遥控指令传输时延测试与分析

摘要：在测控与信息传输系统中，对遥控指令编制时间有苛刻的要求。为了了解并掌握遥控指令编制的传输延迟情况，我们针对遥控指令编制在系统内的传输延迟进行了专项试验，并通过AVR单片机进行了严格的延迟计数测试。本文针对遥控指令编制延迟测试进行了详细的介绍，同时也描述了使用搭建的测试环境，提供了可靠的测试方法并将数据结果详细列出，为进一步缩小传输延迟的优化方案提供了有力的数据支持。

关键词：数据延迟 测试 分析

中图分类号：TN407 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）04-0000-00

在测控与信息传输系统中，各环节的运行时间延时有苛刻的要求。在遥控指令编制上，同样希望用时可以优化到最短。如何测试遥控指令编制中的耗时，从何种方向进行优化，在本文进行了讨论和分析。

1 测试方案

测试环境使用的配置为2台DELL品牌机奔腾IV单核3.2G处理器，1 GB内存；AVR单片机。

测试使用软件：指令编制软件（计算机上运行）、测时软件（单片机上运行）。

测时软件通过串口发送按键编码，同时开始记时；任务控制（简称任控）指令编制软件读取串口按键编码值后进行指令编码，形成指令帧后，通过网络发送给飞行控制（简称飞控）指令编制计算机。飞控指令编制软件收到任控指令帧后，再次成帧后通过串口发送数据给测时软件；测时软件此时停止记时，并将记时结果传送给任控指令编制软件，任控计算机显示计时结果。

测试流程如图1所示。

图1 测试流程

任控指令编制软件实现的任务：接收串口按键编码；根据按键编码生成任控指令；发送任控数据给飞控计算机；接收串口记时结果；显示记时结果。

飞控指令编制软件实现的任务：接收任控指令；成帧，发送数据。

测时软件实现的任务：发送按键编码，开始记时；接收飞控计算机的指令；停止记时，计算时间，发送记时结果。

2 测试结果

测试分为两类：单机指令生成时间实验和网络指令生成时间实验。单机指令生成时间实验主要测试的是飞控计算机读取串口数据并生成遥控指令所使用的时间，而网络指令生成时间实验主要测试的是链路监控计算机和任控计算机读取串口数据、生成遥控指令、通过网络发送给飞控计算机成帧后并发送出去所使用的时间，试验结果如表1所示。

3 测试分析

单机版：时延绝大部分数据在14.5 ms左右摆动，间或会有数据处理时间多达多个时间片；

在单机版试验过程中，如果串口收到数据即返回应答，时延：1ms；串口读取数据后，进行数据解帧后，再返回应答，时延：2.2ms；串口读取数据，进行解帧后，通过队列传递给指令组帧线程进行组帧后，再返回应答，时延：14.5ms。说明时延主要消耗在线程之间的同步上，数据处理占用的时间很少；

网络版：时延绝大部分数据在2个时间片之内，但是也会有数据处理时间占用多个时间片；

在网络版试验中，数据从任控计算机串口读取、处理后，通过网络发送给飞控计算机，飞控计算机接收到数据后，通过队列传递给指令组帧线程进行组帧后，再返回应答，使用计算机1-2个时间片；时延消耗在线程之间的同步上以及网络传输上。

在试验过程中，采用了提高线程优先级的方法，试验结果表明对于减少时延消耗不起太大作用，反而使CUP的占用率升高到25%-30%；

缩减延时的方向分析：减小指令编制数据的传输延迟，比如减少线程同步时对缓冲队列操作的间歇，减少缓冲队列的数目，优化组帧算法等等。

4 结语

本文阐述了遥控指令编制延迟的测试方案。通过实验得到了单机版和网络版的延迟数据，给出了各环节延时的分析，并提供了延时改进的方向。

收稿日期：2016-03-24

项目基金：自主卫星导航系统精密时间传递关键技术与示范 项目编号：2009AA12Z328

作者简介：连素平（1963―） ，女，汉族，河北邯郸人，本科，工程师，研究方向：遥控遥测。