CN112115047A - 一种硬实时操作系统延时测试方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种硬实时操作系统延时测试方法及系统，所述方法包括步骤：配置待测设备；在所述待测设备上配置第一输出端口和第一中断端口；在所述待测设备中配置第一测试程序、第一驱动程序和第一中断处理程序；将所述第一输出端口和所述第一中断端口电连接；初始化所述第一测试程序，在所述待测设备中申请预设长度的内存并对其进行初始化，以作为测试结果存储区。本申请提供的一种硬实时操作系统延时测试方法及系统，可以进一步细化系统在整个响应过程中产生的响应延时，当响应延时指标超标的时候，可以帮助开发人员进行准确和有效的定位。
Description
技术领域
本发明属于实硬实时操作系统技术领域，具体涉及一种硬实时操作系统延时测试方法及系统。
背景技术
实时系统指系统的计算正确性不仅取决于计算的逻辑正确性，还取决于产生结果的时间。如果未满足系统的时间约束，则认为系统失效，所以要求计算机在逻辑结果正确的前提下，运行结果必须产生在规定的时限之前完成，否则将会产生灾难性的后果。
标准linux系统并不是一个硬实时操作系统，但市场和社区也分别推出了几种将标准linux系统改造为硬实时操作系统的方案，分别为：(1)preempt rt patch方案；(2)xenomai方案；(3)双OS双CPU方案；(4)虚拟机方案。同时，社区也开发了很多硬实时系统的验证工具，其中最广泛使用的就是cyclictest。测试工具cyclictest测试了实时任务被CPU开始运行的时间与期待运行时间的差距，此差距称为延时。然而，cyclictest的测试结果是从中断响应、中断服务处理时间、任务抢占时间以及任务调度时间的累计计算延时，并不能将上述各阶段详细的区分出来，尤其是响应延时，而此响应延时对研发人员定位阶段问题非常重要。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种硬实时操作系统延时测试方法，所述方法包括步骤：
配置待测设备；
在所述待测设备上配置第一输出端口和第一中断端口；
在所述待测设备中配置第一测试程序、第一驱动程序和第一中断处理程序；
将所述第一输出端口和所述第一中断端口电连接；
初始化所述第一测试程序，在所述待测设备中申请预设长度的内存并对其进行初始化，以作为测试结果存储区；
所述第一测试程序通过所述第一驱动程序申请向所述第一输出端口输出高电平，并记录时间T0；
所述第一测试程序等待预设时长，并开始休眠；
所述第一驱动程序响应所述第一测试程序向所述第一输出端口输出高电平；
所述第一中断端口产生中断，系统根据中断信号中断运行所述第一中断服务程序，并记录时间T1；
所述系统执行抢占，并记录时间T2；
所述系统将当前任务切换至所述第一测试程序，并记录时间T3；
所述第一测试程序被唤醒，并通过所述第一驱动程序读取并记录T1、T2、T3和T4，将上述时间保存在所述测试结果存储区。
优选地，所述方法还包括步骤：
配置测试设备；
在所述测试设备上配置第二输出端口和第二中断端口；
在所述测试设备中配置第二中断服务程序、第二测试程序和第二驱动程序；
将所述第一输出端口与所述第二中断端口连接，所述第一中断端口与所述第二输出端口连接；
所述第二测试程序通过所述第二驱动程序向所述第二输出端口输出高电平，并记录时间T5；
所述第一中断端口产生中断；
所述第一中断服务程序唤醒所述第一测试程序；
所述第一测试程序调用所述第一驱动程序；
所述第一驱动程序向所述第一输出端口输出高电平；
所述第二中断端口收到中断，所述系统根据中断信号中断运行所述第二中断服务程序，并记录时间T6。
优选地，所述方法还包括步骤：
配置示波器；
在所述示波器上配置第一输入端口和第二输入端口；
将所述第一输入端口与所述第二输出端口连接，所述第二输入端口与所述第一输出端口连接；
获取所述第二输出端口输出的高电平在所述示波器上显示的第二方波；
获取所述第一输出端口输出的高电平在所述示波器上显示的第一方波；
计算所述第二方波和所述第一方波两组方波在时间轴上的差值。
优选地，所述测试设备包括GPIO中断卡和嵌入式设备。
优选地，所述第一输出端口和所述第一中断端口均为GPIO端口。
优选地，所述第二输出端口和所述第二中断端口均为GPIO端口。
优选地，所述第一输入端口和所述第二输入端口均为GPIO端口。
本申请还提供了一种硬实时操作系统延时测试系统，所述系统包括：
待测设备，用于进行延时测试；所述待测设备包括第一输出端口和第一中断端口；所述待测设备中配置第一测试程序、第一驱动程序和第一中断处理程序；
其中，所述第一输出端口和所述第一中断端口电连接，所述待测设备采用如上述中任一中所述的硬实时操作系统延时测试方法进行延时测试。
优选地，还包括：测试设备，用于对所述待测设备进行延时测试；所述测试设备包括第二输出端口和第二中断端口，所述测试设备内配置有所述第二中断服务程序、所述第二测试程序和所述第二驱动程序；
其中，所述第一输出端口与所述第二中断端口连接，所述第一中断端口与所述第二输出端口连接。
优选地，还包括：配置示波器，所述示波器包括第一输入端口和第二输入端口，所述第一输入端口与所述第二输出端口连接，所述第二输入端口与所述第一输出端口连接。
本申请提供的一种硬实时操作系统延时测试方法及系统，可以进一步细化系统在整个响应过程中产生的响应延时，当响应延时指标超标的时候，可以帮助开发人员进行准确和有效的定位。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种硬实时操作系统延时测试系统第一实施例的连接示意图；
图2是本发明提供的一种硬实时操作系统延时测试系统第二实施例的连接示意图；
图3是本发明提供的一种硬实时操作系统延时测试系统第三实施例的连接示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在本申请实施例中，本发明提供了一种硬实时操作系统延时测试方法，所述方法包括步骤：
配置待测设备10；
在所述待测设备10上配置第一输出端口11和第一中断端口12；
在所述待测设备10中配置第一测试程序、第一驱动程序和第一中断处理程序；
将所述第一输出端口11和所述第一中断端口12电连接；
初始化所述第一测试程序，在所述待测设备10中申请预设长度的内存并对其进行初始化，以作为测试结果存储区；
所述第一测试程序通过所述第一驱动程序申请向所述第一输出端口11输出高电平，并记录时间T0；
所述第一测试程序等待预设时长，并开始休眠；
所述第一驱动程序响应所述第一测试程序向所述第一输出端口11输出高电平；
所述第一中断端口12产生中断，系统根据中断信号中断运行所述第一中断服务程序，并记录时间T1；
所述系统执行抢占，并记录时间T2；
所述系统将当前任务切换至所述第一测试程序，并记录时间T3；
所述第一测试程序被唤醒，并通过所述第一驱动程序读取并记录T1、T2、T3和T4，将上述时间保存在所述测试结果存储区。
在本申请实施例中，经过上述本申请提供的一种硬实时操作系统延时测试方法之后可以得到如图1所示的一种硬实时操作系统延时测试系统，所述系统包括：待测设备10，用于进行延时测试；所述待测设备10包括第一输出端口11和第一中断端口12；所述待测设备10中配置第一测试程序、第一驱动程序和第一中断处理程序；其中，所述第一输出端口11和所述第一中断端口12电连接，所述待测设备10采用上述所述的硬实时操作系统延时测试方法进行延时测试，最后得到时间T1、T2、T3和T4，其中，T1减去T0得到中断响应延时，T2减去T1得到中断服务延时，T3减去T2得到为任务抢占延时，T4减去T3得到任务调度延时。
在本申请实施例中，本发明提供的一种硬实时操作系统延时测试方法还包括步骤：
配置测试设备20；
在所述测试设备20上配置第二输出端口21和第二中断端口22；
在所述测试设备20中配置第二中断服务程序、第二测试程序和第二驱动程序；
将所述第一输出端口11与所述第二中断端口22连接，所述第一中断端口12与所述第二输出端口21连接；
所述第二测试程序通过所述第二驱动程序向所述第二输出端口21输出高电平，并记录时间T5；
所述待测设备10的所述第一中断端口12产生中断；
所述第一中断服务程序唤醒所述第一测试程序；
所述第一测试程序调用所述第一驱动程序；
所述第一驱动程序向所述第一输出端口11输出高电平；
所述第二中断端口22收到中断，所述系统根据中断信号中断运行所述第二中断服务程序，并记录时间T6。
在本申请实施例中，经过上述本申请提供的一种硬实时操作系统延时测试方法之后可以在图1的基础上增加测试设备20得到如图2所示的一种硬实时操作系统延时测试系统，所述系统还包括：测试设备20，用于对所述待测设备10进行延时测试；所述测试设备20包括第二输出端口21和第二中断端口22，所述测试设备20内配置有所述第二中断服务程序、所述第二测试程序和所述第二驱动程序；其中，所述第一输出端口11与所述第二中断端口22连接，所述第一中断端口12与所述第二输出端口21连接。
当构建如图2所示的硬实时操作系统延时测试系统之后，首先所述第二测试程序通过所述第二驱动程序向所述第二输出端口21输出高电平，并记录时间T5；所述待测设备10的所述第一中断端口12产生中断；所述第一中断服务程序唤醒所述第一测试程序；所述第一测试程序调用所述第一驱动程序；所述第一驱动程序向所述第一输出端口11输出高电平；所述第二中断端口22收到中断，所述系统根据中断信号中断运行所述第二中断服务程序，并记录时间T6；最后计算T6与T5的差值，此差值即为待测设备10的响应延时。
在本申请实施例中，本发明提供的一种硬实时操作系统延时测试方法还包括步骤：
配置示波器30；
在所述示波器30上配置第一输入端口31和第二输入端口32；
将所述第一输入端口31与所述第二输出端口21连接，所述第二输入端口32与所述第一输出端口11连接；
获取所述第二输出端口21输出的高电平在所述示波器30上显示的第二方波；
获取所述第一输出端口11输出的高电平在所述示波器30上显示的第一方波；
计算所述第二方波和所述第一方波两组方波在时间轴上的差值。
在本申请实施例中，图1和2中所述的系统以及该系统使用的硬实时操作系统延时测试方法虽然可以计算得到待测设备10的响应延时，但是并不直接，此时可以在图2的基础上配置示波器30并得到图3所示的系统，所述示波器30包括第一输入端口31和第二输入端口32，所述第一输入端口31与所述第二输出端口21连接，所述第二输入端口32与所述第一输出端口11连接。通过示波器30上的方波之间的差值而直观地计算出待测设备10的响应延时。
具体地，该方法步骤为：首先获取所述第二输出端口21输出的高电平在所述示波器30上显示的第二方波；接着获取所述第一输出端口11输出的高电平在所述示波器30上显示的第一方波；最后计算所述第二方波和所述第一方波两组方波在时间轴上的差值，此差值即为待测设备10的响应延时。
在本申请实施例中，所述测试设备20包括GPIO中断卡和嵌入式设备，测试者可以根据需要选择GPIO中断卡或嵌入式设备。。
在本申请实施例中，所述第一输出端口11和所述第一中断端口12均为GPIO端口；所述第二输出端口21和所述第二中断端口22均为GPIO端口；所述第一输入端口31和所述第二输入端口32均为GPIO端口。
本申请提供的一种硬实时操作系统延时测试方法及系统，可以进一步细化系统在整个响应过程中产生的响应延时，当响应延时指标超标的时候，可以帮助开发人员进行准确和有效的定位。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种硬实时操作系统延时测试方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
配置待测设备；
在所述待测设备上配置第一输出端口和第一中断端口；
在所述待测设备中配置第一测试程序、第一驱动程序和第一中断处理程序；
将所述第一输出端口和所述第一中断端口电连接；
初始化所述第一测试程序，在所述待测设备中申请预设长度的内存并对其进行初始化，以作为测试结果存储区；
所述第一测试程序通过所述第一驱动程序申请向所述第一输出端口输出高电平，并记录时间T0；
所述第一测试程序等待预设时长，并开始休眠；
所述第一驱动程序响应所述第一测试程序向所述第一输出端口输出高电平；
所述第一中断端口产生中断，系统根据中断信号中断运行所述第一中断服务程序，并记录时间T1；
所述系统执行抢占，并记录时间T2；
所述系统将当前任务切换至所述第一测试程序，并记录时间T3；
所述第一测试程序被唤醒，并通过所述第一驱动程序读取并记录T1、T2、T3和T4，将上述时间保存在所述测试结果存储区。
2.根据权利要求1所述的硬实时操作系统延时测试方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：
配置测试设备；
在所述测试设备上配置第二输出端口和第二中断端口；
在所述测试设备中配置第二中断服务程序、第二测试程序和第二驱动程序；
将所述第一输出端口与所述第二中断端口连接，所述第一中断端口与所述第二输出端口连接；
所述第二测试程序通过所述第二驱动程序向所述第二输出端口输出高电平，并记录时间T5；
所述第一中断端口产生中断；
所述第一中断服务程序唤醒所述第一测试程序；
所述第一测试程序调用所述第一驱动程序；
所述第一驱动程序向所述第一输出端口输出高电平；
所述第二中断端口收到中断，所述系统根据中断信号中断运行所述第二中断服务程序，并记录时间T6。
3.根据权利要求2所述的硬实时操作系统延时测试方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：
配置示波器；
在所述示波器上配置第一输入端口和第二输入端口；
将所述第一输入端口与所述第二输出端口连接，所述第二输入端口与所述第一输出端口连接；
获取所述第二输出端口输出的高电平在所述示波器上显示的第二方波；
获取所述第一输出端口输出的高电平在所述示波器上显示的第一方波；
计算所述第二方波和所述第一方波两组方波在时间轴上的差值。
4.根据权利要求2所述的硬实时操作系统延时测试方法，其特征在于，所述测试设备包括GPIO中断卡和嵌入式设备。
5.根据权利要求1所述的硬实时操作系统延时测试方法，其特征在于，所述第一输出端口和所述第一中断端口均为GPIO端口。
6.根据权利要求2所述的硬实时操作系统延时测试方法，其特征在于，所述第二输出端口和所述第二中断端口均为GPIO端口。
7.根据权利要求3所述的硬实时操作系统延时测试方法，其特征在于，所述第一输入端口和所述第二输入端口均为GPIO端口。
8.一种硬实时操作系统延时测试系统，其特征在于，所述系统包括：
待测设备，用于进行延时测试；所述待测设备包括第一输出端口和第一中断端口；所述待测设备中配置第一测试程序、第一驱动程序和第一中断处理程序；
其中，所述第一输出端口和所述第一中断端口电连接，所述待测设备采用如权利要求1-7中任一中所述的硬实时操作系统延时测试方法进行延时测试。
9.根据权利要求8所述的硬实时操作系统延时测试系统，其特征在于，还包括：测试设备，用于对所述待测设备进行延时测试；所述测试设备包括第二输出端口和第二中断端口，所述测试设备内配置有所述第二中断服务程序、所述第二测试程序和所述第二驱动程序；
其中，所述第一输出端口与所述第二中断端口连接，所述第一中断端口与所述第二输出端口连接。
10.根据权利要求9所述的硬实时操作系统延时测试系统，其特征在于，还包括：配置示波器，所述示波器包括第一输入端口和第二输入端口，所述第一输入端口与所述第二输出端口连接，所述第二输入端口与所述第一输出端口连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Chen Song Inventor after: Liu Yunhe Inventor after: Zhang Chao Inventor after: Shi Jing Inventor after: Guo Junyu Inventor after: Wei Lifeng Inventor after: Zhang Duo Inventor after: Kong Jinzhu Inventor before: Chen Song Inventor before: Liu Yunhe Inventor before: Zhang Chao Inventor before: Shi Jing Inventor before: Guo Junyu Inventor before: Wei Lifeng Inventor before: Zhang Duo Inventor before: Kong Jinzhu Inventor before: Wu Qingbo |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |