树莓派4多USB串口转换器pyserial时序异常问题求助

环境配置 #

• 树莓派4连接带外部供电的USB集线器
• 集线器外接5个USB-Serial转换器，每个转换器连接一台低功耗STM32设备，设备通过转换器供电

测试场景 #

使用pytest实现自动化测试：向设备发送命令并等待响应，因设备间存在交互，需近乎同时向多台设备发送命令。

问题现象 #

• 手动逐个运行测试时，整套设备工作正常
• 批量串行运行pytest时，第一个测试总能成功，其余测试随机失败；调整代码中的延迟时间会改变失败的测试用例，不修改代码则失败模式固定
• 所有串口、设备、布线均已单独验证正常（部分测试会用到全部设备且多次通过）

调试发现 #

Python代码中serial.write()返回成功，但示波器确认物理线路有时无数据传输；该现象仅随机出现，部分测试/延迟配置下数据可正常传输，排除示波器设置问题。

关键代码片段 #

串口通信类实现 #

class Link_Serial(linkcore.LinkCore):
    def __init__(self, comport, packet_queue, ack_queue, id_queue, link_address):
        super().__init__(packet_queue, ack_queue, id_queue, link_address)
        self.serial = serial.Serial(port=comport, baudrate=115200)
        self.rx_buffer = []
        self.received_packets = []
        self.events = []

    def on_transmit(self, tx_data):
        print("TX", self.serial.name, self.serial.is_open, tx_data)
        time.sleep(0.02)
        self.serial.write(tx_data)
        self.tx_done()
        return 1

    def reset(self):
        self.rx_buffer.clear()
        self.received_packets.clear()
        self.events.clear()

        self.serial.reset_input_buffer()
        self.serial.reset_output_buffer()

        super().reset()

微调time.sleep(...)的数值会导致不同测试失败

pytest fixture初始化逻辑 #

def get_module_n(n):

    if n >= len(modules) or n < 0:
        raise

    if radios[n] is None:
        info = modules[n]
        radios[n] = Link_Serial(...)
    radios[n].reset()
    return radios[n]

def stop_module(radio):
    radio.power_off()
    radio.reset()


...

@pytest.fixture
def radio0():
    ctrl = rack.get_module_n(0)
    yield ctrl
    rack.stop_module(ctrl)

@pytest.fixture
def radio1():
    ctrl = rack.get_module_n(1)
    yield ctrl
    rack.stop_module(ctrl)

...

时序敏感测试用例示例 #

def test_many_senders_one_receiver(radio0, radio1, radio2, radio3, radio4):
    time.sleep(0.1)
    radio0.power_on()
    radio1.power_on()
    radio2.power_on()
    radio3.power_on()
    radio4.power_on()
    time.sleep(0.1)

    message = [1, 2, 3, 4, 5, 6]

    for radio in [radio1, radio2, radio3, radio4]:
        radio.send_packet(radio0.id, message)

    for _ in range(0, 1000):
        rack.run_links([radio0, radio1, radio2, radio3, radio4], 10)
        if radio0.get_events().count(LINK_DATA_RECEIVED) == 4:
            break

    assert LINK_DATA_ACKED in radio1.get_events()
    print(radio2.get_events())
    assert LINK_DATA_ACKED in radio2.get_events()
    assert LINK_DATA_ACKED in radio3.get_events()
    assert LINK_DATA_ACKED in radio4.get_events()
    assert radio0.get_events().count(LINK_DATA_RECEIVED) == 4
    assert len(radio0.get_packets()) == 4

尝试过的调整 #

最初设置为每个测试初始化新的Link_Serial对象，仅第一个测试成功（手动单独运行所有测试正常）；改为全局初始化一次对象，测试间仅执行reset操作，问题仍存在。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ou Tsei