航電實(shí)時(shí)測試系統(tǒng)解決方案

應(yīng)用

航電實(shí)時(shí)測試系統(tǒng)主要應(yīng)用于航空座艙的實(shí)時(shí)測試。座艙測試過程中，輸入和輸出信號的實(shí)時(shí)性至關(guān)重要，尤其是在多任務(wù)操作時(shí)，必須保證系統(tǒng)穩(wěn)定的loop時(shí)間。為了滿足這一需求，客戶選擇了基于Linux系統(tǒng)的解決方案，并在操作系統(tǒng)中添加了RT補(bǔ)丁以確保實(shí)時(shí)性能。

挑戰(zhàn)

在開發(fā)過程中，客戶面臨的主要挑戰(zhàn)是如何確保系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。這不僅涉及到硬件的選擇，還包括軟件的優(yōu)化和調(diào)試。因此，需要確保在測試過程中，輸入和輸出能夠保持高度的同步性和精確性，以滿足航空測試的嚴(yán)格要求。

解決方案

為了解決在航空座艙測試中遇到的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性挑戰(zhàn)，我們使用簡儀PXIe-3127e控制器，并裝載客戶指定的CentOS7操作系統(tǒng)搭配RT補(bǔ)丁，以確保系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。通過PXIe-5711的single point模式間隔輸出5 ms的5 V和0 V信號，利用PXIe-5510的CI測量功能記錄高低電平的時(shí)間，進(jìn)而計(jì)算其均值、標(biāo)準(zhǔn)差、分布以及誤差的分布情況，以評估系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度。此外，簡儀提供基于面向?qū)ο蟮?a href="http://srfitnesspt.com/tags/C++/" target="_blank">C++驅(qū)動(dòng)，方便客戶在Linux環(huán)境下調(diào)用并開發(fā)上位機(jī)軟件，同時(shí)提供完整的示例代碼，簡化編程過程，提高開發(fā)效率。 為提高實(shí)時(shí)性，我們采取了以下措施：

安裝RT補(bǔ)丁，內(nèi)核版本為3.10.0-1160.119.1.rt56.1270.el7.x86_64

關(guān)閉超線程，超線程雖然可以提高系統(tǒng)并行處理的能力，但對于實(shí)時(shí)性卻會(huì)引入更大的不確定性，因此，關(guān)閉超線程可以一定程度上提高實(shí)時(shí)性，可以在命令行輸入以下命令關(guān)閉超線程：

echooff| sudotee/sys/devices/system/cpu/smt/control

隔離 CPU 核心，用于執(zhí)行高實(shí)時(shí)性要求的進(jìn)程，未設(shè)置 CPU 親和度的進(jìn)程，一般是不執(zhí)行到北隔離的 CPU 核心的，這樣，高實(shí)時(shí)性要求的進(jìn)程執(zhí)行在被隔離的 CPU 上后，則盡可能的不會(huì)受到其他進(jìn)程的影響?？梢酝ㄟ^修改內(nèi)核命令行參數(shù)來隔離 CPU 核心，增加參數(shù) isolcpus=3，則可以隔CPU3。

使用pthread_create創(chuàng)建運(yùn)行實(shí)時(shí)線程，并配置CPU親和，線程的調(diào)度方式和優(yōu)先級，參考代碼如下：

在代碼中利用clock_nanosleep精確控制時(shí)間的操作，參考：

clock_gettime(par->clock, &t);

t.tv_sec += interval.tv_sec;

t.tv_nsec += interval.tv_nsec;

clock_nanosleep(CLOCK_MONOTONIC, TIMER_ABSTIME, &t, NULL);

測試結(jié)果

圖1為未采取提高實(shí)時(shí)性的措施之前得到的結(jié)果，采集得到的時(shí)間數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差為5微秒左右，數(shù)據(jù)與均值的差值的分布較為分散。

圖2為采取了提高實(shí)時(shí)性的措施之后得到的結(jié)果，標(biāo)準(zhǔn)差為1微秒左右，且數(shù)據(jù)與均值的差值的分布集中在1微秒之內(nèi)，這說明數(shù)據(jù)誤差更小且集中度更好。

圖1

圖2

使用的簡儀產(chǎn)品

硬件

PXIe-2722G3：高數(shù)據(jù)傳輸帶寬18插槽 PXIe Gen3 機(jī)箱

PXIe-3127e：配備第11代IntelCorei7-11850HE處理器的3U尺寸PXle控制器

PXIe-5510：高精度150 ppm，18位分辨率，32通道，2 MS/s 多功能數(shù)據(jù)采集模塊

PXIe-5711：高精度0.02%，32通道 16位 2 MS/s 模擬輸出模塊

軟件

FirmDrive底層驅(qū)動(dòng)：FirmDriveRuntime_V1.5.0_Linux

板卡驅(qū)動(dòng)：JY5500_V4.2.1_Linux、JY5710_V1.2.0_Linux

簡儀設(shè)備管理器

基于開源免費(fèi)的銳視測控軟件開發(fā)應(yīng)用程序

為什么選擇簡儀

銳視測控平臺(tái)：銳視測控平臺(tái)使用C#語言開發(fā)，提供了一個(gè)強(qiáng)大且易于使用的開發(fā)環(huán)境，幫助客戶快速實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目開發(fā)。

成熟的產(chǎn)品：簡儀產(chǎn)品經(jīng)過長期市場驗(yàn)證，具有可靠的性能和穩(wěn)定性。

POC驗(yàn)證服務(wù)：簡儀提供售前的POC驗(yàn)證服務(wù)，幫助客戶驗(yàn)證產(chǎn)品性能和適用性。

高精度：簡儀的產(chǎn)品滿足了客戶對測試精度和可靠性的高要求。

成本效益：相比國外品牌，簡儀的解決方案不僅性能更優(yōu)，而且在成本上具有明顯優(yōu)勢，降低了客戶的整體制造成本。

供貨速度：簡儀能夠快速供貨，確保項(xiàng)目按時(shí)進(jìn)行。

技術(shù)支持和快速響應(yīng)能力：簡儀提供優(yōu)質(zhì)的本地化技術(shù)支持，快速響應(yīng)客戶需求，幫助客戶解決問題，確保了測試任務(wù)的順利進(jìn)行。

通過簡儀提供的測試設(shè)備和解決方案，客戶成功構(gòu)建了實(shí)時(shí)性高、精度高的航電測試系統(tǒng)，不僅滿足了航空座艙測試對于精確度和實(shí)時(shí)性的嚴(yán)格要求，而且通過我們的技術(shù)支持和軟件示例，大大縮短了客戶的研發(fā)周期，提升了座艙系統(tǒng)的測試效率和準(zhǔn)確性。