嵌入式操作系统 | 模块七验收：端到端一键验收 + 项目答辩
本课程开源地址（Gitee）：https://gitee.com/fujianxinxi/qianrushixitongyingyongkaifa.git
课件、示例代码与验收脚本都在该仓库，可直接git clone或下载 ZIP 使用。
模块七 · 2 学时 · 环境：Ubuntu（完整项目环境）+ socat 虚拟串口
一句话概述：这节课不写新功能，只做两件事——① 用acceptance.sh一键把整条链路重跑一遍，逐项打勾（本节实测27 项全通过）；② 按《验收清单》自评、按《答辩提纲》演练 5 分钟讲解。学完这节，你手上有一个能演示、能交付、能自愈的小系统。
本节目标
- 会用"一条命令 + 一个现象"的方式证明每个功能点（这就是回归测试的思路）
- 能独立跑通
acceptance.sh，看懂每一项检查在验什么、失败时怎么查 - 会按《验收清单》给自己打分（A 功能 60 / B 健壮性 20 / C 工程化 12 / D 交付答辩 8）
- 能按《答辩提纲》讲清架构、演示主流程、回答原理题
一、讲解内容
1.1 知识讲解
① 验收和"我觉得能跑"的区别.验收的核心是可复现的证据：
| 不行的说法 | 验收要的写法 |
|---|---|
| “网页能控制设备” | 执行wget -qO- 'http://127.0.0.1:5000/cmd?name=led_on'，4 秒后ubus call device status里"led": 1 |
| “掉线能发现” | 杀掉面板，6 秒后/api/state里"online":0；重启面板 6 秒后变回1 |
| “挺健壮的” | 灌一帧坏 CRC，网关日志出现"串口帧 CRC 失败…丢弃"，之后ser_rx继续增长 |
②acceptance.sh的设计思路（十项，27 个检查点）
| 段 | 检查什么 | 用到的组件 |
|---|---|---|
| ① | 环境：socat / libubox / libubus / Flask / pyserial / uci+ubus / systemd | 课时 15、24 |
| ② | 虚拟串口建立 | socat |
| ③ | 设备面板在发帧 + 网关起来了 + 认到设备 | 课时 26、31 |
| ④ | 状态表正确（online=1、ser_rx>0） | 课时 29、31（ubus） |
| ⑤ | 每 2 秒0x81上报 | 课时 29 |
| ⑥ | 网页显示在线 + 点按钮能改状态 | 课时 30 |
| ⑦ | 掉线判 0 / 恢复判 1 | 课时 29、30 |
| ⑧ | 灌坏帧后照常工作 | 课时 32 |
| ⑨ | systemd 服务化 +kill -9自愈 | 课时 32 |
| ⑩ | 清理现场（进程/端口/服务） | 全部 |
脚本的骨架非常朴素——一个计数器 + 两种打印：
PASS=0;FAIL=0ok(){echo" [通过]$1";PASS=$((PASS+1));}bad(){echo" [失败]$1";FAIL=$((FAIL+1));}command-vsocat>/dev/null&&ok"socat 已安装"||bad"socat 未安装"最后：if["$FAIL"-eq0];thenecho"验收通过";elseecho"有$FAIL项没过";fi③ 为什么必须"一键"？十个检查点手工做一遍要十几分钟，而且容易漏；写成脚本以后：每次改代码都重跑一遍（回归测试），改坏了立刻能发现是哪一项坏了。这也解释了课时 32 为什么要搞故障注入——验收里必须包含"坏情况"。
④ 验收清单（100 分）与答辩（5 分钟）见同目录两份文件：
代码/课时33-项目验收/验收清单.md：A 功能 60 分、B 健壮性 20 分、C 工程化 12 分、D 交付答辩 8 分，每项都写了"怎么证明"代码/课时33-项目验收/答辩提纲.md：5 分钟时间分配 + 12 个常问问题 + 加分/扣分项
⑤ 整个模块七做出来的东西（复习地图）
| 课时 | 做了什么 | 关键文件 |
|---|---|---|
| 24 | 环境 + 协议契约 | check_env.py、hello_qt.py、hello_flask.py、协议契约.md |
| 25 | 设备面板界面（PyQt5） | device_panel.py/device_panel_full.py |
| 26 | 面板接串口（半帧/CRC/断线重连） | device_panel_serial.py、serial_monitor.py |
| 27 | 网关雏形：串口 ⇄ UDP | gateway.c、udp_client.py |
| 28 | 网关 TCP 命令通道（粘包/半包/多客户端） | gateway_tcp.c、tcp_client.py |
| 29 | 状态表 + 每 2 秒上报 + 在线判定 | gateway_full.c、state_listener.py |
| 30 | 网页上位机（显示 + 控制闭环） | app.py |
| 31 | 产品化：配置读 uci + 状态走 ubus | gateway_pro.c、device.conf、ubus_query.sh |
| 32 | 可靠性：故障注入 + systemd 自愈 | fault_device.py、fault_tcp.py、gateway.service、install_service.sh |
| 33 | 验收：一键端到端 + 答辩 | acceptance.sh、验收清单.md、答辩提纲.md |
1.2 操作步骤（一条命令一步，看现象）
实测环境是在
代码/目录下（脚本里的路径指向各课时目录）；同学们按自己的目录改路径即可。
第 0 步：先把"总机"和网关程序准备好
pgrep-xubusd>/dev/null||sudoubusd&# ubus 总机（课时 31 用过）ls~/lab/课时31-网关产品化uci与ubus/gateway_pro# 网关程序（课时 32 守护的就是它）uci show device|head-3# 配置在位第 1 步：★跑一键验收（约 1~2 分钟）
cd~/lab/课时33-项目验收sudo./acceptance.sh# 想快点：./acceptance.sh --quick（跳过完整故障注入）现象（实测，27 项全通过、0 失败）：
================ 模块七 综合项目 验收 ================ 时间：2026-09-26 06:04:04 【① 环境检查】 [通过] socat 已安装 [通过] libubox 头文件在位 [通过] libubus 头文件在位 [通过] Flask 可用 [通过] pyserial 可用 [通过] uci / ubus 可用 [通过] systemd 可用 【② 建立虚拟串口】 [通过] 虚拟串口 /tmp/ttyV0 <-> /tmp/ttyV1 已建立 【③ 设备面板 + 网关】 [通过] 设备面板在发 0x80 状态帧 [通过] 网关已启动（配置读 /etc/config/device） [通过] 网关认到了设备（状态表已建立） 【④ 网关状态查询（ubus）】 [通过] ubus call device status 有返回 [通过] online = 1（设备在线） [通过] ser_rx = 3（串口确实收到过帧） 【⑤ 状态上报（每 2 秒 0x81）】 [通过] 监听端 5 秒内收到 3 帧 0x81 上报 收到 55 AA 81 05 00 00 00 F7 01 0D AD → 灯 灭 | 风扇 0 档 | 24.7 ℃ | 在线 【⑥ 网页上位机（显示 + 控制）】 [通过] /api/state 显示设备在线 [通过] 网页按钮控制成功（led=1 fan=2） 【⑦ 设备掉线判定与恢复】 [通过] 设备掉线后 online 变成 0 [通过] 设备回来后 online 自动恢复成 1 【⑧ 故障注入（坏帧不影响正常工作）】 [通过] 网关识别并丢弃了坏 CRC 帧 [通过] 故障注入后网关照常收帧（ser_rx 25 → 50） [通过] 故障注入后设备仍在线 【⑨ systemd 守护与自愈】 [通过] 服务已启动（systemctl is-active = active） [通过] kill -9 后服务被自动拉起（active） [通过] 重启次数 NRestarts = 2 [通过] 服务已卸载（现场恢复干净） 【⑩ 清理现场】 [通过] 所有进程已停止，端口已释放 ================ 验收结果 ================ 通过：27 项 失败：0 项 结论：模块七 综合项目 验收通过 ✓第 2 步：按《验收清单》给自己打分
less~/lab/课时33-项目验收/验收清单.md逐条对照，把"A 功能 60 / B 健壮性 20 / C 工程化 12 / D 交付答辩 8"填完。acceptance.sh覆盖了其中绝大部分可自动化的项，剩下的（代码整洁、README、答辩）由老师和同学互评。
第 3 步：★换一个终端/新环境再跑一遍（真正的验收）
# 换一个干净终端，或者在新克隆的目录里，按 README 从头跑一遍cd~/lab/课时33-项目验收sudo./acceptance.sh这一步的意义：证明你的项目不是"只能在你机器上跑"。
常见翻车点：路径写死、忘了装某个包、忘了uci commit、忘了起ubusd。
第 4 步：答辩演练（5 分钟掐表）
less~/lab/课时33-项目验收/答辩提纲.md按提纲的四段做一遍：① 架构图 1 分钟 → ② 主流程演示 2 分钟 → ③ 掉线 + 自愈 1 分钟 → ④ 坑与收获 1 分钟。
再让同桌随机问"12 个常问问题"里的 3 个，答不上来的回去补。
第 5 步：收工。脚本已自动清理（进程/端口/服务都还原）；ubusd可留可停（sudo pkill -x ubusd）。
1.3 常见错误与排查
| 现象 | 原因 | 解决 |
|---|---|---|
④ 报ubus 查询没返回 | ubusd 没启动 | sudo ubusd &；或ls -l /var/run/ubus/ubus.sock确认 |
③ 报设备面板没有发帧 | 面板没起来（PyQt/Xvfb 问题） | 看/tmp/acc_panel.log；无桌面时用xvfb-run python3 device_panel_serial.py |
③ 报网关没起来 | 9000 端口被占 / 串口打不开 | ss -ltnp | grep 9000杀掉旧进程；确认 socat 起了 |
⑤ 报5 秒内没收到上报 | 网关的上报目标不是127.0.0.1:9100 | 看/tmp/acc_gw.log的启动行；或uci show device | grep report |
⑥ 报/api/state 不对 | 5000 被占 / 网页没起来 | 看/tmp/acc_app.log；ss -ltnp | grep 5000 |
| ⑦ 掉线判不出来 | offline_ms配得太大 | uci set device.main.offline_ms=3000 && uci commit device后重启网关 |
| ⑨ 服务 self-heal 失败 | systemd 不可用（容器里常见） | 用虚拟机跑；或在真机上确认 PID 1 是 systemd |
| 脚本跑完端口还被占 | 上一次跑挂了没清理 | pkill -f gateway_pro; pkill -x socat，或重启虚拟机 |
| 全部失败但手工跑却正常 | 目录不对（脚本找各课时目录找错了） | 脚本用$0自动算出C26/C29/C30/C31/C32（从"脚本所在目录"往上两层取代码/），仓库 clone 或解压到哪都能跑；只有你把某个课时目录搬走时才需要改开头的这几行 |
二、学生练习
本节命令速查表：
| 命令 | 作用 | 示例 |
|---|---|---|
sudo ./acceptance.sh | 一键端到端验收（十项 27 检查点） | --quick快跑 |
sudo ubusd & | 起 ubus 总机（④ 需要） | 早已在课时 31 做过 |
less 验收清单.md/less 答辩提纲.md | 自评 / 演练 | 边看边填 |
exit $FAIL式的脚本骨架 | 自己写检查脚本 | 见 1.1 的ok/bad |
| 编号 | 任务 | 提示 | 预期结果 |
|---|---|---|---|
| L33.1 | 跑通acceptance.sh | 第 1 步 | 27 项全通过 |
| L33.2 | 故意制造一处失败 | 改offline_ms为 60000 再跑 | ⑦ 报失败，学会"看哪项红了" |
| L33.3 | 给脚本加一个新检查点 | 例如检查/etc/config/device里的report_ms与网关启动行一致 | 脚本变 28 项 |
| L33.4 | 写自己的 README | 别人照着能跑通（含依赖、步骤、现象） | 同桌按它跑一遍不出错 |
| L33.5 | 按清单自评 | 逐项填"自测"列 | 分数 ≥ 85 |
| L33.6 | 答辩演练 | 掐表 5 分钟 + 随机抽 3 问 | 讲解流利、问题能答 |
三、作业（模块七项目交付物）
必交（按此清单打包，命名学号-姓名-模块七项目/）：
| # | 交付物 | 要求 |
|---|---|---|
| 1 | 代码 | 课时 24~32 你写/改过的文件；gcc -Wall -Wextra零警告 |
| 2 | README.md | 依赖清单、编译命令、运行步骤（几个终端分别跑什么）、预期现象、常见问题 |
| 3 | 协议契约.md | 帧格式、CRC、类型表（可沿用课时 24 的版本，改动要更新） |
| 4 | 验收截图/记录 | acceptance.sh的完整输出（27 项）+ 网页界面截图 + 掉线/自愈各一张 |
| 5 | 《验收清单》自评表 | 逐项打分并写一句依据 |
| 6 | 答辩提纲 | 按模板填自己的架构图与两个"坑" |
思考题（写在 README 末尾）：
- 验收脚本里哪几项是"功能"、哪几项是"健壮性"、哪几项是"工程化"？为什么验收要三者都覆盖？
- 如果要把这个项目搬到真实硬件（设备换成单片机 + 真串口，网关跑在 ARM 开发板上），你需要改哪些地方？（提示：串口路径、交叉编译、systemd、网络）
- 这个项目里哪一处最脆弱？如果要再加一道保险，你会加什么？
四、模块七小结（把整条链路再走一遍）
①设备面板(PyQt5) ②网关(C, uloop) ③上位机(Flask 网页) ┌───────────────┐ 串口 ┌──────────────────────┐ TCP命令 ┌──────────────┐ │ 灯/风扇/温度 │ 55AA帧 │ 四道防线：帧头→LEN→CRC │◀────────│ 按钮(表单) │ │ 0x80 每秒上报 │ ─────▶ │ →类型 │ │ │ │ 收命令改状态 │ ◀───── │ 状态表(灯/风扇/温度/在线)│ UDP上报 │ 页面显示状态 │ └───────────────┘ │ 0x81 每 2 秒上报 │ ──────▶ │ /api/state │ │ 配置读 uci、状态走 ubus │ 0x81 └──────────────┘ └──────────────────────┘ ↑ systemd 守护（挂了自动起）- 协议：
55 AA | TYPE | LEN | PAYLOAD | CRC16(低字节在前)；TCP 外加 2 字节大端长度前缀 - 职责划分：设备只管"状态 + 执行命令"；网关管"转帧 + 记状态 + 判在线 + 对外提供接口"；上位机管"显示 + 控制"
- 工程化三件套：配置外置（uci）、状态可查（ubus）、崩溃自愈（systemd）
- 可靠性三件套：帧同步 + CRC 校验（坏数据不进门）、缓冲区上限（不被灌爆）、在线判定（失联能发现）
全课程回头看：模块一~六（Ubuntu 基础、C 语言与结构体、进程与服务、网络编程、uloop 事件驱动、uci/ubus/JSON），到这里都变成了一个能演示的项目里的一颗螺丝钉——这就是"嵌入式 Linux 应用开发"的完整套路。
继续往哪走（选修/毕设方向）：① 换成真实传感器（DHT11/DS18B20）与真串口；② 用 SQLite 存历史数据 + 画曲线；③ 用 MQTT 把状态发给云平台；④ 交叉编译到 ARM 开发板（课时 16 起的库要在板子上重新编）；⑤ 给网页加登录与权限。
附录：怎么运行 + 脚本关键代码
三个文件在
代码/课时33-项目验收/：acceptance.sh（一键验收，十项 27 检查点）、验收清单.md（100 分自评表）、答辩提纲.md（5 分钟讲解 + 12 问）。
附录 A｜完整跑一遍（含前置依赖）
# ===== ⓿ 前置：课时 24~32 的环境与程序都就位 =====sudoaptinstall-ysocat python3-pyqt5 python3-serial python3-flask xvfbls/usr/local/lib/libuci.so /usr/local/lib/libubus.so# 课时 15 编的ls~/lab/课时31-网关产品化uci与ubus/gateway_pro# 课时 31 编的uci show device|head-3# 课时 31 装的配置# ===== ① 起 ubus 总机（验收第 ④ 项要用）=====sudoubusd&# ===== ② 一键验收 =====cd~/lab/课时33-项目验收sudo./acceptance.sh# 约 1~2 分钟；--quick 可跳过完整故障注入# ===== ③ 看结果 =====# 通过：27 项 失败：0 项# 结论：模块七 综合项目 验收通过 ✓# ===== ④ 自评 + 答辩演练 =====less验收清单.mdless答辩提纲.md
acceptance.sh开头的C26/C29/C30/C31/C32按脚本自身位置算（脚本在代码/课时33-项目验收/，往上两层就是代码/），所以整仓库 clone / 解压到任何目录都能直接跑，不用改路径。另外，仓库里不带 C 编译产物：首次运行脚本会自动用 gcc 编译课时 31 的gateway_pro（编过了就跳过），所以第 ⓿ 步不手工编译也能跑。
附录 B｜acceptance.sh的关键写法
B-1 计数与打印（整个脚本的骨架）
PASS=0FAIL=0ok(){echo" [通过]$1";PASS=$((PASS+1));}bad(){echo" [失败]$1";FAIL=$((FAIL+1));}# 单项检查：条件成立就"通过"，否则"失败"[-f/usr/local/include/libubus.h]&&ok"libubus 头文件在位"||bad"缺 libubus（回课时 15）"B-2 把"现象"变成"可判断的条件"
# 环境是否齐全command-vsocat>/dev/null&&ok"socat 已安装"||bad"socat 未安装"# 设备帧是否真的在发（读面板日志）grep-aq'发送 0x80'/tmp/acc_panel.log&&ok"设备面板在发 0x80 状态帧"||bad"设备面板没有发帧"# 状态表是否正确（从 ubus 的 JSON 里抠字段）STATUS="$(ubus call device status2>/dev/null)"echo"$STATUS"|grep-q'"online": 1'&&ok"online = 1（设备在线）"||bad"online 不是 1"RX="$(echo"$STATUS"|grep-o'"ser_rx": [0-9]*'|grep-o'[0-9]*')"["${RX:-0}"-gt0]&&ok"ser_rx =$RX（串口确实收到过帧）"||bad"ser_rx = 0"B-3 主动"做动作"再检查（掉线、自愈）
# 掉线：杀掉设备 → 等 6 秒 → 看 online 是否变 0pkill-f'device_panel_seria[l]'sleep6OFF="$(wget-qO- http://127.0.0.1:5000/api/state|grep-o'"online":[0-9]*'|grep-o'[0-9]*')"["${OFF:-1}"="0"]&&ok"设备掉线后 online 变成 0"||bad"掉线没判出来（online=$OFF）"# 自愈：kill -9 → 等 5 秒 → 服务还在 active 且 NRestarts ≥ 1PID1="$(systemctl show-pMainPID--valuedevice-gateway)"kill-9"$PID1"sleep5["$(systemctl is-active device-gateway)"="active"]&&ok"kill -9 后服务被自动拉起"||bad"自愈失败"NR="$(systemctl show-pNRestarts--valuedevice-gateway)"["${NR:-0}"-ge1]&&ok"重启次数 NRestarts =$NR"||bad"NRestarts =$NR"B-4 收尾一定要清理（trap保证异常退出也清理）
cleanup_all(){[-n"${APP:-}"]&&kill$APP2>/dev/null[-n"${LISTEN:-}"]&&kill$LISTEN2>/dev/null[-n"${GW:-}"]&&kill$GW2>/dev/nullpkill-f'device_panel_seria[l]'2>/dev/null"$C32/install_service.sh"--uninstall>/dev/null2>&1pkill-xsocat2>/dev/nullsleep1}trapcleanup_all EXIT导出结论：
exit 0（全通过）/exit 1（有失败）—— 这样以后放进 CI（比如 gitee 的流水线）也能用。
