RK3506J CAN接口性能及可靠性測試
RK3506J是瑞芯微電子(Rockchip)推出的三核Cortex-A7處理器芯片，RK3506J支持兩路CAN接口，下面將從性能和可靠性兩方面對RK3506J的CAN接口進行測試。
性能測試主要是指單臺CAN設(shè)備在不同波特率下最大的發(fā)送幀數(shù)，CAN接口收發(fā)延遲等關(guān)鍵性能指標(biāo)。可靠性測試則是模擬CAN設(shè)備在總線斷路、短路、總線過載以及連續(xù)幀沖突等情況下，CAN接口的故障自恢復(fù)能力。
1、測試環(huán)境搭建
測試平臺為英創(chuàng)公司基于RK3506J設(shè)計的工控主板ESM3506。ESM3506其主要特點包括：
1. ESM3506可直接引出12路串口，彌補了在一些應(yīng)用中RK3506J本身只有5路串口的不足。ESM3506采用的是基于并行數(shù)字總線的串口擴展方案，比USB串口擴展抗電磁干擾能力更強，不會有“掉串口”問題。
2. ESM3506出廠配置了“開箱即用”的完整內(nèi)核驅(qū)動和文件系統(tǒng)，用戶只需專注于應(yīng)用軟件開發(fā)，可大大節(jié)省用戶產(chǎn)品研發(fā)周期。英創(chuàng)公司提供“客戶量產(chǎn)協(xié)助”服務(wù)可在板卡廠時燒寫用戶指定配置，預(yù)拷貝用戶測試程序或正式應(yīng)用程序數(shù)據(jù)，用戶拿到英創(chuàng)板卡后可直接裝機測試，省去諸多系統(tǒng)重寫，軟件配置等環(huán)節(jié)。
我們將4臺ESM3506評估套件的兩路CAN連接在一起，同時在總線上增加1臺PC機+PCAN用于輔助測試。另外總線上還有一臺英創(chuàng)ESM3354作為總線監(jiān)聽設(shè)備，作為測試數(shù)據(jù)的二次驗證。
2、單臺基本性能測試
測試RK3506J CAN接口在不同波特率下最大的發(fā)送幀數(shù)，CAN接口收發(fā)延遲等關(guān)鍵性能指標(biāo)。
2.1 壓力測試
l 測試最大發(fā)送幀數(shù)，單發(fā)送；持續(xù)時間60s。
波特率 | 最大發(fā)送幀數(shù) | CPU負(fù)載 |
250 kBit/s | >2125 fps | 7% |
500 kBit/s | >4050 fps | 10% |
1M Bit/s | >4600 fps | 7~12% |
2.2 收發(fā)測試
l 波特率250 kBits/s時，板子和PCAN各每隔1ms發(fā)一幀，板子ID：123h / PCAN ID: 120h，測試10萬幀。
l 波特率 ≥ 500 kBits/s時，板子和PCAN各每隔1ms發(fā)兩幀：板子ID：123h, 124h / PCAN ID: 120h, 121h，測試20萬幀。
波特率 | CPU負(fù)載 | 總線平均負(fù)載 | 數(shù)據(jù)驗證 |
250 kBit/s | 15% | 86% | 無丟幀 |
500 kBit/s | %7~8% | 84% | 無丟幀 |
1M Bit/s | %7~8% | 43% | 無丟幀 |
2.3 延遲測試
l CAN0發(fā) -> CAN1收
l CAN0每間隔5ms發(fā)送一幀，測試5萬幀。
l 下表中延遲單位：ms
波特率 | 最小延遲 | 最大延遲 | 平均延遲 | 標(biāo)準(zhǔn)差 | 理論傳輸時間 |
250 kBit/s | 0.517 | 0.757 | 0.538 | 0.013 | 0.533 |
500 kBit/s | 0.294 | 0.488 | 0.312 | 0.013 | 0.266 |
1M Bit/s | 0.183 | 0.421 | 0.199 | 0.013 | 0.133 |
3、可靠性測試
可靠性測試是模擬CAN設(shè)備在總線斷路、短路、總線過載以及連續(xù)幀沖突等情況下，CAN接口的故障自恢復(fù)能力。
l 將4臺ESM3506和兩路CAN接口與PCAN和ESM3354(僅監(jiān)聽)連接在一起。
l CAN口波特率配置250 kBit/s ，bus off 100ms自恢復(fù)(ip link set can0 up type can bitrate 250000 restart-ms 100)
測試項目 | 測試方法及說明 | CPU負(fù)載 | 測試結(jié)果 |
不丟幀測試 | PCAN滿負(fù)荷發(fā)送10分鐘以上，設(shè)備僅接收 | 8% | 接收2634436幀，無丟幀 |
正常收發(fā) 測試 | 總線上8個CAN口同時收發(fā)，每個CAN接口每8ms發(fā)送2幀，總線負(fù)載設(shè)計2000幀/s | 7% | 總線負(fù)載1966幀/s 每臺發(fā)送300000幀 每臺接收2100000幀 |
短路測試 | 在正常收發(fā)時，將CAN總線短接30分鐘以上，斷開短接后，檢查所有CAN口通訊是否恢復(fù)正常。測試2輪 | 1.2% | CAN收發(fā)成功恢復(fù) 自動恢復(fù)時間<1s |
開路測試 | 在正常收發(fā)時，將所有CAN接口從總線斷開30分鐘以上，然后依次接入，檢查所有CAN口通訊是否恢復(fù)正常。測試2輪 | 6% | CAN收發(fā)成功恢復(fù) 自動恢復(fù)時間<1s |
過載測試 | 總線上8個CAN口同時收發(fā)，每個CAN接口每4ms發(fā)送2幀，總線負(fù)載設(shè)計4000幀/s | 20% | 總線負(fù)載2187幀/s 工作正常，無卡死 |
ID沖突測試 | 將所有CAN幀ID設(shè)置為一樣，總線負(fù)載設(shè)計2000幀/s，連續(xù)測試30分鐘，CAN接口仍在正常收發(fā)數(shù)據(jù) | 5% | 總線負(fù)載1107幀/s 工作正常，無卡死 |
4、總結(jié)
ESM3506的CAN驅(qū)動程序在官方驅(qū)動的基礎(chǔ)上進行了優(yōu)化和完善。對CAN數(shù)據(jù)收發(fā)最大延遲時間的控制，以及代表延遲抖動指標(biāo)的極小標(biāo)準(zhǔn)差值表明，ESM3506可以滿足毫秒級CAN接口實時應(yīng)用需求。ESM3506在CAN總線斷路、短路等模擬故障下的快速恢復(fù)能力是其在實際惡劣工況下仍能可靠工作的保障。