path.dirname(__file__), "master")}|{os.path.join(os.path.dirname(__file__), "slave")}', 'esp32s2|esp32'),
      ], indirect=True)
      def test_master_slave(dut) -> None:
          master = dut[0]
          slave = dut[1]

          master.write('Hello world!')
          slave.expect_exact('Hello world!')

.. note::

    当两个项作为参数时，比如 ``app_path, target`` 项，应确保将一个元组列表传递给 ``parametrize`` 装饰器。每个元组应包含每个项的值。

此测试用例会被复制为 2 个测试用例：

* dut-0, ESP32 运行 ``master`` 应用程序, dut-1, ESP32-S2 运行 ``slave`` 应用程序
* dut-0, ESP32-S2 运行 ``master`` 应用程序, dut-1, ESP32运行 ``slave`` 应用程序

运行 Unity 测试用例
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使用 `Unity 测试框架 <https://github.com/ThrowTheSwitch/Unity>`__ 进行单元测试。共有三种测试用例（ `Unity 测试框架 <https://github.com/ThrowTheSwitch/Unity>`__）：

* 普通测试用例（单个 DUT）
* 多阶段测试用例（单个 DUT）
* 多设备测试用例（多个 DUT）

以下代码即可执行所有的单个 DUT 测试用例，包括普通测试用例和多阶段测试用例：

.. code-block:: python

    def test_unity_single_dut(dut: IdfDut):
        dut.run_all_single_board_cases()

此代码将跳过所有 tag 为 ``[ignore]`` 的测试用例。

如需按组执行测试用例，可运行：

.. code-block:: python

    def test_unity_single_dut(dut: IdfDut):
        dut.run_all_single_board_cases(group='psram')

此代码会触发模块包含 ``[psram]`` tag 的所有测试用例。

如需除了某个特定组之外执行测试用例，可运行：

.. code-block:: python

    def test_unity_single_dut(dut: IdfDut):
        dut.run_all_single_board_cases(group='!psram')

此代码会触发模块包含 ``[psram]`` tag 以外的所有测试用例。

如需按特定属性执行测试用例，可运行：

.. code-block:: python

  def test_rtc_xtal32k(dut: Dut) -> None:
      dut.run_all_single_board_cases(attributes={'test_env': 'xtal32k'})

这此代码会触发模块包含具有属性 ``test_env`` 等于 ``xtal32k`` 的测试用例。

如需按特定名称执行测试用例，可运行：

.. code-block:: python

  def test_dut_run_all_single_board_cases(dut):
      dut.run_all_single_board_cases(name=["normal_case1", "multiple_stages_test"])

这此代码会触发模块包含具有 ``normal_case1`` 和 ``multiple_stages_test`` 名称的测试用例。

我们的 ``case_tester`` 夹具让执行各种测试用例更加简便。例如：

.. code-block:: python

    def test_unity_single_dut(case_tester):
        case_tester.run_all_normal_cases()       # to run all normal test cases
        case_tester.run_all_multi_dev_cases()    # to run all multi-device test cases
        case_tester.run_all_multi_stage_cases()  # to run all multi-stage test cases

有关可用函数的完整列表，请参阅 `pytest-embedded case_tester API 参考 <https://docs.espressif.com/projects/pytest-embedded/en/latest/api.html#pytest_embedded_idf.unity_tester.CaseTester>`__。

在 CI 中执行板载测试
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CI 的工作流程如下所示：

.. blockdiag::
    :caption: 目标测试子流水线工作流程
    :align: center

    blockdiag child-pipeline-workflow {
        default_group_color = lightgray;

        group {
            label = "build"

            build_test_related_apps; build_non_test_related_apps;
        }

        group {
            label = "assign_test"

            build_job_report; generate_pytest_child_pipeline;
        }

        group {
            label = "target_test"

            "特定目标测试任务";
        }

        group {
            label = ".post"

            target_test_report;
        }

        build_test_related_apps, build_non_test_related_apps -> generate_pytest_child_pipeline, build_job_report -> "特定目标测试任务" -> target_test_report;
    }

所有编译和目标测试都是由我们的 CI 脚本 :project:`tools/ci/dynamic_pipelines` 自动生成。

编译
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在 CI 中，所有位于 ``components``、``examples`` 和 ``tools/test_apps`` 下的 ESP-IDF 项目都会使用所有支持的目标芯片和 sdkconfig 文件进行编译。二进制文件将编译在 ``build_<target>_<config>`` 下。例如：

.. code-block:: text

    .
    ├── build_esp32_history/
    │   └── ...
    ├── build_esp32_nohistory/
    │   └── ...
    ├── build_esp32s2_history/
    │   └── ...
    ├── ...
    ├── main/
    ├── CMakeLists.txt
    ├── sdkconfig.ci.history
    ├── sdkconfig.ci.nohistory
    └── ...

有两种类型的编译任务，``build_test_related_apps`` 和 ``build_non_test_related_apps``。

对于 ``build_test_related_apps``，所有编译的二进制文件将上传到内部 MinIO 服务器。下载链接可以在内部 MR 中发布的编译报告中获取。

对于 ``build_non_test_related_apps``，在编译完成后，所有编译的二进制文件将被删除。只有编译日志文件将上传到内部 MinIO 服务器。下载链接可以在内部 MR 中发布的编译报告中获取。

板载测试任务
----------------

在CI中，所有板载测试任务都以 "<targets> - <env_markers>" 格式命名。例如，单个 DUT 测试任务 ``esp32 - generic`` 或多个 DUT 测试任务 ``esp32,esp32 - multi_dut_generic``。

板载测试任务中的二进制文件是从内部 MinIO 服务器下载的。对于大多数测试用例，仅下载烧录所需的文件（如 .bin 文件、flash_args 文件等）。对于某些测试用例，如 jtag 测试用例，还会下载 .elf 文件。

本地测试
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安装
-------

首先，你需为 ESP-IDF 安装 Python 依赖：

.. code-block:: shell

    $ cd $IDF_PATH
    $ bash install.sh --enable-ci --enable-pytest
    $ . ./export.sh

编译目录
------------

默认情况下，pytest 脚本会按照以下顺序查找编译目录：

- 由 ``--build-dir`` 命令行参数设置的目录（当指定时）。
- ``build_<target>_<sdkconfig>``
- ``build_<target>``
- ``build_<sdkconfig>``
- ``build``

上述目录中如有任一个存在，测试用例就会使用该目录来烧录二进制文件。如果都不存在，测试用例将因错误而失败。

测试脚本
-------------

包含 ``sdkconfig.defaults`` 的单个 DUT 测试用例
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

这是最简单的用例。以 :project:`examples/get-started/hello_world` 为例。假设使用 ESP32 板进行测试。

.. code-block:: shell

    $ cd $IDF_PATH/examples/get-started/hello_world
    $ idf.py set-target esp32 build
    $ pytest --target esp32

包含 ``sdkconfig.ci.xxx`` 的单个 DUT 测试用例
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

一些测试用例可能需要运行不同的 sdkconfig 文件。以 :project:`examples/system/console/basic` 为例。假设使用 ESP32 板进行测试，并使用 ``sdkconfig.ci.history`` 进行测试。

.. code-block:: shell

    $ cd $IDF_PATH/examples/system/console/basic
    $ idf.py -DSDKCONFIG_DEFAULTS='sdkconfig.defaults;sdkconfig.ci.history' -B build_esp32_history set-target esp32 build
    $ pytest --target esp32 -k "not nohistory"

.. note::

    在这里，如果使用 ``pytest --target esp32 -k history``，两个测试用例都会被选中，因为 ``pytest -k`` 会使用字符串匹配来过滤测试用例。

如果你想同时编译测试所有 sdkconfig 文件，则需运行我们的 CI 脚本作为辅助脚本：

.. code-block:: shell

    $ cd $IDF_PATH/examples/system/console/basic
    $ python $IDF_PATH/tools/ci/ci_build_apps.py . --target esp32 -v --pytest-apps
    $ pytest --target esp32

包含 ``sdkconfig.ci.history`` 配置的应用程序会编译到 ``build_esp32_history`` 中，而包含 ``sdkconfig.ci.nohistory`` 配置的应用程序会编译到 ``build_esp32_nohistory`` 中。 ``pytest --target esp32`` 命令会在这两个应用程序上运行测试。

多个 DUT 测试用例
^^^^^^^^^^^^^^^^^

一些测试用例可能需要运行多个 DUT。以 :project:`examples/openthread` 为例，测试用例函数如下所示：

.. code-block:: python

    @pytest.mark.parametrize(
        'config, count, app_path, target', [
            ('rcp|cli_h2|br', 3,
             f'{os.path.join(os.path.dirname(__file__), "ot_rcp")}'
             f'|{os.path.join(os.path.dirname(__file__), "ot_cli")}'
             f'|{os.path.join(os.path.dirname(__file__), "ot_br")}',
             'esp32c6|esp32h2|esp32s3'),
        ],
        indirect=True,
    )
    def test_thread_connect(dut:Tuple[IdfDut, IdfDut, IdfDut]) -> None:
        ...

测试用例将使用以下芯片运行：

- 使用 ``ot_rcp`` 烧录的 ESP32-C6
- 使用 ``ot_cli`` 烧录的 ESP32-H2
- 使用 ``ot_br`` 烧录的 ESP32-S3

当然，我们可以手动编译所需的二进制文件，或者使用我们的 CI 脚本作为辅助脚本：

.. code-block:: shell

    $ cd $IDF_PATH/examples/openthread
    $ python $IDF_PATH/tools/ci/ci_build_apps.py . --target all -v --pytest-apps -k test_thread_connect
    $ pytest --target esp32c6,esp32h2,esp32s3 -k test_thread_connect

.. important::

    多个 DUT 的测试用例，必须列出所有目标芯片。否则，测试用例将因错误而失败。

调试 CI 测试用例
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有时无法在本地重现 CI 测试用例的失败。在这种情况下，可能需要借助 CI 中编译后的文件来调试测试用例。

运行带有 ``--pipeline-id <pipeline_id>`` 的 pytest，命令 pytest 从 CI 下载二进制文件。例如：

.. code-block:: shell

    $ cd $IDF_PATH/examples/get-started/hello_world
    $ pytest --target esp32 --pipeline-id 123456

即使你在本地有 ``build_esp32_default`` 或 ``build`` 目录，pytest 仍会从流水线 123456 下载二进制文件，并将这些二进制文件放置在 ``build_esp32_default`` 目录中，然后使用该二进制文件运行测试用例。

.. note::

    <pipeline_id> 应该是父流水线 ID。你可以在你的 MR 页面上复制它。

Pytest 使用技巧
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自定义类
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通常，可能会在下列情况下编写自定义类：

1. 向一定数量的 DUT 添加更多可复用功能。
2. 为不同阶段添加自定义的前置和后置函数。

以下代码示例来自 :idf_file:`panic/conftest.py <tools/test_apps/system/panic/conftest.py>`。

.. code-block:: python

    class PanicTestDut(IdfDut):
        ...

    @pytest.fixture(scope='module')
    def monkeypatch_module(request: FixtureRequest) -> MonkeyPatch:
        mp = MonkeyPatch()
        request.addfinalizer(mp.undo)
        return mp


    @pytest.fixture(scope='module', autouse=True)
    def replace_dut_class(monkeypatch_module: MonkeyPatch) -> None:
        monkeypatch_module.setattr('pytest_embedded_idf.dut.IdfDut', PanicTestDut)

``monkeypatch_module`` 提供了一个 `基于模块 <https://docs.pytest.org/en/latest/how-to/fixtures.html#scope-sharing-fixtures-across-classes-modules-packages-or-session>`__ 的 `monkeypatch <https://docs.pytest.org/en/latest/how-to/monkeypatch.html>`__ fixture。

``replace_dut_class`` 是一个 `基于模块 <https://docs.pytest.org/en/latest/how-to/fixtures.html#scope-sharing-fixtures-across-classes-modules-packages-or-session>`__ 的 `自动执行 <https://docs.pytest.org/en/latest/how-to/fixtures.html#autouse-fixtures-fixtures-you-don-t-have-to-request>`__ fixture。 该函数会用你的自定义类替换 ``IdfDut`` 类。

标记不稳定测试
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某些测试用例基于以太网或 Wi-Fi。然而由于网络问题，测试可能会不稳定。此时，可以将某个测试用例标记为不稳定的测试用例。

以下代码示例来自 :idf_file:`pytest_esp_eth.py <components/esp_eth/test_apps/pytest_esp_eth.py>`。

.. code-block:: python

    @pytest.mark.flaky(reruns=3, reruns_delay=5)
    def test_esp_eth_ip101(dut: IdfDut) -> None:
        ...

这一 marker 表示，如果该测试函数失败，其测试用例会每隔 5 秒钟再运行一次，最多运行三次。

标记已知失败
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有时，测试会因以下原因而持续失败：

- 测试的功能（或测试本身）存在错误。
- 测试环境不稳定（例如网络问题），导致失败率较高。

可使用 `xfail <https://docs.pytest.org/en/latest/how-to/skipping.html#xfail-mark-test-functions-as-expected-to-fail>`__ marker 来标记此测试用例，并写出原因。

以下代码来自 :idf_file:`pytest_panic.py <tools/test_apps/system/panic/pytest_panic.py>`。

.. code-block:: python

    @pytest.mark.xfail('config.getvalue("target") == "esp32s2"', reason='raised IllegalInstruction instead')
    def test_cache_error(dut: PanicTestDut, config: str, test_func_name: str) -> None:

这一 marker 表示该测试在 ESP32-S2 上是一个已知失败。

标记夜间运行的测试用例
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在缺少 runner 时，一些测试用例仅在夜间运行的管道中触发。

.. code-block:: python

    @pytest.mark.nightly_run

这一 marker 表示，此测试用例仅在环境变量为 ``NIGHTLY_RUN`` 或 ``INCLUDE_NIGHTLY_RUN`` 时运行。

标记在 CI 中暂时禁用的测试用例
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在缺少 runner 时，可以在 CI 中禁用一些本地能够通过测试的测试用例。

.. code-block:: python

    @pytest.mark.temp_skip_ci(targets=['esp32', 'esp32s2'], reason='lack of runners')

这一 marker 表明，此测试用例仍可以在本地用 ``pytest --target esp32`` 执行，但不会在 CI 中执行。

添加新 marker
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我们目前使用两种自定义 marker。target marker 是指测试用例支持此目标芯片，env marker 是指测试用例应分配到 CI 中具有相应 tag 的 runner 上。

你可以在 :idf_file:`conftest.py` 文件后添加一行新的 marker。如果该 marker 是 target marker，应将其添加到 ``TARGET_MARKERS`` 中。如果该 marker 指定了一类测试环境，应将其添加到 ``ENV_MARKERS`` 中。自定义 marker 格式：``<marker_name>: <marker_description>``。

跳过自动烧录二进制文件
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调试测试脚本时最好跳过自动烧录二进制文件。

调用 pytest 执行 ``--skip-autoflash y`` 即可实现。

记录数据
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在执行测试时，你有时需要记录一些数据，例如性能测试数据。

在测试脚本中使用 `record_xml_attribute <https://docs.pytest.org/en/latest/how-to/output.html?highlight=junit#record-xml-attribute>`__ fixture，数据就会记录在 JUnit 报告的属性中。

日志系统
------------

在执行测试用例时，你有时可能需要添加一些额外的日志行。

这可通过使用 `Python 日志模块 <https://docs.python.org/3/library/logging.html>`__ 实现。

以下是其他日志函数（作为 fixture）

``log_performance``
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

.. code-block:: python

    def test_hello_world(
        dut: IdfDut,
        log_performance: Callable[[str, object], None],
    ) -> None:
        log_performance('test', 1)


以上示例可实现用预定义格式 ``[performance][test]: 1`` 记录性能数据，并在指定 ``--junitxml <filepath>`` 的情况下将其记录在 JUnit 报告的 ``properties`` tag 下。相应的 JUnit 测试用例节点如下所示：

.. code:: html

    <testcase classname="examples.get-started.hello_world.pytest_hello_world" file="examples/get-started/hello_world/pytest_hello_world.py" line="13" name="esp32.default.test_hello_world" time="8.389">
        <properties>
            <property name="test" value="1"/>
        </properties>
    </testcase>

``check_performance``
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

我们提供了 ``TEST_PERFORMANCE_LESS_THAN`` 和 ``TEST_PERFORMANCE_GREATER_THAN`` 宏来记录性能项，并检测性能项的数值是否在有效范围内。有时 C 宏无法检测一些性能项的值，为此，我们提供了 Python 函数实现相同的目的。注意，由于该 Python 函数不能很好地识别不同的 ifdef 块下同一性能项的阈值，请尽量使用 C 宏。

.. code-block:: python

    def test_hello_world(
        dut: IdfDut,
        check_performance: Callable[[str, float, str], None],
    ) -> None:
        check_performance('RSA_2048KEY_PUBLIC_OP', 123, 'esp32')
        check_performance('RSA_2048KEY_PUBLIC_OP', 19001, 'esp32')

以上示例会首先从 :idf_file:`components/idf_test/include/idf_performance.h` 和指定目标芯片的 :idf_file:`components/idf_test/include/esp32/idf_performance_target.h` 头文件中获取性能项 ``RSA_2048KEY_PUBLIC_OP`` 的阈值，然后检查该值是否达到了最小值或超过了最大值。

例如，假设 ``IDF_PERFORMANCE_MAX_RSA_2048KEY_PUBLIC_OP`` 的值为 19000，则上例中第一行 ``check_performance`` 会通过测试，第二行会失败并警告：``[Performance] RSA_2048KEY_PUBLIC_OP value is 19001, doesn\'t meet pass standard 19000.0``。

扩展阅读
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-  `pytest 文档 <https://docs.pytest.org/en/latest/contents.html/>`_
-  `pytest-embedded 文档 <https://docs.espressif.com/projects/pytest-embedded/en/latest/>`_