一種改進嵌入Linux實時性的新型方案
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而從前面的分析可以看出，RTAI是基于普通Linux內(nèi)核，相對于嵌入式應(yīng)用其內(nèi)核過于龐大；而uClinux本身并沒有更多地關(guān)注實時問題。因此，可以將RTAI和uClinux相結(jié)合，采用雙內(nèi)核的設(shè)計方案，既滿足了嵌入式應(yīng)用的需求，又保證了系統(tǒng)的硬實時性。
1．硬件抽象層
圖3 系統(tǒng)中斷處理流程圖
系統(tǒng)的實現(xiàn)基礎(chǔ)是硬件抽象層，通過硬件抽象層進行硬件管理，把基本內(nèi)核和實時內(nèi)核結(jié)合在一起，其中一個內(nèi)核的改變，不會影響另一個內(nèi)核的執(zhí)行。
硬 件抽象層定義了本系統(tǒng)同硬件之間的抽象接口，主要用來截取硬件中斷，并且依據(jù)實時內(nèi)核調(diào)度器的需求，重定向為基本內(nèi)核任務(wù)或是實時任務(wù)。RTHAL包含一 個關(guān)鍵的組件：中斷描述符表(IDT，Interrupt Descriptor Table)，它定義了一套指針用來處理中斷例程。RTHAL本身定義了一個結(jié)構(gòu)，使得基本內(nèi)核中斷處理函數(shù)能夠很容易地被實時處理函數(shù)所替代。這樣，當 實時內(nèi)核通過RTHAL激活后，新的IDT表為合法。在以上控制下，基本內(nèi)核作為實時系統(tǒng)的任務(wù)提供服務(wù)。
2．雙內(nèi)核結(jié)構(gòu)
雙內(nèi)核實時系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)模型如圖1所示，主要包含了基本內(nèi)核、實時內(nèi)核、硬件抽象層、硬件部分。
其 中基本內(nèi)核(uClinux)和實時內(nèi)核(RTAI)分別處理非實時和實時任務(wù)的調(diào)度和執(zhí)行，而實時任務(wù)和非實時任務(wù)之間信息的交換要通過管道 (FIFO)或共享內(nèi)存(MBUFF)來實現(xiàn)。當實時任務(wù)運行時，基本內(nèi)核被硬件抽象層屏蔽。即實時內(nèi)核將基本內(nèi)核作為優(yōu)先級最低的一個任務(wù)來運行，只有 在沒有實時任務(wù)運行的時候才予以調(diào)度。
3.實時內(nèi)核動態(tài)加載
嵌入式實時Linux的實時內(nèi)核是動態(tài)加載的。實時任務(wù)被激活前，實時內(nèi)核并沒有啟動，基本內(nèi)核通過RTHAL透明訪問硬件，就像RTHAL不存在一樣。當實時任務(wù)被激活時，RTHAL結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，基本內(nèi)核被實時內(nèi)核接管，圖2表明了實時內(nèi)核啟動前后，系統(tǒng)發(fā)生的變化。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/151179.htm
4．調(diào)度處理
當 中斷到來時，實時內(nèi)核判斷它是基本內(nèi)核中斷還是屬于實時中斷，分別進行處理。若是基本內(nèi)核中斷，如果當前有實時任務(wù)正在運行，則只是設(shè)置一下中斷標志位， 懸掛此中斷，如果沒有實時任務(wù)運行，則調(diào)用基本內(nèi)核的中斷處理程序；如果此中斷是實時中斷，就直接調(diào)用相對應(yīng)的實時中斷處理程序。注意，實時中斷可以搶先 基本內(nèi)核任務(wù)的執(zhí)行。系統(tǒng)的中斷處理流程如圖3所示。
應(yīng)用案例
工業(yè)控制是嵌入式實時操作系統(tǒng)的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，需要嚴格的實時處理功能、高可靠性和良好的開放性，對開發(fā)環(huán)境、可操作性、成本等也有特別的要求。因此本項研究以重大裝備的遠程監(jiān)控系統(tǒng)作為其應(yīng)用之一。
1.嵌入式遠程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
應(yīng) 用針對工業(yè)生產(chǎn)中使用的大型設(shè)備在連續(xù)運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的遠程監(jiān)控問題，研究用于重大裝備遠程監(jiān)控的嵌入式裝置。系統(tǒng)主要包括輸入/輸出模塊(NetIO)和輸 入/輸出上位模塊(NetWeb)，前者用于實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集(輸入)，或用于現(xiàn)場裝置的控制(輸出)，后者集成了Web功能，使得用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng) 對輸入/輸出模塊進行訪問。兩類模塊通過網(wǎng)絡(luò)相連接，在本系統(tǒng)中為通過串行485總線。嵌入式遠程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。
2．NetWeb對嵌入式Linux的功能驗證
圖4 嵌入式遠程監(jiān)控體系結(jié)構(gòu)
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