工业有线/无线异构网络控制系统性能测试装置的开发
时间：2020-09-18 07:54:49 来源：达达文档网 本文已影响 人 
摘要：本文针对已有的网络性能测试装置存在的不足，硬件采用了AT91RM9200处理器外扩接口电路实现测试装置的硬件平台，基于该平台给出了整套的测试软件设计，从测试结果来看，该测试装置运行稳定，不影响系统的正常工作，测试结果准确、可靠。
关键词：工业无线网络 性能测试装置 测试软件
中图分类号：TP392 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）11-0173-01
1 引言
工业无线网络控制系统已取得广泛应用，如何测试无线网络的性能具有重要意义。本文针对已有的网络性能测试装置存在的不足，基于一个特定工业控制网络的实验平台开发了工业无线网络性能测试装置。系统中，PROFIBUS-DP网络为主干网，WICN采用协议网关接入到PROFIBUS-DP主干网中。性能测试装置的设计包括硬件设计和软件设计，性能测试装置及其接入到控制系统的方式。
2 性能测试装置硬件设计
工业无线网络性能测试装置的硬件包括核心模块、IEEE802.15.4a无线通信模块、以太网接口模块、HMI接口模块、串口和USB接口，如图1所示。核心模块采用AT91RM9200处理器外扩64MByte SDRAM，128M bit NOR FLASH；IEEE802.15.4a无线通信模块采用的nanoPAN5360，使用SPI接口与AT91RM9200进行通信；以太网接口采用了AT91RM9200自带的以太网控制器外扩DM9161物理层接口；HMI接口采用的是Topway公司生产的LM32019EWF LCD和 AD7843触摸屏采样芯片；测试装置还扩展了串口和USB接口。
2 实时性能测试装置软件设计
测试软件包括Vxworks操作系统的多任务调度设计，无线网络测试程序的设计，数据处理程序的设计，HMI接口程序的设计和上位机通信程序的设计。测试装置的软件程序具体实施步骤如图2所示。
2.1 测试程序的设计
测试程序中定义了一张二位的表格，表格中的每一行包含发送和接收的每一个测试数据信息。Frmcnt为发送的数据的序号，WTxData为发送的无线测试数据，WRxData为接收的无线测试数据，FlagPLoss为测试数据包丢标志，Sendtime为测试节点获得令牌发送的时间，Recvtime为返回测试数据包接收数据的时间。Sendtime和Recvtime之间的差值可以求出无线网络到控制系统的控制周期，其中连续两次Sendtime的差为令牌循环周期。
测试装置通过无线接口加入到无线令牌环网络，进行数据测试，按照一定的步骤进行。
2.2 数据处理程序的设计
数据处理程序执行流程按照：1）初始化信号量：2）判断是否获得程序的信号量，如果“是”则往下执行；3）计算令牌周期、丢包率、吞吐率和控制周期；4）存储计算结果并清备份表格；5）发送信号量给显示程序和上位机通信程序，完成显示和测试数据的上传。
2.3 HMI接口程序的设计
用户接口程序的设计包括底层驱动程序的设计和上层应用程序的设计。
LCD驱动程序完成的操作如下：LM32019EWF LCD上电后进行初始化，包括系统控制，显示操作，绘制操作，存储操作等的初始化。
2.4 上位机通信程序的设计
上位机通信程序负责将测得的无线网络性能参数上传到上位计算机，通过上位计算机程序实现测试数据趋势记录并显示。该程序与数据处理程序之间存在一个同步信号量，只有数据处理程序完成测试数据的计算后，上位机通信程序将数据上传到上位计算机。
3 测试平台的构建与调试
VxWorks应用程序通常有两种运行方式：混合方式和独立方式。对于应用程序的编写，通常首先创建可下载型的应用工程，使应用程序以独立的方式运行，对自己的应用程序进行初步的调试。要创建可下载型的应用工程，在Tornado开发环境下单击File->New Project菜单项，选择downloadable application modules。
当应用程序和驱动程序开发完成后，可在Tornado开发环境下进行编译、链接，并生成输出文件，下载到目标机上的VxWorks进行调试。最后，应用程序调试完毕，满足设计要求，需要与内核一起编译，生成的VxWorks映像文件下载到目标板上，使内核启动时自动调用应用程序，实现自启动。
调试完毕后将用户应用程序与VxWorks内核映像编译在一起下载到ARM9200后开机进入到测试界面，无线节点可以成功加入到无线令牌环网络中。
4 本章小结
本文设计了工业无线网络性能测试装置的软硬件平台，利用该测试装置对网关接入型工业无线网络的性能进行测试，获得了各项性能指标参数。从测试结果来看，该测试装置运行稳定，不影响系统的正常工作，测试结果准确、可靠。
参考文献
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