這個階段在研究樹莓派，主要用 Node.js 開發。開源社區有許多非常優秀的[樹莓派 Node.js 庫](https://gist.github.com/jperkin/e1f0ce996c83ccf2bca9)，但是沒有讓我覺得特別好用的。因為這些庫有的 API 還不錯，但是性能不好，有的性能很好，但是 API 不好用。還有一些庫沒跟上樹莓派的硬件升級，使用起來還要自己修改，作者也不處理 pull request，比較麻煩。因此我自己著手重新寫一個庫?[rpio2](https://github.com/akira-cn/rpio2)。 在寫庫的過程中，自然要充分測試每個 API，個人比較喜歡 TDD / BDD 開發，因此一邊開發功能，一邊寫各個 API 的單元測試。寫了單元測試，自然希望在代碼提交的過程中能夠持續集成，最好是直接使用?[travis-ci](https://www.h5jun.com/post/travis-ci.org)。 愿望是美好的，但是現實有點殘酷。因為樹莓派開發不同于其他軟件開發，它涉及到硬件，雖然說單元測試可以很簡單，主要是測試引腳的同步/異步輸入輸出和事件（中斷）響應，所以開發的時候可以在樹莓派環境里跑單元測試，這沒有問題，但在集成的時候，我們沒有辦法讓 travis-ci 用樹莓派系統環境來跑我們的 test case 吧。這樣的話，就需要我們自己實現對底層的 GPIO 的模擬。 ## 實現對 GPIO 的模擬 聽起來不錯，那就開始干吧！ rpio2 庫是基于?[node-rpio](https://github.com/jperkin/node-rpio)?的，選擇這個庫為基礎的原因是，node-rpio 又是對?[bcm2835](http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/)?C 語言驅動庫的 Node 封裝，因為 bcm2835 是用 C 寫的針對 Broadcom BCM 2835 處理器（也就是樹莓派現在使用的 CPU）的底層驅動，因此它可以達到非常高的性能。 使用了 bcm2835 一個額外的好處是，C 語言驅動庫是模塊化的函數單元，這對于測試和模擬來說是友好的，因為只需要知道對應的輸入輸出就可以了。而很多輸入輸出查規格說明書就可以了。 比如：`rpio.open(pin, mode, state)`，當 mode 為 INPUT 的時候，如果不傳 state 參數，默認的輸入電阻是：當 pin <= 8 時，為 PULL_UP，當 8 < pin <= 27 時，為 PULL_DOWN。 這里面比較不好實現的一塊是輸入信號，因為樹莓派可以讓 GPIO 接輸入設備，而輸入設備的輸入信號是實時輸入的，如果在 JS 里用定時器模擬，并不能做到實時同步輸入（因為 JS 是單線程非阻塞模型），所以這里需要考慮多線程，最簡單的方法就是用 File API + child_process。 rpio_sim_helper.js ~~~ "use strict"; const fs = require("fs"); var pin = 0|process.argv[2]; var timers = process.argv[3].split(",").map(o => 0|o); var fileName = "./test/gpio/gpio" + pin; function writeAndWait(value, time){ fs.writeFileSync(fileName, new Buffer([value])); return new Promise(function(resolve){ setTimeout(resolve, time); }); } var p = Promise.resolve(); for(var i = 0; i < timers.length; i += 2){ p = p.then(((i) => () => writeAndWait(timers[i], timers[i + 1]))(i)); } p.then(function(){ var content = fs.readFileSync(fileName); console.log(content); }).catch(err => console.log(err)); ~~~ 上面實現一個簡單的程序來開進程寫文件，例如，要給 rpio21 引腳模擬發送一段半周期為 100 毫秒的脈沖信號，可以這么用： ~~~ node rpio_sim_helper.js 21 1,100,0,100,1,100,0,100...,1,100,0 ~~~ 這樣，將它封裝進模擬庫中： ~~~ helper: function (pin, signal){ if(config.mapping === "physical"){ pin = pinMap[pin]; } return new Promise(function(resolve, reject){ child_process.exec("node ./test/rpio_sim_helper " + pin + " " + signal, function(err, res){ if(err) reject(err); else resolve(res); }); }); ~~~ 就可以很方便地模擬輸入信號了。 ## 對單元測試啟用模擬 這很容易實現，一開始，我打算采用?[proxyquire](https://github.com/thlorenz/proxyquire)?庫，這個庫可以“代理”一個被測試文件里正常 require 的庫，這樣我只要將 rpio2 的 require('rpio') 用自己模擬庫替代就行了。然而實際使用的時候發現并不行。 主要原因是，使用 proxyquire 還是會先加載 rpio 庫，然后才對加載的 rpio 庫進行替換，而 rpio 庫里面有這樣一段代碼： ~~~ var gpiomap; function setup_board() { var cpuinfo, boardrev, match; cpuinfo = fs.readFileSync("/proc/cpuinfo", "ascii", function(err) { if (err) throw err; }); cpuinfo.toString().split(/\n/).forEach(function (line) { match = line.match(/^Revision.*(.{4})/); if (match) { boardrev = parseInt(match[1], 16); return; } }); switch (boardrev) { case 0x2: case 0x3: gpiomap = "v1rev1"; break; case 0x4: case 0x5: case 0x6: case 0x7: case 0x8: case 0x9: case 0xd: case 0xe: case 0xf: gpiomap = "v1rev2"; break; case 0x10: case 0x12: case 0x13: case 0x15: case 0x92: case 0x1041: case 0x2082: gpiomap = "v2plus"; break; default: throw "Unable to determine board revision"; break; } } setup_board(); ~~~ 上面這段代碼通過?`/proc/cpuinfo`?讀取樹莓派的版本信息，然而我本地 Mac 環境里并沒有?`/proc/cpuinfo`，因此加載的時候直接報錯了。而且這個文件單元測試時沒必要加載，直接在測試時加載模擬庫就行了。 因此，更簡單的方法是測試時，將 rpio2 中的?`require('rpio')`?直接替換成加載?`rpio_sim.js`。這一步很多部署工具都可以做，比如 gulp 就是很好的選擇。不過我[用 babel 插件來實現代碼測試覆蓋度檢查](https://www.h5jun.com/post/code-coverage-with-babel-plugin.html)，所以我就直接用 babel 來做了，代碼更少，也很方便： transform_rpio_sim.js ~~~ module.exports = function(babel) { var t = babel.types; return {visitor: { CallExpression: function(path){ if(path.node.callee.name === "require"){ var module = path.node.arguments[0]; if(module && module.value === "rpio"){ module.value = "../rpio_sim.js"; } } } }}; }; ~~~ 然后我們將這些結合到一起，在 package.json 中編寫測試命令： ~~~ "scripts": { "test": "babel lib --out-dir test/lib --plugins ../test/transform_rpio_sim.js && mocha test/spec.js", "printcov": "script/printcov.js lib/coverage.lcov lib", "test-cov": "babel lib --out-dir test/lib --plugins ../test/transform_rpio_sim.js,transform-coverage && mocha test/spec.js --reporter=mocha-lcov-reporter > lib/coverage.lcov && npm run printcov" }, ~~~ 這樣就能得到單元測試結果和測試覆蓋度結果：   ## 開始集成 接下來我們要在代碼提交到 github 時啟用 travis-ci 集成，我們和以前一樣寫一個 .travis.yml 文件： ~~~ language: node_js node_js: - "4" sudo: false script: - "npm run test-cov" after_script: "npm install coveralls && cd lib && cat coverage.lcov | ../node_modules/coveralls/bin/coveralls.js && cd .." ~~~ 但是這里有個問題，因為我們的 package.json 文件里有 rpio 的依賴： ~~~ "dependencies": { "rpio": "^0.9.11" }, "devDependencies": { "consoler": "^0.2.0", "chokidar": "^1.6.0", "wait-promise": "0.4.1", "babel-cli": "6.x.x", "babel-runtime": "6.x.x", "mocha": "^2.3.4", "mocha-lcov-reporter": "^1.2.0", "chai": "^3.4.1", "babel-plugin-transform-coverage": "^0.1.5" }, ~~~ 而這個?`rpio`?在 travis-ci 的集成環境里并不能編譯過去，而且實際上我們測試不需要它。因此，這里需要再寫一段 pre-install 腳本將它去掉： travis_pre_install.sh ~~~ #!/bin/sh sed -i "/"rpio": .*/d" ./package.json ~~~ 然后將這個腳本 hook 到 .travis.yml 的命令中去： ~~~ language: node_js node_js: - "4" sudo: false before_install: - sh travis_pre_install.sh script: - "npm run test-cov" after_script: "npm install coveralls && cd lib && cat coverage.lcov | ../node_modules/coveralls/bin/coveralls.js && cd .." ~~~ 最后，將代碼提交到 github，就能完成自動化的持續集成了：[](https://travis-ci.org/akira-cn/rpio2) 自動的單元測試代碼覆蓋度檢查也是正常的（如果現在測試覆蓋度低，請忽略，因為這個庫還在更新中~）：[](https://coveralls.io/github/akira-cn/rpio2) ## 總結 我們要做的事情目標很明確：構建一套適合于樹莓派（實際上也適合于其他硬件開發）的純軟件 TDD 方法。在這里我用到了各種技術的組合來實現我的目的，包括： * 用啟進程讀寫文件的方式來模擬信號輸入 * 用 Babel 插件實現模擬庫代替真實庫 * 用 bash 腳本來實現集成環境的編譯預處理 我們會發現，工程師自己實現一個代碼庫，尤其是涉及工程化的一些工作的時候，知識的廣度會很重要。 而且，合理使用各種知識最終解決問題也是一個有趣的過程，不是嗎？ 有任何問題，歡迎留言區討論。 本文鏈接：[https://www.h5jun.com/post/pi-and-tdd.html](https://www.h5jun.com/post/pi-and-tdd.html) --?EOF?-- 作者?[`admin`?](https://www.h5jun.com/author/admin)發表于?*2016-07-28 15:19:53*?，并被添加「?[`JavaScript`?](https://www.h5jun.com/tags/JavaScript)[`TDD`?](https://www.h5jun.com/tags/TDD)[`Pi`?](https://www.h5jun.com/tags/Pi)」標簽 ，最后修改于?*2016-07-28 17:48:25*