[发明专利]嵌入式系统实时性能测试方法

说明书

本发明公开了一种嵌入式系统实时性能测试方法，用于解决现有嵌入式系统实时性能测试方法精度差的技术问题。技术方案是将实时性的基础指标、多核指标和分区指标纳入实时性能测试之中，通过直接硬件访问机制实现了微秒级的时间获取，并针对指标已有的性能测试算法中存在的问题进行改进。由于采用嵌入式系统实时性能指标体系架构，能够获得更加全面的嵌入式系统实时性能数据，为现有的嵌入式系统提供性能改进方向，促进嵌入式系统结构设计和软硬件选型，能够提高嵌入式系统的可用性。在性能指标测试阶段，通过使用硬件时间获取方法，并针对嵌入式实时性能相关算法上进行改进，减少了算法的复杂度，使实时性测试精度达到10^‑6级别，提高了测试结果的精度。

技术领域

本发明涉及一种嵌入式系统实时性能测试方法。

背景技术

嵌入式系统的实时性作为嵌入式系统设计、改进和选型的重要依据，准确、高效地进行嵌入式实时性能的测试具有非常重要的意义。目前，针对嵌入式系统实时性能的测试主要方法是基准程序测试法。

文献“嵌入式实时操作系统性能测试方法，指挥控制与仿真，2008，Vol.30(2)，p98-101”提出了一种基于用户态模式的嵌入式实时操作系统功能和性能测试方法。该方法首先针对嵌入式操作系统的实时性建立了相应的测试指标体系，包括系统调用时间、任务切换时间、中断相应和延迟时间和数据包吞吐率。针对每一个指标的基准测试程序，在执行前通过在用户态模式下调用系统时间函数获取开始时间值，然后运行性能基准测试程序，在程序完成之后，通过系统时间函数获取结束时间值，根据测试结束与开始的时间差值。但由于得到的系统时间值仅能达到毫秒级精度，存在测试精度差的问题。且此方法缺乏对于多核平台和分区系统的支持，不能实现对多核平台和分区系统实时性的有效测试，存在指标体系不全的问题，不能实现全面的嵌入式系统实时性能评价。

综上所述，现有的嵌入式系统实时性能测试方法多存在测试指标体系不全和测试精度差的问题。

发明内容

为了克服现有嵌入式系统实时性能测试方法精度差的不足，本发明提供一种嵌入式系统实时性能测试方法。该方法将实时性的基础指标、多核指标和分区指标纳入实时性能测试之中，解决了现有测试方法指标体系不全的问题，能够全面评价嵌入式系统的实时性能；通过直接硬件访问机制实现了微秒级的时间获取，并针对指标已有的性能测试算法中存在的问题进行改进。由于采用嵌入式系统实时性能指标体系架构，能够获得更加全面的嵌入式系统实时性能数据，包括嵌入式系统的多核性能和分区性能，为现有的嵌入式系统提供性能改进方向，促进嵌入式系统结构设计和软硬件选型，能够极大程度上提高嵌入式系统的可用性。在性能指标测试阶段，通过使用硬件时间获取方法，并针对嵌入式实时性能相关算法上进行改进，减少了算法的计算复杂度，使实时性测试时间精度达到10^-6级别，提高了测试结果的精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种嵌入式系统实时性能测试方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一、构建基础指标模块，包括任务切换时间、任务抢占时间、中断响应时间、中断现场恢复时间、线程创建时间和死锁解除时间。

1)任务切换时间是系统切换两个独立的有效的任务的平均时间，这两个任务不能处于阻塞或睡眠状态，并且有相同的优先级。在开始测试任务切换之前，消除与任务切换时间无关的系统活动，将任务设为高优先级。计算测试代码中的额外开销T₀，包括循环控制和信号量操作。在主任务中创建任务A和任务B，任务A和任务B的优先级相等且低于主任务的优先级，记录时间点T₁，置主任务的优先级低于任务A和任务B，使主任务挂起，任务A和任务B进入就绪队列。在循环代码的控制下，任务A和任务B不断地获取信号量、释放信号量，进行任务切换，当设定的迭代次数N到了之后，任务A和任务B删除自己回到主任务中，记录时间点T₂。得到任务的切换时间Δt为