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ETest(中国人自己的LabView)系统性能指标及其试验结果

2021-10-14

ETestDev是ETest系列产品之一,支持部署于国产软硬件环境(国产CPU+OS),支持嵌入式系统实时仿真测试,可广泛应用于航空航天、武器装备、工业控制、汽车电子、仪器仪表等各行业测试工装、测试仪器等设备的研发与部署。具有应用范围广、实时性强、开发效率高、使用简单、易于扩展、国产自主可控等特点

为确保ETestDev实时性,研发团队进行了多项实时性设计:

(1)基本调度保证。选择具备确定性保证(determinism)的操作系统,我们选用RTLinux作为强实时测试终端下位机操作系统,在各个实时操作系统中,其调试延时与运行性能都比较突出,并可选用Round Robin调度策略,还可以自定义调度策略,兼具确定性与灵活性;选择合理的调度频度,以少许CPU性能为代价,换取了1ms延时底线的切实保证。

(2)任务规划保证。以任务为单位,把下位机代码区分为测试、批量服务(如数据上传)、背景服务(如日志IO)等类型,分离到各个任务中,以对不同类型赋子不同调试优先级,确保测试代码实时运行、批量服务高效运行,背景服务寻机运行。

(3)模式化封装。对实时情况下常用的测试模式进行总结封装,提供时序型,异步响应等编程组件,以合理的抽象保证简洁与高效。

为了检验系统的实时性,研发团队针对的测试设备进行了实验,通过实验验证,性能指标如下:

  • 周期定时最小可设置为1ms

  • 时钟误差不大于200us

实验测试分为响应时间测试、定时器测试、一致性测试。

一、实验环境

实验所使用的软硬件环境如下:

  • 研华工控机,4核3Gi7CPU,8G内存,1680UCAN卡、1810采集卡。

  • 实时操作系统:64位RTLinux,内核版本:4.16.18-rt12。

  • 非实时操作系统:64位Win10。

  • 测试程序:lua脚本,内存回收策略:自动。

实验方法及实验数据如下:

二、响应时间测试

1)实验方法

采用所提供的实时系统半实物仿真平台一套(硬件设备和ETestDEV软件)、计算机一台(带RS232串口)、示波器一台,示波器的A通道接RS232A的RX引脚,示波器的B通道接RS232A的TX引脚。

搭建检验实时性的实验环境,如图1所示。

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图1     实验环境

计算机的RS232B用串口助手发送数据到实时处理机的RS232A RX口和示波器的A通道。实时处理机RS232A RX口采集到串口数据。然后通过RS232A TX口发送接收到的串口数据给示波器的B通道。利用示波器光标测量A通道和B通道的时间差,即响应时间。串口的协议采用Modbus RTU。实验的流程如下:

(1)、通过RS23B通道,计算机向实时处理机发送Modbus RTU请求协议数据,协议指令为:读1个寄存器地址;

(2)、实时处理机通过事件订阅,收到串口数据后,先解包,然后采集1个模拟量输入通道的电压值,按照Modbus RTU回复协议打包并发送给计算机;

(3)、示波器上测量请求协议的结束时间t1、回复协议的开始时间t2;计算响应时间:△t = t2 –t1;

(4)、重复以上步骤100次。

2)实验数据结果

100次测试结果统计:

  • 最小响应时间:263us

  • 最大响应时间:894us

  • 平均响应时间:338us

示波器单次测试截图如下图所示

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图2 示波器测试结果截图

三、定时器测试

1)实验方法

采用所提供的实时系统半实物仿真平台一套(硬件设备和ETestDEV软件)、计算机一台(带CAN口)、示波器一台,示波器的A通道接CAN0的H引脚,示波器的B通道接CAN0的L引脚。

搭建检验实时性的实验环境,如图3所示。

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图3  实验环境图

通过CAN接口,实时处理机发送周期定时器数据和延迟定时器数据。利用示波器光标测量A通道和B通道的各自的CAN数据帧间隔时间。实验的流程如下:

(1)设定1ms周期定时器timer1,实时处理机每1ms采集一次数字通道din1和din2的值,并将结果发送至CAN总线;

(2)启动延时定时器timer2,10ms后先停止timer1,然后发送1帧数据,并结束测试;

(3)示波器上测量CAN数据帧间隔时间;

(4)示波器上测量第一帧数据和最后一帧数据的间隔时间;

(5)重复以上步骤10次。

2)实验数据结果

10次测试结果统计:

周期定时器测试:

  • 最小间隔:999us

  • 最大间隔:1320us

  • 平均间隔:1087us

延时定时器测试结果:

  • 最大延迟:200us

  • 最小延迟:100us

  • 平均延迟:113us


示波器单次测试截图如下图所示。

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图4    示波器测试结果截图

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