應用

航電實時測試系統主要應用于航空座艙的實時測試。座艙測試過程中，輸入和輸出信號的實時性至關重要，尤其是在多任務操作時，必須保證系統穩定的loop時間。為了滿足這一需求，客戶選擇了基于Linux系統的解決方案，并在操作系統中添加了RT補丁以確保實時性能。

挑戰

在開發過程中，客戶面臨的主要挑戰是如何確保系統的實時性和穩定性。這不僅涉及到硬件的選擇，還包括軟件的優化和調試。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格要求。

解決方案

為了解決在航空座艙測試中遇到的實時性和穩定性挑戰，我們使用簡儀PXIe-3127e控制器，并裝載客戶指定的CentOS7操作系統搭配RT補丁，以確保系統的實時性。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間，進而計算其均值、標準差、分布以及誤差的分布情況，以評估系統的穩定性和精度。此外，簡儀提供基于面向對象的C++驅動，方便客戶在Linux環境下調用并開發上位機軟件，同時提供完整的示例代碼，簡化編程過程，提高開發效率。 為提高實時性，我們采取了以下措施：

安裝RT補丁，內核版本為3.10.0-1160.119.1.rt56.1270.el7.x86_64

關閉超線程，超線程雖然可以提高系統并行處理的能力，但對于實時性卻會引入更大的不確定性，因此，關閉超線程可以一定程度上提高實時性，可以在命令行輸入以下命令關閉超線程：

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

隔離 CPU 核心，用于執行高實時性要求的進程，未設置 CPU 親和度的進程，一般是不執行到北隔離的 CPU 核心的，這樣，高實時性要求的進程執行在被隔離的 CPU 上后，則盡可能的不會受到其他進程的影響。可以通過修改內核命令行參數來隔離 CPU 核心，增加參數 isolcpus=3，則可以隔CPU3。

使用pthread_create創建運行實時線程，并配置CPU親和，線程的調度方式和優先級，參考代碼如下：

在代碼中利用clock_nanosleep精確控制時間的操作，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);

測試結果

圖1為未采取提高實時性的措施之前得到的結果，采集得到的時間數據的標準差為5微秒左右，數據與均值的差值的分布較為分散。

圖2為采取了提高實時性的措施之后得到的結果，標準差為1微秒左右，且數據與均值的差值的分布集中在1微秒之內，這說明數據誤差更小且集中度更好。

圖1

圖2

使用的簡儀產品

硬件

PXIe-2722G3：高數據傳輸帶寬18插槽 PXIe Gen3 機箱

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 多功能數據采集模塊

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

軟件

FirmDrive底層驅動：FirmDriveRuntime_V1.5.0_Linux

板卡驅動：JY5500_V4.2.1_Linux、JY5710_V1.2.0_Linux

簡儀設備管理器

基于開源免費的銳視測控軟件開發應用程序

為什么選擇簡儀

銳視測控平臺：銳視測控平臺使用C#語言開發，提供了一個強大且易于使用的開發環境，幫助客戶快速實現項目開發。

成熟的產品：簡儀產品經過長期市場驗證，具有可靠的性能和穩定性。

POC驗證服務：簡儀提供售前的POC驗證服務，幫助客戶驗證產品性能和適用性。

高精度：簡儀的產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，而且在成本上具有明顯優勢，降低了客戶的整體制造成本。

供貨速度：簡儀能夠快速供貨，確保項目按時進行。

技術支持和快速響應能力：簡儀提供優質的本地化技術支持，快速響應客戶需求，幫助客戶解決問題，確保了測試任務的順利進行。

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