CN113220532A - 嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试方法及装置。所述嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试方法包括如下步骤：于待测嵌入式操作系统的内核注册中断处理函数；通过一测试卡发送一上升沿信号至所述待测嵌入式操作系统，并同时启动所述测试卡内的定时器；检测所述测试卡是否接收到所述中断处理函数反馈的下降沿信号，若是，则关闭所述定时器，并输出所述定时器的数值，以所述数值作为所述待测嵌入式操作系统的中断事件反馈时间。本发明实现了对中断事件反馈时间测试准确度的提高，且测试成本较低，测试操作简单，能够实现对中断事件反馈时间的多次重复测量。

Description

嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试方法及装置。
背景技术
中断事件反馈时间也称中断响应时间，是指从外部中断产生到开始执行中断服务程序的第一条指令之间的时间。所述中断响应时间又可以分为中断延迟时间和系统处理时间。其中，中断延迟时间为中断发生到当前任务停止之间的时间；系统处理时间为关中断、寄存器入栈和开始执行第一条中断处理程序的时间。中断响应时间是衡量实时操作系统实时性能好坏的重要指标，准确的测试中断响应时间可以成为选择实时操作系统的依据和评测指标。
实时操作系统因其高度的实时性、可靠性、安全性，在工业、航天领域有着广泛的使用。实时操作系统主要有RTLinux，Linux-Preempt，Vxworks等。Linux是一款可自由裁剪、开源的操作系统，因其开源的特性在工业控制领域使用诸多，但其有着较差的实时性能。Linux-Preempt是在Linux内核上加上实时的rt-prermpt补丁，使其有用高度的实时性能。
实时操作系统最显著的特征是实时性，即当外部事情到来之前，能在及其短暂的时间内做出中断响应，并交由CPU进行处理。中断响应时间是评价实时操作系统实时性能好坏的最重要的指标。目前，国内外对中断响应时间特性的研究并不深入，还没有一个统一的测试套件或方法。因此，对Linux中断响应的研究和开发中断响应时间测试套件是非常必要的。
目前测试中断响应时间方法主要有两种，一种主要是利用硬件—信号发生器和示波器去测量中断响应时间，但设备集成度较低、成本太高，并且不易重复测量；另一种利用软件进行测量，软件测量的精度不高，并且测量程序的运行本身也会影响测试精度。
因此，如何提高中断事件反馈时间的测试准确度，简化测试操作，降低测试成本，是当前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试方法及装置，用于解决现有的中断事件反馈时间测试准确度较低、测试成本较高的问题，同时简化中断事件反馈时间的测试操作，便捷的实现中断事件反馈时间的重复测量。
为了解决上述问题，本发明提供了一种嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试方法，包括如下步骤：
于待测嵌入式操作系统的内核注册中断处理函数；
通过一测试卡发送一上升沿信号至所述待测嵌入式操作系统，并同时启动所述测试卡内的定时器；
检测所述测试卡是否接收到所述中断处理函数反馈的下降沿信号，若是，则关闭所述定时器，并输出所述定时器的数值，以所述数值作为所述待测嵌入式操作系统的中断事件反馈时间。
可选的，所述待测嵌入式操作系统为Linux、Linux-Preempt系统或者Vxworks系统，且所述待测嵌入式操作系统搭载于x86硬件中。
可选的，所述测试卡的芯片为32位处理器，所述测试卡通过所述芯片的第一通用型输入输出管脚发送上升沿信号至所述待测嵌入式操作系统，并通过所述芯片的第二通用型输入输出管脚接收所述中断处理函数反馈的下降沿信号。
可选的，所述x86硬件通过第三通用型输入输出管脚接收所述上升沿信号，所述x86硬件通过第四通用型输入输出管脚传输所述下降沿信号至所述芯片。
可选的，还包括：
通过一测试卡发送一上升沿信号至满负载的所述待测嵌入式操作系统，并同时启动所述测试卡内的定时器；检测所述测试卡是否接收到所述中断处理函数反馈的下降沿信号，若是，则关闭所述定时器，并以所述定时器的输出数值作为满负载时所述待测嵌入式操作系统的中断事件反馈时间；
通过一测试卡发送一上升沿信号至空负载的所述待测嵌入式操作系统，并同时启动所述测试卡内的定时器；检测所述测试卡是否接收到所述中断处理函数反馈的下降沿信号，若是，则关闭所述定时器，并以所述定时器的输出数值作为空负载时所述待测嵌入式操作系统的中断事件反馈时间。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试装置，包括：
注册模块，用于向待测嵌入式操作系统的内核注册中断处理函数；
发送模块，用于通过一测试卡发送一上升沿信号至所述待测嵌入式操作系统，并同时启动所述测试卡内的定时器；
检测模块，用于检测所述测试卡是否接收到所述中断处理函数反馈的下降沿信号，若是，则关闭所述定时器，并输出所述定时器的数值，以所述数值作为所述待测嵌入式操作系统的中断事件反馈时间。
可选的，所述待测嵌入式操作系统为Linux、Linux-Preempt系统或者Vxworks系统，且所述待测嵌入式操作系统搭载于x86硬件中。
可选的，所述测试卡的芯片为32位处理器；
所述发送模块控制所述测试卡通过所述芯片的第一通用型输入输出管脚发送上升沿信号至所述待测嵌入式操作系统，并控制所述测试卡通过所述芯片的第二通用型输入输出管脚接收所述中断处理函数反馈的下降沿信号。
可选的，所述发送模块控制所述测试卡将所述上升沿信号传输至所述x86硬件的第三通用型输入输出管脚，所述x86硬件通过第四通用型输入输出管脚传输所述下降沿信号至所述芯片。
可选的，所述发送模块用于通过一测试卡发送一上升沿信号至满负载的所述待测嵌入式操作系统，并同时启动所述测试卡内的定时器；所述检测模块检测所述测试卡是否接收到所述中断处理函数反馈的下降沿信号，若是，则关闭所述定时器，并以所述定时器的输出数值作为满负载时所述待测嵌入式操作系统的中断事件反馈时间；
所述发送模块还用于通过一测试卡发送一上升沿信号至空负载的所述待测嵌入式操作系统，并同时启动所述测试卡内的定时器；所述检测模块还用于检测所述测试卡是否接收到所述中断处理函数反馈的下降沿信号，若是，则关闭所述定时器，并以所述定时器的输出数值作为空负载时所述待测嵌入式操作系统的中断事件反馈时间。
本发明提供的嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试方法及装置，通过在待测嵌入式操作系统的内核中注入中断处理函数，并通过位于所述待测嵌入式操作系统外部的测试卡向所述待测嵌入式操作系统发送上升沿信号，并以所述测试卡自所述上升沿信号发送至接收到所述中断处理函数反馈的下降沿信号之间的时间作为所述待测嵌入式操作系统的中断事件反馈时间，实现了对中断事件反馈时间测试准确度的提高，且测试成本较低，测试操作简单，能够实现对中断事件反馈时间的多次重复测量。
附图说明
附图1是本发明具体实施方式中嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试方法流程图；
附图2是本发明具体实施方式中测试嵌入式操作系统的中断事件反馈时间时的示意图；
附图3是本发明具体实施方式中嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试装置结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试方法及装置的具体实施方式做详细说明。
本具体实施方式提供了一种嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试方法，附图1是本发明具体实施方式中嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试方法流程图，附图2是本发明具体实施方式中测试嵌入式操作系统的中断事件反馈时间时的示意图。如图1和图2所示，所述嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试方法，包括如下步骤：
步骤S11，于待测嵌入式操作系统的内核注册中断处理函数；
步骤S12，通过一测试卡20发送一上升沿信号至所述待测嵌入式操作系统，并同时启动所述测试卡20内的定时器；
步骤S13，检测所述测试卡20是否接收到所述中断处理函数反馈的下降沿信号，若是，则关闭所述定时器，并输出所述定时器的数值，以所述数值作为所述待测嵌入式操作系统的中断事件反馈时间。
可选的，所述待测嵌入式操作系统为Linux、Linux-Preempt系统或者Vxworks系统，且所述待测嵌入式操作系统搭载于x86硬件21中。
可选的，所述测试卡20的芯片为32位处理器，所述测试卡20通过所述芯片的第一通用型输入输出管脚GPIO2发送上升沿信号至所述待测嵌入式操作系统，并通过所述芯片的第二通用型输入输出管脚GPIO3接收所述中断处理函数反馈的下降沿信号。
可选的，所述x86硬件通过第三通用型输入输出管脚GPIO499接收所述上升沿信号，所述x86硬件通过第四通用型输入输出管脚GPIO500传输所述下降沿信号至所述芯片。
本具体实施方式中所述的上升沿信号是指，数字电平从低电平(数字“0”)变为高电平(数字“1”)的瞬时信号；所述的下降沿信号是指，数字电平从高电平(数字“1”)变为低电平(数字“0”)的瞬时信号。具体来说，所述测试卡20中包括测试卡端GPIO 201。所述测试卡20所用芯片为32位处理器，简称W2芯片。W2芯片有128K-byte Flash空间，支持4MHz、8MHz、16MHz、32MHz系统运行时钟频率，有3个uart(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用型异步收发传输器)模块，5个独立Timer(定时器)和40个可复用GPIO(General-purpose input/output，通用型输入输出)管脚。所述待测嵌入式操作系统是搭载于x86硬件21中。所述x86硬件21中包括CPU(中央处理器)213、Local APIC(本地中断控制器)214、I/O APIC(输入/输出设备中断控制器)212和x86端GPIO 211。CPU负责接受LocalAPIC发送的中断信息，调用中断处理函数；I/O APIC负责中断分发，将中断发送给LocalAPIC；Local APIC收到中断消息后，赋予中断的优先级，并将中断交由CPU进行处理。
图2中的箭头表示在对所述待测嵌入式操作系统进行中断事件反馈时间测试时，测试信号(包括上升沿信号和下降沿信号)的流向。在具体的测试过程中，所述测试卡20中的所述测试卡端GPIO 201通过第一通用型输入输出管脚GPIO2发送一上升沿信号至所述x86硬件21中的x86端GPIO 211的第三通用型输入输出管脚GPIO499。所述x86硬件21收到所述上升沿信号后进入所述中断处理函数，中断处理函数处理之后，所述x86硬件21通过第四通用型输入输出管脚GPIO500传输所述下降沿信号至所述第二通用型输入输出管脚GPIO3。所述测试卡20在确认收到所述下降沿信号之后控制所述定时器停止计时，并将所述定时器的计数值输出，以所述定时器输出的所述数值作为所述待测嵌入式操作系统的中断事件反馈时间。
在所述待测嵌入式操作系统端，采用插桩的方法，主要是在驱动函数里插入测量代码，收到上升沿信号后进入中断处理函数，所述中断处理函数处理后发送一个下降沿给所述测试卡20。举例来说，所述待测嵌入式操作系统为Linux系统，可以采用如下驱动程序向所述待测嵌入式操作系统的内核注册中断处理函数：
//驱动初始化程序
//gpio申请
gpio_request(gpioNo499,"mygpiopin499")；
gpio_request(gpioNo500,"mygpiopin500")；
//gpio设置
gpio_direction_input(gpioNo499)；
gpio_direction_output(gpioNo500,1)；
//申请中断号
gpio_to_irq(gpioNo499)；
注册中断处理函数
request_irq(irqno,myirq_handler,IRQF_TRIGGER_RISING,"mygpiopin",NULL)；
//中断处理函数
gpio_set_value(gpioNo500,0)；
gpio_set_value(gpioNo500,1)；
本具体实施方式中所述测试卡20中的程序可以如下所示：
//设置时钟频率32MHz
MemoryOr32(0x1f800701,0x0200)；
MemoryOr32(0x1f800702,0x2000)；
MemoryWrite32(0x1f800704,0x4)；
MemoryWrite32(0x1f800705,0x0)；
//设置定时器
MemoryAnd32(T0_CTL0_REG,～(1<<7))；
MemoryWrite32(T0_CLK_REG,1)；
MemoryWrite32(T0_REF_REG,0)；
MemoryOr32(T0_CTL0_REG,(0x02|(0<<7)))；
MemoryOr32(SYS_CTL0_REG,1)；
可选的，所述嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试方法还包括：
通过一测试卡20发送一上升沿信号至满负载的所述待测嵌入式操作系统，并同时启动所述测试卡20内的定时器；检测所述测试卡20是否接收到所述中断处理函数反馈的下降沿信号，若是，则关闭所述定时器，并以所述定时器的输出数值作为满负载时所述待测嵌入式操作系统的中断事件反馈时间；
通过一测试卡20发送一上升沿信号至空负载的所述待测嵌入式操作系统，并同时启动所述测试卡内的定时器；检测所述测试卡20是否接收到所述中断处理函数反馈的下降沿信号，若是，则关闭所述定时器，并以所述定时器的输出数值作为空负载时所述待测嵌入式操作系统的中断事件反馈时间。
本具体实施方式提供的所述嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试方法具有普适、方便快捷且集成度较高的优势。本具体实施方式基于自研W2芯片的定时器和通讯模块(即所述测试卡端GPIO 201)准确测试出Linux系统和增加实时补丁的Linux-Preempt系统的中断事件反馈时间统计分布，并且在满负载和空负载的情况下分别测试中断事件反馈时间。结果表明，增加实时补丁的Linux-Preempt操作系统比Linux系统有更好的实时性，实时性能提高了85％，并且相比于满负载，空负载有着更好的实时性。
不仅如此，本具体实施方式还提供了一种嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试装置。附图3是本发明具体实施方式中嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试装置结构框图。本具体实施方式提供的嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试装置可以采用如图1和图2所示的嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试方法对嵌入式操作系统的中断事件反馈时间进行测试。如图1-图3所示，所述嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试装置，包括：
注册模块30，用于向待测嵌入式操作系统的内核注册中断处理函数；
发送模块31，用于通过一测试卡20发送一上升沿信号至所述待测嵌入式操作系统，并同时启动所述测试卡20内的定时器；
检测模块32，用于检测所述测试卡20是否接收到所述中断处理函数反馈的下降沿信号，若是，则关闭所述定时器，并输出所述定时器的数值，以所述数值作为所述待测嵌入式操作系统的中断事件反馈时间。
本具体实施方式中所述的嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试装置还可以包括控制模块33，所述控制模块33连接所述注册模块30、所述发送模块31和所述检测模块32，用于对所述注册模块30、所述发送模块31和所述检测模块32进行操作控制。
可选的，所述待测嵌入式操作系统为Linux、Linux-Preempt系统或者Vxworks系统，且所述待测嵌入式操作系统搭载于x86硬件中。
可选的，所述测试卡20的芯片为32位处理器；
所述发送模块31控制所述测试卡20通过所述芯片的第一通用型输入输出管脚GPIO2发送上升沿信号至所述待测嵌入式操作系统，并控制所述测试卡通过所述芯片的第二通用型输入输出管脚GPIO3接收所述中断处理函数反馈的下降沿信号。
可选的，所述发送模块控制所述测试卡20将所述上升沿信号传输至所述x86硬件的第三通用型输入输出管脚GPIO 499，所述x86硬件通过第四通用型输入输出管脚GPIO500传输所述下降沿信号至所述芯片。
可选的，所述发送模块31用于通过一测试卡20发送一上升沿信号至满负载的所述待测嵌入式操作系统，并同时启动所述测试卡20内的定时器；所述检测模块32检测所述测试卡20是否接收到所述中断处理函数反馈的下降沿信号，若是，则关闭所述定时器，并以所述定时器的输出数值作为满负载时所述待测嵌入式操作系统的中断事件反馈时间；
所述发送模块31还用于通过一测试卡20发送一上升沿信号至空负载的所述待测嵌入式操作系统，并同时启动所述测试卡20内的定时器；所述检测模块32还用于检测所述测试卡20是否接收到所述中断处理函数反馈的下降沿信号，若是，则关闭所述定时器，并以所述定时器的输出数值作为空负载时所述待测嵌入式操作系统的中断事件反馈时间。
本具体实施方式提供的嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试方法及装置，通过在待测嵌入式操作系统的内核中注入中断处理函数，并通过位于所述待测嵌入式操作系统外部的测试卡向所述待测嵌入式操作系统发送上升沿信号，并以所述测试卡自所述上升沿信号发送至接收到所述中断处理函数反馈的下降沿信号之间的时间作为所述待测嵌入式操作系统的中断事件反馈时间，实现了对中断事件反馈时间测试准确度的提高，且测试成本较低，测试操作简单，能够实现对中断事件反馈时间的多次重复测量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
于待测嵌入式操作系统的内核注册中断处理函数；
通过一测试卡发送一上升沿信号至所述待测嵌入式操作系统，并同时启动所述测试卡内的定时器；
检测所述测试卡是否接收到所述中断处理函数反馈的下降沿信号，若是，则关闭所述定时器，并输出所述定时器的数值，以所述数值作为所述待测嵌入式操作系统的中断事件反馈时间。
2.根据权利要求1所述的嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试方法，其特征在于，所述待测嵌入式操作系统为Linux、Linux-Preempt系统或者Vxworks系统，且所述待测嵌入式操作系统搭载于x86硬件中。
3.根据权利要求2所述的嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试方法，其特征在于，所述测试卡的芯片为32位处理器，所述测试卡通过所述芯片的第一通用型输入输出管脚发送上升沿信号至所述待测嵌入式操作系统，并通过所述芯片的第二通用型输入输出管脚接收所述中断处理函数反馈的下降沿信号。
4.根据权利要求3所述的嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试方法，其特征在于，所述x86硬件通过第三通用型输入输出管脚接收所述上升沿信号，所述x86硬件通过第四通用型输入输出管脚传输所述下降沿信号至所述芯片。
5.根据权利要求1所述的嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试方法，其特征在于，还包括：
通过一测试卡发送一上升沿信号至满负载的所述待测嵌入式操作系统，并同时启动所述测试卡内的定时器；检测所述测试卡是否接收到所述中断处理函数反馈的下降沿信号，若是，则关闭所述定时器，并以所述定时器的输出数值作为满负载时所述待测嵌入式操作系统的中断事件反馈时间；
通过一测试卡发送一上升沿信号至空负载的所述待测嵌入式操作系统，并同时启动所述测试卡内的定时器；检测所述测试卡是否接收到所述中断处理函数反馈的下降沿信号，若是，则关闭所述定时器，并以所述定时器的输出数值作为空负载时所述待测嵌入式操作系统的中断事件反馈时间。
6.一种嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试装置，其特征在于，包括：
注册模块，用于向待测嵌入式操作系统的内核注册中断处理函数；
发送模块，用于通过一测试卡发送一上升沿信号至所述待测嵌入式操作系统，并同时启动所述测试卡内的定时器；
检测模块，用于检测所述测试卡是否接收到所述中断处理函数反馈的下降沿信号，若是，则关闭所述定时器，并输出所述定时器的数值，以所述数值作为所述待测嵌入式操作系统的中断事件反馈时间。
7.根据权利要求6所述的嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试装置，其特征在于，所述待测嵌入式操作系统为Linux、Linux-Preempt系统或者Vxworks系统，且所述待测嵌入式操作系统搭载于x86硬件中。
8.根据权利要求7所述的嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试装置，其特征在于，所述测试卡的芯片为32位处理器；
所述发送模块控制所述测试卡通过所述芯片的第一通用型输入输出管脚发送上升沿信号至所述待测嵌入式操作系统，并控制所述测试卡通过所述芯片的第二通用型输入输出管脚接收所述中断处理函数反馈的下降沿信号。
9.根据权利要求8所述的嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试装置，其特征在于，所述发送模块控制所述测试卡将所述上升沿信号传输至所述x86硬件的第三通用型输入输出管脚，所述x86硬件通过第四通用型输入输出管脚传输所述下降沿信号至所述芯片。
10.根据权利要求6所述的嵌入式操作系统中断事件反馈时间的测试装置，其特征在于，所述发送模块用于通过一测试卡发送一上升沿信号至满负载的所述待测嵌入式操作系统，并同时启动所述测试卡内的定时器；所述检测模块检测所述测试卡是否接收到所述中断处理函数反馈的下降沿信号，若是，则关闭所述定时器，并以所述定时器的输出数值作为满负载时所述待测嵌入式操作系统的中断事件反馈时间；
所述发送模块还用于通过一测试卡发送一上升沿信号至空负载的所述待测嵌入式操作系统，并同时启动所述测试卡内的定时器；所述检测模块还用于检测所述测试卡是否接收到所述中断处理函数反馈的下降沿信号，若是，则关闭所述定时器，并以所述定时器的输出数值作为空负载时所述待测嵌入式操作系统的中断事件反馈时间。
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