SylixOS定时器测试误差分析

Posted 2020-10-22

1. 测试模型
   1.1 测试流程
   
   图 1.1 运行流程
   如图 1.1所示为测试代码运行流程，通过GPIO拉高到拉低的时间来判断定时器的精准度。
   1.2 测试方法
   1.2.1 测试模型
   利用ZYNQ内部私有定时器，设置定时时间250μs并绑定中断。在中断服务程序中拉高GPIO，下一次进入中断服务程序时拉低GPIO并且发送二进制信号量。在应用程序中创建高优先级任务接收二进制信号量并且模拟负载，创建10个中优先级任务模拟负载，连接示波器测量时间。
   1.2.2 测试干扰项
2. 其他不同优先级的中断；
3. 其他负载程序；
4. 二进制信号量；
   1.3 测试结果
   程序运行时会产生如图 1.2所示波形。
   
   图 1.2 正常波形
   使用示波器抓波功能，如图 1.3图 1.4所示抓取电平拉低与拉高的时间间隔，经过12小时抓取小于242μs的的波形未出现，经过12小时抓取大于258μs的波形未出现。
   
   图 1.3 抓取小于242μs波形
   
   图 1.4 抓取大于258μs波形
   测试结果可以看到误差范围在242μs到258μs之间，所以误差大小为±8μs。
5. 误差分析
   从程序运行流程来看，到达定时时间250μs后：
   ○1中断产生；
   ○2响应中断服务程序；
   ○3拉GPIO；
   (一) 如果到达250μs定时时间时，中断产生之前发生系统关中断，则中断无法响应；SylixOS最大关中断时间7μs；此时则可能产生误差；
   (二) SylixOS中断响应时间平均3.6μs，最小2.9μs，最大4.1μs。分析以下场景：
6. 第一次中断产生之前发生系统关中断情况，接着中断以最慢4.1μs时间响应，拉低GPIO；第二次中断产生前没有发生系统关中断情况，以最快2.9μs时间响应中断拉高GPIO；这个场景时间会比正常时间少7μs+1μs左右；
7. 第一次中断产生前没有发生系统关中断情况，接着以最快2.9μs时间响应中断，拉低GPIO；第二次中断产生之前发生系统关中断情况并且以最慢4.1μs时间响应中断拉高GPIO；这个场景时间会比正常时间多7μs+1μs左右；
   此误差分析正好符合测试结果±8μs。