嵌入式操作系统VxWorks的实时性能测试分析
时间：2020-10-18 07:53:02 来源：达达文档网 本文已影响 人 
摘要实时性能测试是设计、考核一个实时操作系统性能的重要环节，根据测试结果可以判断它是否能够满足实时应用的要求。文章简单的介绍了VxWorks，探析了嵌入式操作系统VxWorks的实时性能测试分析，以供参考。
【关键词】嵌入式操作系统 VxWorks 实时性能测试
随着计算机技术、电路设计技术、传感器技术、微处理技术、半导体技术等随之快速的发展，嵌入式操作系统在各种科学技术的发展应运而生。嵌入式操作系统VxWorks具有高可靠性、良好的可移植性、较强的实时性，这些特点和针对实时嵌入式系统的设计特点是分不开的，由于嵌入式操作系统VxWorks具有的这些特点，致使其被广泛的应用在汽车电子、工业控制、消费电子、通信、航天航空以及国防等众多领域中。
1 VxWorks的简介
VxWorks是由美国WindRiver公司开发与设计的一种嵌入式实时操作系统，支持32位以上的嵌入式微处理器，例如SPARC系列、ARM系列、MIPS系列CPU等。VxWorks操作系统能够应用于众多的软件开发中，例如，针对工业自动化设备，有Platform for Industrial Device；针对通信网络设备，有Platform for Network Equipment；针对嵌入式系统，有VxWorks Developer ToolKit等。
2 嵌入式操作VxWorks的实时性能测试分析
2.1 实时性能测试环境
嵌入式操作系统VxWorks的配置环境是实时性能测试的重要阶段，测试环境直接影响测试结果的正确性以及真实性。通常状况下，选择的测试环境为基于X86体系结构的测试系统对VxWorks操作系统进行实时性能测试。实时性能测试环境的构建可以从以下几个方面入手：其一，选择测试工具，正所谓“工欲善其事，必先利其器”，目前，常用的测试工具包括CRETS/ATAT、CODETSET等，文章采用CODETSET系统，该系统包括执行追踪分析、动态储存器分配分析、测试覆盖分析、性能分析四个模块，通过各个模块的连续运行，能够实时的测试出软件的性能，并且能够记录测试结果，便于进行随时查阅；其二，搭建测试环境，CODETSET提供对VxWorks操作系统的支持，其测试环境由测试代理程序、测试管理控制程序、基本模块等共同搭建。
2.2 实时性能测试的参数
VxWorks操作系统进行实时性能测试之前，应该确定相关的测试参数，其中包括两个方面：其一，测试项目命名规则，通过合理的命名规则，主要针对功能模块进行分类，然后进行组织测试以及记录测试项目数据；其二，测试前内存配置，内存的配置通常包括四种模式，即私有保护模式、用户/用户保护模式、用户/系统保护模式、无保护模式。
2.3 实时性能测试的流程
嵌入式操作系统VxWorks的实时性能测试的主要流程表现为以下几个方面：
2.3.1 获取时间参数
嵌入式操作系统VxWorks实时性能测试的关键就在于系统行为的执行时间间隔，获取时间参数最常用的为硬件方式，当需要高分辨率时钟时，需要采用硬件方式，VxWorks操作系统通过启用一个与系统时钟不同的硬件定时器，利用PCI总线分析器来提供时间参考，使用总线分析器对测试过程的影响相对较小，能够满足足够的精确度，获得更好的时钟分辨率，当测试执行完毕后，在总线分析器上进行进一步的分析，在分析结果的过程中，能够根据探测到的跟踪代码跟踪和鉴别执行路径，获得各个关键时间点。并且，每个测试项目都能进行循环测试，获得大量的测试结果后进行比较分析，其测试结果的准确性相对较高，并且还能验证系统的稳定性。
2.3.2 实时性能测试流程
当选择好实时性能测试环境以及实时性能测试参数之后，开始进行实时性能测试，实时性能测试的流程具体表现为：（1）开始使用，安装安装CodeTset for Tornado II，设置CodeTset编译器驱动程序配置文件；（2）用CodeTset for Tornado II进行插桩，创建能够供系统下载的程序代码，在项目中增加应用源代码，产生插桩数据库，编制源代码类型；（3）启用工具，启用VxWorks中的目标工具库，设置CODETSET配置选项，启动CodeTset主机应用程序，将Target Server连接到目标机，启动Tornado Launcher，重现变异VxWorks中的源代码，并编制成镜像文件，最后载入到已经编制好的程序中；（4）性能测试，通过CodeTest的主窗口运行相应的数据收集命令，VxWorks操作系统的子程序动作，开始收集测试数据，然后检测内存配置，如果检测出现错误，则应该及时的修改错误，重新进行编译，然后再按照上述的测试流程进行重新测试。
2.4 测试方法
（1）中断响应时间测试，由于中断响应时间是由于外部中断信号引起的，指的是由中断信号发生开始，到中断服务程序开始执行的时间。处理器芯片与外接信号源连接，通过外接信号源让PORTE的bitl脚位，将PORTB端口的信号置为低电平，实现高电平向低电平的跳变，由于PORTE的bitl对应的IRQ中断，进而导致IRQ中断被处罚，在IRQ的中断服务程序中将PORTB端口的信号置为高电平，然后在中断服务输入代码程序，通过示波器监视，从PORTE脚位的信号下降到PORTB脚位的信号上升的时间间隔，即为中断响应时间，完成实时性能测试。
（2）任务切换时间测试，为了测试任务切换时间，应该在制造任务之前的切换事件，即两个任务（TASK1与TASK2），保持POTB的端口信号处于低电平，用schedule（）函数，进行一次强制调度，再调度函数OSDispatch（）执行PORTB语句，把PORTB端口设置为高电平，当进入到TASK2后，PORTB语句把PORTB端口设置为低电平，通过示波器检测，获得PORTB端口信号由上升至下降的时间，即任务切换时间，完成实时性能测试。
3 结束语
总而言之，实时性能是表征实时操作系统的重要性能指标之一，VxWorks是一款性能优良的嵌入式操作系统，广泛的应用在高端嵌入式系统领域中。
参考文献
[1]吴讯,马媛,董勤鹏.实时操作系统实时性能测试技术研究[J].系统仿真学报,2013(2):313-316.
[2]李艳军,罗兰兵,李兴华.嵌入式实时操作系统VxWorks及其在地震勘探仪器中的应用[J].物探装备,2009(8):227-231.
作者单位
广州通导信息技术服务有限公司广东省广州市510000
