8.5. lwip iperf 网络性能测试

iPerf 是一个跨平台的网络性能测试工具，iPerf 可以测试 TCP 和 UDP 网络带宽性能和质量，但是 iPerf 是一个命令行形式的，对于使用者来说还不够直观， 这里我们使用 iPerf 的一个图形化版本测试程序 —— JPerf，JPerf 简化了复杂的测试命令，并且测试结果可以图形化的实时显示出来。

JPerf 软件直接从互联网上搜索一个下载即可，本文主要介绍如何在 BL706 上实现一个 iPerf 测试线程，BL706 作为服务端，实时监听客户端（PC Jperf 上位机）的连接和发送的数据。

这里主要测试 BL706 TCP 的最大接收速度，其他测试同理。

8.5.1. 硬件准备

  • 一块 BL706 ETH 开发板

  • 一块 PHY 8720 模块

  • 一个串口线

  • 一根标准 5/6 类网线

8.5.2. 硬件连接

本 demo 基于 BL706 ETH 开发板，将对应的功能引脚连接到 PHY8720 模块上，连接方式如下：

   GPIO function         GPIO pin
----------------------------------
    RMII_CLK      <-->    GPIO0
    RMII_TXD0     <-->    GPIO1
    RMII_TXD1     <-->    GPIO2
    RMII_RXD0     <-->    GPIO7
    RMII_RXD1     <-->    GPIO8
    RMII_MDC      <-->    GPIO18
    RMII_MDIO     <-->    GPIO19
    RMII_RXERR    <-->    GPIO20
    RMII_TX_EN    <-->    GPIO21
    RMII_RX_DV    <-->    GPIO22

接下来需要将 PHY8720 模块的 RJ-45 接口通过标准 5/6 类网线连接到与测试 PC 在同一局域网中的路由器或者交换机上。

8.5.3. EMAC 和 LwIP 协议栈的配置

LwIP 协议栈的相关配置文件在 components/lwip/lwipopts.h 中，详细配置请阅读代码源文件

要测试 TCP 性能，那么必须要在改文件中使能 LWIP_TCP 宏定义，否则将会使用 LwIP 默认的配置，同时为了获得更好的 TCP 测试性能，还需要加大 TCP_SND_BUF、TCP_WND 以及 EMAC RX buf 深度等参数。 本 demo 测试时修改参数如下：

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8
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#define MEMP_NUM_TCP_PCB_LISTEN 8
#define TCP_SND_BUF (8 * TCP_MSS)
#define TCP_WND (8 * TCP_MSS)
#define LWIP_TCP 1
#define TCP_TTL  255

// emac tx 和 rx buf 的大小
#define ETH_RXBUFNB 10
#define ETH_TXBUFNB 2

8.5.4. iPerf 测试本地端口设置

在 examples\emac\lwip_iperf\iperf_server.h 文件中，通过修改宏定义即可修改测试端口号

注：由于当前测试例程 local ip 地址采用静态 IP 配置进行的测试，如需修改可在 main.c 中进行相应的修改，也可直接使能 LWIP 的 DHCP 功能自动获取 IP 配置。

1
#define IPERF_SERVER_PORT (3365)

8.5.5. 编译和下载

  • 命令行编译

1
2
$ cd bl_mcu_sdk
$ make APP=lwip_iperf

8.5.6. 实验现象

编译完成后，烧写到芯片正确运行后，可以通过配置的测试端口访问芯片。 打开 JPerf 软件开始进行 TCP 性能测试，具体配置如下图，设置好后点击 Run IPerf 即可。

串口 log 信息：

JPerf 窗口状态：

以太网状态:

8.5.7. UDP 性能测试

UDP 性能测试，需要使用 bl_mcu_sdk/examples/emac/lwip_udp 的例程，使用例程的默认代码即可测试 UDP 收发全双工的性能，编译测试请参考 UDP echo 部分教程；

将代码正确编译下载到芯片后，即可通过 JPerf 软件测试 UDP 性能，具体测试配置及性能如下图，设置好后点击 Run IPerf 即可。

串口 log 信息：

JPerf 窗口状态：

以太网状态：

Wireshark 抓包数据：

8.5.8. IPerf 测试结果

下表是在实验环境下测试的 BL706 运行 FreeRTOS + Lwip 网络协议栈的以太网性能

协议类型

API 接口

TX(发送速度)

RX(接收速度)

TX num

RX num

备注

ARP send

emac tx API

69 Mbps

——

5

5

NO lwip,NO OS

UDP send

lwip raw API

50 Mbps

——

3

3

lwip,FreeRTOS,TX only

UDP Full-duplex

lwip raw API

34 Mbps

40 Mbps

3

3

lwip,FreeRTOS,Full-duplex

UDP send

lwip netconn API

48 Mpbs

——

3

3

lwip,FreeRTOS,TX only

UDP Full-duplex

lwip netconn API

23 Mpbs

28 Mpbs

5

5

lwip,FreeRTOS,Full-duplex

UDP send

lwip socket API

47 Mpbs

——

3

3

lwip,FreeRTOS,TX only

UDP Full-duplex

lwip socket API

14.5 Mpbs

25 Mbps

5

5

lwip,FreeRTOS,Full-duplex

TCP send

lwip raw API

24 Mbps

——

5

5

lwip,FreeRTOS,TX only,modify TCP_WND、TCP_SEND_BUF eg.

TCP recv

lwip raw API

——

38 Mbps

2

10

lwip,FreeRTOS,RX only,modify TCP_WND、TCP_SEND_BUF eg.

TCP send

lwip netconn API

22 Mpbs

——

5

5

lwip,FreeRTOS,TX only,modify TCP_WND、TCP_SEND_BUF eg.

TCP recv

lwip netconn API

——

32 Mbps

2

10

lwip,FreeRTOS,RX only,modify TCP_WND、TCP_SEND_BUF eg.

TCP send

lwip socket API

20 Mbps

——

5

5

lwip,FreeRTOS,TX only,modify TCP_WND、TCP_SEND_BUF eg.

TCP recv

lwip socket API

——

15 Mbps

2

10

lwip,FreeRTOS,RX only,modify TCP_WND、TCP_SEND_BUF eg.