CN113282520A - Epa系统测试方法、epa系统测试设备和介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种EPA系统测试方法、EPA系统测试设备和计算机可读存储介质。该EPA系统测试方法包括：基于多个EPA设备在多个通信周期的多个周期报文确定每个EPA设备的多个相邻周期时间间隔；基于每个EPA设备的多个相邻周期时间间隔确定每个EPA设备的至少一个相邻周期时间间隔改变量；基于所述多个EPA设备中的每个EPA设备的至少一个相邻周期时间间隔改变量，从所述多个EPA设备中确定所述EPA系统的主时钟设备；以及从所述多个EPA设备中确定所述EPA系统的从时钟设备。

Description

EPA系统测试方法、EPA系统测试设备和介质

技术领域

本发明概括而言涉及通信领域，更具体地，涉及一种EPA系统测试方法、EPA系统测试设备和计算机可读存储介质。

背景技术

目前，基于EPA（Ethernet for Plant Automation，工业以太网）协议标准的产品越来越丰富，某些产品已经被用于工业生产、车辆控制等。EPA协议虽然与传统以太网相比有相似之处，但是其数据报文传输的确定性、实时性是传统以太网所不具备的。目前，传统以太网应用较为广泛，其测试工具也相对较多，使得其测试具有较高的标准化测试方法。然而，由于传统以太网协议与EPA协议的上述区别，传统以太网测试工具不能直接用于执行EPA系统的确定性和实时性测试。

针对EPA系统，当前已经提出了一些测试设备和测试方法。这些测试方法通常需要在EPA系统中接入新的报文发送装置和报文接收装置，来向EPA系统发送测试报文，并且接收和分析EPA系统中的各个EPA设备的响应报文来分析EPA系统的各项性能，如网络负荷、同步精度和确定性调度等。然而，新装置的接入可能会对已有的EPA系统产生干扰，发送专门的测试报文将增加网络负荷，占用被测系统的处理资源，进而可能影响EPA系统的正常运行，并且当前的各项测试方法也相对复杂和不够准确。

发明内容

针对上述问题中的至少一个，本发明提供了一种EPA系统测试方案，其能够在不向EPA系统中引入新的装置并且不在EPA系统中产生新的报文的情况下，通过监听EPA系统中已有的报文来对EPA系统的各项性能进行测试。

根据本发明的一个方面，提供了一种EPA系统测试方法。该EPA系统测试方法包括：基于多个EPA设备在多个通信周期的多个周期报文确定每个EPA设备的多个相邻周期时间间隔；基于每个EPA设备的多个相邻周期时间间隔确定每个EPA设备的至少一个相邻周期时间间隔改变量；基于所述多个EPA设备中的每个EPA设备的至少一个相邻周期时间间隔改变量，从所述多个EPA设备中确定所述EPA系统的主时钟设备；以及从所述多个EPA设备中确定所述EPA系统的从时钟设备。

在一些实施例中，基于多个EPA设备在多个通信周期的多个周期报文确定每个EPA设备的多个相邻周期时间间隔包括：确定一个EPA设备的连续两个周期报文的发送开始时间；以及基于所述EPA设备的连续两个周期报文的发送开始时间确定所述EPA设备的一个相邻周期时间间隔。

在一些实施例中，从所述多个EPA设备中确定所述EPA系统的主时钟设备包括：将所述多个EPA设备的相邻周期时间间隔改变量分别与预定的主时钟同步精度抖动幅值进行比较，并且将所述多个EPA设备中相邻周期时间间隔改变量小于或等于预定的主时钟同步精度抖动幅值的EPA设备确定为所述主时钟设备；或者确定所述多个EPA设备中多个相邻周期时间间隔改变量的方差，并且将方差最小的EPA设备确定为所述主时钟设备。

在一些实施例中，从所述多个EPA设备中确定所述EPA系统的从时钟设备包括：将所述多个EPA设备中除了所述主时钟设备之外的EPA设备都确定为所述从时钟设备；或者将除了所述主时钟设备之外的EPA设备的相邻周期时间间隔改变量分别与预定从时钟同步精度抖动幅值进行比较，并且将相邻周期时间间隔改变量小于或等于预定的从时钟同步精度抖动幅值的EPA设备确定为所述从时钟设备。

在一些实施例中，该方法还包括：确定所述多个EPA设备中的第一EPA设备的第一周期报文的发送开始时间；基于所述第一EPA设备的所述第一周期报文的发送开始时间和所述第一周期报文所处的通信周期的开始时间确定所述第一周期报文的发送偏移；确定所述第一EPA设备的所述第一周期报文的发送偏移是否与为所述第一EPA设备预先配置的偏移参数一致；以及响应于确定所述第一EPA设备的所述第一周期报文的发送偏移与为所述第一EPA设备预先配置的偏移参数一致，确定所述第一EPA设备的确定性调度正常。

在一些实施例中，该方法还包括：基于所述多个EPA设备中的第二EPA设备的第二周期报文确定所述第二EPA设备的确定性调度正常，其中所述第一EPA设备和所述第二EPA设备分别是所述EPA系统的主时钟设备和从时钟设备，所述第二周期报文与所述第一周期报文处于同一通信周期；确定所述第一EPA设备的第一周期报文的发送开始时间和所述第二EPA设备的第二周期报文的发送开始时间是否与为所述第一EPA设备和所述第二EPA设备预先配置的发送顺序一致；以及响应于确定所述第一EPA设备的第一周期报文的发送开始时间和所述第二EPA设备的第二周期报文的发送开始时间与为所述第一EPA设备和所述第二EPA设备预先配置的发送顺序一致，确定所述EPA系统的确定性调度正常。

在一些实施例中，该方法还包括：将测试计数值加一；确定所述测试计数值是否达到预设测试次数阈值；响应于确定所述测试计数值达到所述预设测试次数阈值，确定所述第一EPA设备或者所述EPA系统的确定性调度正常。

在一些实施例中，该方法还包括：基于所述多个EPA设备中的主时钟设备在连续多个通信周期的周期报文的发送开始时间确定测试周期；确定所述多个EPA设备中的每个EPA设备在所述测试周期的周期报文的发送时长和非周期报文的发送时长；基于每个EPA设备在所述测试周期的周期报文的发送时长和非周期报文的发送时长确定所述EPA设备在所述测试周期的报文发送总时长；以及基于所述多个EPA设备在所述测试周期的报文发送总时长和所述测试周期确定所述EPA设备的网络负荷。

根据本发明的另一个方面，提供了一种EPA系统测试设备，包括：处理器和存储器，所述存储器包括可由所述处理器运行的指令，所述处理器被配置为使得所述节点设备执行如上所述的任一方法。

根据本发明的再一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序代码，该计算机程序代码在被运行时执行如上所述的方法。

附图说明

通过参考下列附图所给出的本发明的具体实施方式的描述，将更好地理解本发明，并且本发明的其他目的、细节、特点和优点将变得更加显而易见。

图1示出了根据本发明的实施例的示例性EPA系统测试设备和EPA系统的示意图。

图2示出了根据本发明实施例的EPA系统的通信周期的示意图。

图3示出了根据本发明的一些实施例的EPA系统测试方法的流程图。

图4示出了根据本发明的另一些实施例的EPA系统测试方法的流程图。

图5示出了根据本发明的又一些实施例的EPA系统测试方法的流程图。

图6示出了适合实现本发明的实施例的设备的方框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在下文的描述中，出于说明各种发明的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种发明实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一些实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一些实施例”中的出现不一定全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

此外，说明书和权利要求中所用的第一、第二、第三等术语，仅仅出于描述清楚起见来区分各个对象，而并不限定其所描述的对象的大小或其他顺序等，除非另有说明。

图1示出了根据本发明的实施例的示例性EPA系统测试设备10和EPA系统20的示意图。如图1中所示，EPA系统测试设备10可以包括测试端口12，其被配置为接收EPA系统20的多个EPA设备在多个通信周期的多个周期报文。EPA系统测试设备10还包括测试分析模块14，其被配置为基于通过测试端口12接收的多个EPA设备的多个周期报文对EPA系统20进行各种测试，如同步精度测试、网络负荷测试和确定性调度测试等。具体地，测试分析模块14可以被配置为基于多个EPA设备在多个通信周期的多个周期报文确定每个EPA设备的多个相邻周期时间间隔；基于每个EPA设备的多个相邻周期时间间隔确定每个EPA设备的至少一个相邻周期时间间隔改变量；基于多个EPA设备中的每个EPA设备的至少一个相邻周期时间间隔改变量，从多个EPA设备中确定EPA系统的主时钟设备；以及从多个EPA设备中确定EPA系统的从时钟设备，以确定EPA系统20的同步精度。附加地或者替代地，测试分析模块14还可以被配置为确定多个EPA设备中的第一EPA设备的第一周期报文的发送开始时间；基于第一EPA设备的第一周期报文的发送开始时间和第一周期报文所处的通信周期的开始时间确定第一周期报文的发送偏移；确定第一EPA设备的第一周期报文的发送偏移是否与为第一EPA设备预先配置的偏移参数一致；以及响应于确定第一EPA设备的第一周期报文的发送偏移与为第一EPA设备预先配置的偏移参数一致，确定第一EPA设备的确定性调度正常。附加地或者替代地，测试分析模块14还可以被配置为基于多个EPA设备中的主时钟设备在连续多个通信周期的周期报文的发送开始时间确定测试周期；确定多个EPA设备中的每个EPA设备在该测试周期的周期报文的发送时长和非周期报文的发送时长；基于每个EPA设备在该测试周期的周期报文的发送时长和非周期报文的发送时长确定该EPA设备在该测试周期的报文发送总时长；以及基于多个EPA设备在该测试周期的报文发送总时长和该测试周期确定该EPA设备的网络负荷。

此外，在一些实施例中，EPA系统测试设备10还可以包括模式控制模块16，其用于控制测试分析模块14以选择或更改其测试模式，例如选择执行上述同步精度测试、网络负荷测试和确定性调度测试中的任意一种或多种。

此外，在一些实施例中，EPA系统测试设备10还可以包括管理终端18，其被配置为经由模式控制模块16从测试分析模块14，或者直接从测试分析模块14，接收测试结果，和/或经由模式控制模块16向测试分析模块14，或者直接向测试分析模块14，发出控制指令以选择或更改测试分析模块14的测试模式。

EPA系统20可以包括多个EPA设备（图1中示意性地示出了5个EPA设备21、22、23、24和25），其中各个EPA设备之间可以通过链路相连。EPA系统测试设备10的测试端口12可以接入EPA系统20中的任意位置，以监听来自EPA系统20的信号，该信号例如可以是物理层信号。该物理层信号可以通过MAC（Media Access Control，媒体访问控制）层转发给测试分析模块14。测试端口12可以直接确定监听到的信号中的周期报文或者可以将监听到的信号发送给测试分析模块14或其他单独的模块以从监听到的信号中提取周期报文，在本文中不对周期报文的具体获取方式进行任何形式的限定。

注意，图1中以混合型拓扑结构为例示出了EPA系统20，但是本领域技术人员可以理解，EPA系统20并不限于图1所示的混合型拓扑结构，而是可以具有其他类型的拓扑结构，如星型结构和环形结构等。

对于EPA系统20来说，各个EPA设备共享同一主时钟，具有相同的时钟基准，其中一个EPA设备作为主时钟设备，其他EPA设备作为从时钟设备，主时钟设备发起并维护与从时钟设备之间的时钟同步。这些EPA设备之间的通信周期具有相同的周期性，每个通信周期也称为宏周期。

图2示出了根据本发明实施例的EPA系统20的通信周期T的示意图。

如图2中所示，EPA系统20的每个通信周期T包括周期时间段Tp和非周期时间段Tn。每个EPA设备（如EPA设备21、22、23、24和25）可以在每个通信周期T的周期时间段Tp期间发送周期报文（如图2中所示的周期报文P_{21_1}、P_{22_1}、P_{23_1}、P_{24_1}和P_{25_1}）。在一种实例中，通信周期T的长度为100μs，其中周期时间段Tp的长度可以为80 μs，而非周期时间段Tn的长度可以为20μs。在给定的通信模式下，EPA系统20中的每个EPA设备被分配了周期时间段Tp期间的固定的传输时间片以发送该EPA设备的周期报文，该传输时间片的开始时间点和长度对于该EPA设备是唯一的，不会与其他EPA设备产生重叠和冲突。周期时间段Tp主要用来传输指定类型的大数据或特定类型的报文数据，其是主要的数据传输时间。周期报文的格式例如可以是FRT（Fast Realtime）协议格式。通常，周期报文的报文头中可以包含发送方源地址（如IP地址）、目的地地址、有效载荷标志位（用于指示是否包含有效载荷）、有效载荷长度等字段。此外，根据本发明的一些实施例的周期报文中还可以包括发送开始标志位、发送结束标志位等字段。

通信周期T的非周期时间段Tn是所有EPA设备共用的时间段，其可以像周期时间段Tp那样为每个EPA设备分配固定的传输时间片，也可以根据实际需要（例如根据有需要的EPA设备在周期时间段Tp期间的声明）为有需要的EPA设备分配不同的传输时间片，例如分配不同的开始时间点和/或长度等。在非周期时间段Tn期间，所有EPA设备的传输时间片仍然不能重叠。这样，在非周期时间段Tn，每个EPA设备可以用来发送不等长的各种控制报文或少数关键信息。此外，非周期时间段Tn还可以用于控制周期时间段Tp的通信模式，例如控制为每个EPA设备分配的周期时间段Tp中的传输时间片的开始时间点和长度以及每个EPA设备的周期报文的类型等。

在本文中，示例性描述了通过监听各个EPA设备在通信周期T的周期时间段Tp期间的周期报文来执行EPA系统20的同步精度测试和确定性调度测试。然而本领域技术人员可以理解，在本发明的一些变型或者等同替换中，可以通过监测EPA系统20的其他报文来执行上述测试。例如，在非周期时间段Tn像周期时间段Tp那样为每个EPA设备分配了固定的传输时间片的情况下，每个EPA设备发送的非周期报文具有如本发明中所述的周期报文相同的功能。

图3示出了根据本发明的一些实施例的EPA系统测试方法300的流程图。方法300例如可以通过图1中所示的EPA系统测试设备10来实现。更具体地，EPA系统测试设备10可以通过测试端口12从EPA系统20中接收多个EPA设备在多个通信周期T的多个周期报文（例如在通信周期T的周期时间段Tp发送的），并且通过测试分析模块14基于多个EPA设备的多个周期报文确定这些EPA设备中的主时钟设备和从时钟设备，以执行EPA系统20的同步精度测试。

如图3中所示，在步骤310，测试分析模块14可以基于多个EPA设备在多个通信周期T的多个周期报文确定每个EPA设备的多个相邻周期时间间隔。

在一些实施例中，测试端口12可以获取多个EPA设备中的每个EPA设备在N个通信周期T（N是大于1的整数）的N个周期报文。

在这种情况下，假设EPA系统20包括M个EPA设备，对于其中的一个EPA设备Di（其中i=1, 2, …, M，M是大于1的整数），测试分析模块14可以确定该EPA设备Di在连续两个通信周期T_j和T_j+1的连续两个周期报文的发送开始时间t_i,j和t_i,j+1（其中j=1, 2, …, N-1），并且基于这两个发送开始时间t_i,j和t_i,j+1确定该EPA设备Di的一个相邻周期时间间隔T_i,j。这里，T_i,j= t_i,j+1 - t_i,j。在一种实施例中，对于N个通信周期中的任意两个连续通信周期计算一次相邻周期时间间隔，因此可以为每个EPA设备Di确定N-1个相邻周期时间间隔T_i,j。在另一种实施例中，可以将N个通信周期分组为N/2组的两个连续通信周期，因此可以为每个EPA设备Di确定N/2个相邻周期时间间隔T_i,j。

这里，测试分析模块14通过接收的周期报文的IP地址或其他身份信息来确定相应的EPA设备，并且分别分析和记录每个EPA设备在每个通信周期内的周期报文的发送开始时间。例如，测试分析模块14可以通过解析该周期报文的报文头的发送时间戳字段来确定该周期报文的发送开始时间。或者，测试分析模块14也可以将实际接收到该周期报文的时刻确定为该周期报文的发送开始时间。

在步骤320，测试分析模块14可以基于每个EPA设备的多个相邻周期时间间隔确定每个EPA设备的至少一个相邻周期时间间隔改变量。具体地，如上所述，可以为每个EPA设备Di确定N-1个或者N/2个相邻周期时间间隔T_i,j，因此可以基于这些相邻周期时间间隔确定N-2个或者N/2-1个相邻周期时间间隔改变量ΔT_i,j。例如，可以获取20个通信周期的周期报文，即N=20，则对于每个EPA设备来说，可以为其确定19个或者10个相邻周期时间间隔，并且确定18个或者9个相邻周期时间间隔改变量。当N=3或者N=4时，依照上述方法仅获得1个相邻周期时间间隔改变量。

在步骤330，测试分析模块14可以基于多个EPA设备中的每个EPA设备的至少一个相邻周期时间间隔改变量，从这些EPA设备中确定EPA系统20的主时钟设备。

在一种实施例中，测试分析模块14可以将这些EPA设备的相邻周期时间间隔改变量分别与预定的主时钟同步精度抖动幅值进行比较，并且将这些EPA设备中相邻周期时间间隔改变量小于或等于预定的主时钟同步精度抖动幅值的EPA设备确定为主时钟设备。在EPA系统20的操作模式确定的情况下，其主时钟同步精度抖动幅值（以及下面的从时钟同步精度抖动幅值）基本确定。在这种情况下，可以确定步骤320中获取的每个EPA设备的一个相邻周期时间间隔改变量或者多个相邻周期时间间隔改变量的平均值是否小于或等于预定的主时钟同步精度抖动幅值，并且将该改变量或者平均值小于或等于预定的主时钟同步精度抖动幅值的EPA设备确定为主时钟设备。通过这种方式，可以在给定操作模式下从多个EPA设备中确定主时钟设备。这里，同步精度抖动幅值是指满足时钟同步的最大允许抖动范围，其是一个取决于系统需求的预设值。当一个设备的时间抖动量小于该同步精度抖动幅值时，该设备被认为满足时钟同步，反之被认为不满足时钟同步。相应地，主时钟同步精度抖动幅值是指满足主时钟同步的最大允许抖动范围，下面所述的从时钟同步精度抖动幅值是指满足从时钟同步的最大允许抖动范围。

在另一种实施例中，测试分析模块14可以确定每个EPA设备的多个相邻周期时间间隔改变量的方差，并且将方差最小的EPA设备确定为主时钟设备。由于每个EPA系统中只能有一个主时钟设备，并且该主时钟设备的抖动幅值最小，因此可以通过这种方式从多个EPA设备中确定一个主时钟设备，并且这种确定方法不依赖于操作模式。

在步骤340，测试分析模块14可以从多个EPA设备中确定EPA系统20的从时钟设备。

在一种实施例中，测试分析模块14可以将EPA系统20的多个EPA设备中除了主时钟设备之外的EPA设备都确定为从时钟设备。如前所述，在一个EPA系统中只有一个主时钟设备，其他的都为从时钟设备。在这种情况下，可以将除了步骤330中确定的主时钟设备之外的所有其他EPA设备都确定为从时钟设备。

在另一种实施例中，测试分析模块14可以将除了步骤330中确定的主时钟设备之外的EPA设备的相邻周期时间间隔改变量分别与预定的从时钟同步精度抖动幅值进行比较，并且将相邻周期时间间隔改变量小于或等于预定的从时钟同步精度抖动幅值的EPA设备确定为从时钟设备。在这种实施例中，确定从时钟设备的方式与上述步骤330中确定主时钟设备的方式基本相同，不同之处仅在于每个EPA设备要与预定的从时钟同步精度抖动幅值而不是主时钟同步精度抖动幅值进行比较。通过这种方式，可以在给定操作模式下从多个EPA设备中确定从时钟设备。此外，通过这种方式对从时钟设备的确定与主时钟设备的确定彼此独立，因此即使步骤330的主时钟设备的确定有误也不会影响从时钟设备的确定，并且有可能进一步在确定了从时钟设备之后再确定从时钟设备。

另一方面，如果一个EPA设备既不符合主时钟同步精度抖动幅值，又不符合从时钟同步精度抖动幅值，则表示该EPA设备的同步精度出错。在这种情况下，测试分析模块14可以向模式控制模块16和/或管理终端18上报该同步精度偏差太大或者同步失调。

利用上述方法300，EPA系统测试设备10可以实时监测EPA系统中的每台EPA设备在通信周期的周期报文的抖动情况。由于从时钟设备需要向主时钟设备同步才能够得到同步精度，因此每次同步后的精度可能会存在一定的偏差。正常情况下，主时钟设备的通信周期波形时间偏差≤5ns，30ns≤从时钟设备的通信周期波形时间偏差≤60ns之间，因此测试设备10只需要记录一台EPA设备的两次同步精度的时间偏差即可很容易地检测出哪个是主时钟设备，哪个是从时钟设备，同时计算出每个设备前后两个通信周期的抖动偏差。由于不需要发送探测报文去测试同步精度，而是直接检测设备发送的周期报文，因此能够支持在各种类型拓扑（线型、环型、双环型、星型、双星型等）的EPA系统中测试同步精度。

图4示出了根据本发明的另一些实施例的EPA系统测试方法400的流程图。方法400例如可以通过图1中所示的EPA系统测试设备10来实现。更具体地，EPA系统测试设备10可以通过测试端口12从EPA系统20中接收多个EPA设备在多个通信周期T的多个周期报文（例如在通信周期T的周期时间段Tp发送的），并且通过测试分析模块14基于多个EPA设备的多个周期报文确定这些EPA设备的确定性调度是否正常，以执行EPA系统20的确定性调度测试。

如图4中所示，在步骤410，测试分析模块14可以确定多个EPA设备中的第一EPA设备的第一周期报文的发送开始时间。

第一EPA设备可以是EPA系统20的主时钟设备，其可以是通过上述方法300或者其他方法确定的主时钟设备。第一周期报文可以是测试端口12获取的第一EPA设备在多个通信周期的多个周期报文中的任一个。

如图2中所示，假设该第一EPA设备是EPA设备22，并且在图中的通信周期T的周期时间段Tp的时刻t_{22_1}开始发送其在该通信周期T的周期报文P_{22_1}（这里称为第一周期报文），因此该第一EPA设备的第一周期报文的发送开始时间是t_{22_1}。

在步骤420，测试分析模块14可以基于该第一EPA设备的第一周期报文的发送开始时间t_{22_1}和第一周期报文所处的通信周期的开始时间确定该第一周期报文P_{22_1}的发送偏移。

如图2所示，假设该通信周期T的开始时间为t₀，则该第一周期报文P_{22_1}的发送偏移Δt_{22_1}= t_{22_1} - t₀。

在步骤430，测试发送偏移Δt_{22_1}分析模块14可以确定该第一EPA设备的第一周期报文的发送偏移Δt_{22_1}是否与为该第一EPA设备预先配置的偏移参数一致。

具体地，在对EPA系统20中的每个EPA设备进行配置时，会为每个EPA配置不同的偏移参数，该偏移参数用于使得各个EPA设备的周期报文占用周期时间段Tp的不同时间片并且不会重叠。

如果在步骤430确定第一EPA设备的第一周期报文的发送偏移Δt_{22_1}与为第一EPA设备预先配置的偏移参数一致，在步骤440，测试分析模块14可以确定第一EPA设备的确定性调度正常。也就是说，该EPA设备按照调度的偏移参数进行了周期报文的发送。

另一方面，如果在步骤430确定第一EPA设备的第一周期报文的发送偏移Δt_{22_1}与为第一EPA设备预先配置的偏移参数不一致，则测试分析模块14可以确定第一EPA设备的确定性调度不正常（图中未示出）。也就是说，该EPA设备没有按照调度的偏移参数进行周期报文的发送。在这种情况下，测试分析模块14可以进一步确定第一EPA设备的第一周期报文的发送偏移Δt_{22_1}与为第一EPA设备预先配置的偏移参数之间的偏差值，并且将该偏差值和该第一EPA设备的地址一起发送给管理终端18，以供管理终端18校正或确认后续的周期报文的接收。

注意，图2中作为示例，示出了第一EPA设备的第一周期报文的发送偏移Δt_{22_1}与为第一EPA设备预先配置的偏移参数一致的情况，即第一EPA设备按照为其预先配置的偏移参数发送了该第一周期报文。

在一些实施例中，方法400还可以包括步骤450，其中测试分析模块14可以基于多个EPA设备中的第二EPA设备的第二周期报文确定第二EPA设备的确定性调度正常。这里，第二EPA设备的第二周期报文与第一EPA设备的第一周期报文是同一通信周期内的周期报文。

在第一EPA设备是主时钟设备的情况下，第二EPA设备可以是从时钟设备。或者反之亦可，即，第一EPA设备是从时钟设备，第二EPA设备是主时钟设备。步骤450至470主要用于确定EPA系统20中的主时钟设备和从时钟设备之间是否符合预先设置的发送顺序。

在步骤450中，确定第二EPA设备的确定性调度正常的方法与上述结合步骤410至440所描述的相同。假设第二EPA设备是图2中所示的EPA设备24，并且在图中的通信周期T的周期时间段Tp的时刻t_{24_1}开始发送其在该通信周期T的周期报文P_{24_1}（这里称为第二周期报文），因此该第二EPA设备的第二周期报文的发送开始时间是t_{24_1}，并且该第二周期报文P_{24_1}的发送偏移Δt_{24_1}= t_{24_1} - t₀。如果确定第二EPA设备的第二周期报文的发送偏移Δt_{24_1}与为第二EPA设备预先配置的偏移参数一致，则测试分析模块14可以确定第二EPA设备的确定性调度正常。也就是说，该EPA设备按照调度的偏移参数进行了周期报文的发送。

注意，图2中作为示例，示出了第二EPA设备的第二周期报文的发送偏移Δt_{24_1}与为第二EPA设备预先配置的偏移参数一致的情况，即第二EPA设备按照为其预先配置的偏移参数发送了该第二周期报文。

在步骤460，测试分析模块14可以确定第一EPA设备的第一周期报文的发送开始时间t_{22_1}和第二EPA设备的第二周期报文的发送开始时间t_{24_1}是否与为第一EPA设备和第二EPA设备预先配置的发送顺序一致。

在一种实施例中，测试分析模块14可以确定第一周期报文的发送开始时间t_{22_1}和第二周期报文的发送开始时间t_{24_1}之间的顺序是否符合为第一EPA设备和第二EPA设备预先调度的发送顺序。

在另一种实施例中，测试分析模块14可以确定第一周期报文的发送偏移Δt_{22_1}和第二周期报文的发送偏移Δt_{24_1}之差是否符合为第一EPA设备和第二EPA设备预先调度的时间片的开始时间之差。

如果在步骤460确定第一EPA设备的第一周期报文的发送开始时间t_{22_1}和第二EPA设备的第二周期报文的发送开始时间t_{24_1}与为第一EPA设备和第二EPA设备预先配置的发送顺序一致，在步骤470，测试分析模块14可以确定EPA系统20的确定性调度正常。

另一方面，如果在步骤460确定第一EPA设备的第一周期报文的发送开始时间t_{22_1}和第二EPA设备的第二周期报文的发送开始时间t_{24_1}与为第一EPA设备和第二EPA设备预先配置的发送顺序不一致，测试分析模块14可以确定EPA系统20的确定性调度不正常（图中未示出）。在这种情况下，测试分析模块14可以进一步向管理终端18发送乱序告警消息以提示主时钟设备和从时钟设备之间的发送顺序错误。进一步地，测试分析模块14还可以对该乱序告警消息进行计数，并且当计数值达到预定值（例如3）时直接结束EPA系统测试设备10的测试操作。

在一些进一步的实施例中，可以预先设置EPA设备（如第一EPA设备）和/或EPA系统20的测试次数阈值。在这种情况下，可以设置一个测试计数器。在每次执行了上述步骤410至440或者410至470之后可以将测试计数器的测试计数值加一，并且确定测试计数值是否达到该测试次数阈值。如果确定测试计数值达到该测试次数阈值，则可以确定该第一EPA设备和/或EPA系统20的确定性调度正常。通过这种方式，进一步确保了确定性调度的测试准确性，避免了单次测试的偶然性。

利用上述方法400，EPA系统测试设备10可以检查每台EPA设备的周期报文的发送时间相对于通信周期开始时间的偏差值是否与组态软件设置的一致以及检查一个通信周期内的周期报文发送顺序是否与组态软件设置的一致。在一些情况下还可以记录从EPA协议栈启动至系统主时钟发生改变后该系统发生的通信周期次数和出现偏移冲突的次数。

图5示出了根据本发明的又一些实施例的EPA系统测试方法500的流程图。方法500例如可以通过图1中所示的EPA系统测试设备10来实现。更具体地，EPA系统测试设备10可以通过测试端口12从EPA系统20中接收多个EPA设备在多个通信周期T的多个周期报文（例如在通信周期T的周期时间段Tp发送的），并且通过测试分析模块14基于多个EPA设备的多个周期报文确定EPA系统20的最大网络负荷、最小网络负荷和平均网络负荷，以执行EPA系统20的网络负荷测试。

如图5中所示，在步骤510，测试分析模块14可以基于多个EPA设备中的主时钟设备在连续多个通信周期T的周期报文的发送开始时间确定一个测试周期。如图1中所示，假设EPA设备22是EPA系统20的主时钟设备。这里，主时钟设备可以是通过上述方法300或者其他方法确定的主时钟设备。如图2中所示，假设EPA设备22在第一个通信周期T的周期报文P_{22_1}的发送开始时间是t_{22_1}，在第N+1个通信周期的周期报文P_{22_N+1}的发送开始时间是t_{22_3}（图中未示出），因此，测试分析模块14可以将这两个发送开始时间之间的差值作为一个测试周期Tt，即Tt=[t_{22_1}, t_{22_3}]。该测试周期Tt可以包括N个通信周期T，从而包括N个周期时间段Tp和N个非周期时间段Tn。

接下来，在步骤520，测试分析模块14可以确定多个EPA设备中的每个EPA设备在该测试周期的周期报文的发送时长和非周期报文的发送时长。如前所述，该测试周期Tt包括N个周期时间段Tp和N个非周期时间段Tn，在每个周期时间段Tp中，每个EPA设备发送一个周期报文，在每个非周期时间段Tn中，部分或全部EPA设备发送其非周期报文。

因此，在一些实施例中，测试分析模块14可以检测接收到的每个报文（周期报文和/或非周期报文）的接收开始时间和接收结束时间来确定该报文的发送时长。例如，如前所述，周期报文中可以包括发送开始标志位和发送结束标志位。在这种情况下，测试分析模块14可以分别分析该周期报文中的发送开始标志位和发送结束标志位，并且根据接收到这两个标志位的时间戳之差来确定该周期报文的发送时长。类似地，非周期报文中也可以包括发送开始标志位和发送结束标志位。在这种情况下，测试分析模板可以分别分析接收到的非周期报文中的发送开始标志位和发送结束标志位，并且根据接收到这两个标志位的时间戳之差来确定该非周期报文的发送时长。测试分析模块14可以分别对接收到的每个EPA设备的每个周期报文的发送时长和每个非周期报文的发送时长求和来确定该EPA设备在整个测试周期Tt中的周期报文的发送时长和非周期报文的发送时长。

在步骤530，测试分析模块14可以基于每个EPA设备在该测试周期Tt的周期报文的发送时长和非周期报文的发送时长确定该EPA设备在该测试周期的报文发送总时长。具体地，可以通过对每个EPA设备在该测试周期中的周期报文的发送时长和非周期报文的发送时长求和来确定该EPA设备在该测试周期中的报文发送总时长。

以上述EPA设备22为例，假设其在测试周期Tt的周期报文的发送时长T_{22_p}=N*(t_{22_2}- t_{22_1})，非周期报文的发送时长为T_{22_n}（图中未示出），则该EPA设备在该测试周期的报文发送总时长T₂₂=T_{22_p}+T_{22_n}。

在步骤540，测试分析模块14可以基于该EPA设备22在该测试周期的报文发送总时长和该测试周期Tt确定该EPA设备22的网络负荷。这里，EPA设备的网络负荷是指该EPA设备对整个EPA系统的相对负荷。例如，该EPA设备22的网络负荷可以表示为

B₂₂=T₂₂/Tt。

进一步地，测试分析模块14可以基于EPA系统中的每个EPA设备的网络负荷确定该EPA系统的网络负荷。例如，对于包括M个EPA设备的EPA系统20，可以为其每个EPA设备Di（其中i=1, 2, …, M，M是大于1的整数）分别确定其在该测试周期的报文发送总时长Ti，则EPA系统20的网络负荷可以表示为：

其中i=1, 2, …, M。

进一步地，测试分析模块14可以重复上述步骤510至540以获取多个测试周期的多个网络负荷，并且从多个测试周期的多个网络负荷中选择最大的网络负荷作为EPA系统20的最大网络负荷，从多个网络负荷中选择最小的网络负荷作为EPA系统20的最小网络负荷，以及对多个网络负荷求平均以获取EPA系统20的平均网络负荷。

利用上述方法500，EPA系统测试设备10可以仅通过监听EPA系统中的各个EPA设备的发送数据来确定每个EPA设备的网络负荷以及整个EPA系统的平均网络负荷、最大网络负荷和最小网络负荷，而无需主动发送探测报文，从而真正达到了在线无扰测试。

这里，虽然结合图3至图5对同步精度测试、确定性测试和网络负荷测试进行了详细描述以使得根据本发明的EPA系统测试方法更加清楚，然而本领域技术人员可以理解，图3至图5所示的方法300至500可以独立执行或者以任何方式组合执行，这些都不影响本文公开的范围。

图6示出了适合实现本发明的实施例的设备600的方框图。设备600可以用来实现如图1中所示的EPA系统测试设备10或其测试分析模块14。

如图所示，设备600可以包括处理器610。处理器610控制设备600的操作和功能。例如，在某些实施例中，处理器610可以借助于与其耦合的存储器620中所存储的指令630来执行各种操作。存储器620可以是适用于本地技术环境的任何合适的类型，并且可以利用任何合适的数据存储技术来实现，包括但不限于基于半导体的存储器件、磁存储器件和系统、光存储器件和系统。尽管图6中仅仅示出了一个存储器620，但是本领域技术人员可以理解，设备600可以包括更多个物理上不同的存储器620。

处理器610可以是适用于本地技术环境的任何合适的类型，并且可以包括但不限于通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器（DSP）以及基于处理器的多核处理器架构中的一个或多个多个。设备600也可以包括多个处理器610。处理器610与收发器640耦合，收发器640可以借助于通信接口和/或其他部件来实现信息的接收和发送。

当设备600执行上述各种测试功能时，处理器610和收发器640可以在存储器620中的指令630的控制下配合操作，以实现上文参考图3至图5描述的方法300至500中的EPA系统测试设备10或其测试分析模块14的功能。上文参考图1至图5所描述的所有特征均适用于设备600，在此不再赘述。

本发明可以实现为方法、装置、系统和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

在一个或多个示例性设计中，可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现本发明所述的功能。例如，如果用软件来实现，则可以将所述功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上，或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码来传输。

本文公开的装置的各个单元可以使用分立硬件组件来实现，也可以集成地实现在一个硬件组件，如处理器上。例如，可以用通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑、分立硬件组件或用于执行本文所述的功能的任意组合来实现或执行结合本发明所描述的各种示例性的逻辑块、模块和电路。

本领域普通技术人员还应当理解，结合本发明的实施例描述的各种示例性的逻辑块、模块、电路和算法步骤可以实现成电子硬件、计算机软件或二者的组合。

本发明的以上描述用于使本领域的任何普通技术人员能够实现或使用本发明。对于本领域普通技术人员来说，本发明的各种修改都是显而易见的，并且本文定义的一般性原理也可以在不脱离本发明的精神和保护范围的情况下应用于其它变形。因此，本发明并不限于本文所述的实例和设计，而是与本文公开的原理和新颖性特性的最广范围相一致。

Claims (10)

1.一种EPA系统测试方法，包括：

基于多个EPA设备在多个通信周期的多个周期报文确定每个EPA设备的多个相邻周期时间间隔；

基于每个EPA设备的多个相邻周期时间间隔确定每个EPA设备的至少一个相邻周期时间间隔改变量；

基于所述多个EPA设备中的每个EPA设备的至少一个相邻周期时间间隔改变量，从所述多个EPA设备中确定EPA系统的主时钟设备；以及

从所述多个EPA设备中确定所述EPA系统的从时钟设备。

2.如权利要求1所述的方法，其中基于多个EPA设备在多个通信周期的多个周期报文确定每个EPA设备的多个相邻周期时间间隔包括：

确定一个EPA设备的连续两个周期报文的发送开始时间；以及

基于所述EPA设备的连续两个周期报文的发送开始时间确定所述EPA设备的一个相邻周期时间间隔。

3.如权利要求1所述的方法，其中从所述多个EPA设备中确定EPA系统的主时钟设备包括：

将所述多个EPA设备的相邻周期时间间隔改变量分别与预定的主时钟同步精度抖动幅值进行比较，并且将所述多个EPA设备中相邻周期时间间隔改变量小于或等于预定的主时钟同步精度抖动幅值的EPA设备确定为所述主时钟设备；或者

确定所述多个EPA设备中多个相邻周期时间间隔改变量的方差，并且将方差最小的EPA设备确定为所述主时钟设备。

4.如权利要求3所述的方法，其中从所述多个EPA设备中确定所述EPA系统的从时钟设备包括：

将所述多个EPA设备中除了所述主时钟设备之外的EPA设备都确定为所述从时钟设备；或者

将除了所述主时钟设备之外的EPA设备的相邻周期时间间隔改变量分别与预定的从时钟同步精度抖动幅值进行比较，并且将相邻周期时间间隔改变量小于或等于预定的从时钟同步精度抖动幅值的EPA设备确定为所述从时钟设备。

5.如权利要求1所述的方法，还包括：

确定所述多个EPA设备中的第一EPA设备的第一周期报文的发送开始时间；

基于所述第一EPA设备的所述第一周期报文的发送开始时间和所述第一周期报文所处的通信周期的开始时间确定所述第一周期报文的发送偏移；

确定所述第一EPA设备的所述第一周期报文的发送偏移是否与为所述第一EPA设备预先配置的偏移参数一致；以及

响应于确定所述第一EPA设备的所述第一周期报文的发送偏移与为所述第一EPA设备预先配置的偏移参数一致，确定所述第一EPA设备的确定性调度正常。

6.如权利要求5所述的方法，还包括：

基于所述多个EPA设备中的第二EPA设备的第二周期报文确定所述第二EPA设备的确定性调度正常，其中所述第一EPA设备和所述第二EPA设备分别是所述EPA系统的主时钟设备和从时钟设备，所述第二周期报文与所述第一周期报文处于同一通信周期；

确定所述第一EPA设备的第一周期报文的发送开始时间和所述第二EPA设备的第二周期报文的发送开始时间是否与为所述第一EPA设备和所述第二EPA设备预先配置的发送顺序一致；以及

响应于确定所述第一EPA设备的第一周期报文的发送开始时间和所述第二EPA设备的第二周期报文的发送开始时间与为所述第一EPA设备和所述第二EPA设备预先配置的发送顺序一致，确定所述EPA系统的确定性调度正常。

7.如权利要求5或6所述的方法，还包括：

将测试计数值加一；

确定所述测试计数值是否达到预设测试次数阈值；

响应于确定所述测试计数值达到所述预设测试次数阈值，确定所述第一EPA设备或者所述EPA系统的确定性调度正常。

8.如权利要求1所述的方法，还包括：

基于所述多个EPA设备中的主时钟设备在连续多个通信周期的周期报文的发送开始时间确定测试周期；

确定所述多个EPA设备中的每个EPA设备在所述测试周期的周期报文的发送时长和非周期报文的发送时长；

基于每个EPA设备在所述测试周期的周期报文的发送时长和非周期报文的发送时长确定所述EPA设备在所述测试周期的报文发送总时长；以及

基于所述EPA设备在所述测试周期的报文发送总时长和所述测试周期确定所述EPA设备的网络负荷。

9.一种EPA系统测试设备，包括：

处理器和存储器，所述存储器包括可由所述处理器运行的指令，所述处理器被配置为使得所述EPA系统测试设备执行如权利要求1-8中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序代码，所述计算机程序代码在被运行时执行如权利要求1至8中任一项所述的方法。

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