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。

图1     实验环境图

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。

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。

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。

图4    示波器测试结果截图