Linux實時化解決方案Xenomai的原理及應用
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在基于Adeos的系統(tǒng)中，分為多個域。每個域中獨立運行一個操作系統(tǒng)（或者是實現(xiàn)一定功能的程序模塊），每個域可以有獨立的地址空間和類似于進程、虛擬內(nèi)存等的軟件抽象層。在各個域下層有一個Adeos通過虛擬中斷等方法來調(diào)度上面的各個域。在基于Adeos的系統(tǒng)中，存在著A、B、C、D四種類型的交互，如圖1所示。
A類交互是各個域直接操作硬件設備，包括訪問內(nèi)存等；B類交互指當Adeos接收到硬件中斷后，會根據(jù)中斷來對相應的域進行中斷服務；C類交互指當前域內(nèi)的操作系統(tǒng)主動向Adeos請求某些服務；D類交互是指Adeos接收硬件產(chǎn)生的中斷和異常，同時也可以直接控制硬件。
2.2 Xenomai用戶層實時的實現(xiàn)
Xenomai除了在內(nèi)核層利用Adeos實現(xiàn)了硬實時外，它在用戶空間也有很好的實時性。在S3C2410平臺上，為了實現(xiàn)用戶層的實時，Xenomai實現(xiàn)了一個硬件計數(shù)器--Decrementer.這個硬件計數(shù)器可以在用戶空問里很好地模擬TSC（Time Stamp Counter,時間戳計數(shù)器）。
同時，Xenomai在Linux內(nèi)核中加入了一個全新的數(shù)據(jù)結構__ipipe_tscinfo,可以通過此數(shù)據(jù)結構變量存放用戶層需要的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)結構組成如下：
用戶層，應用程序通過系統(tǒng)調(diào)用可以迅速得到struct_ipipe_tscinfo結構體中的數(shù)據(jù)。而且為了避免受到緩存的影響，Xenomai將此結構體變量存放在Linux的向量頁中。
內(nèi)核通過函數(shù)_ipipe_mach_get_tscinfo來填充struct_ipipe_tscinfo結構體變量中的各項內(nèi)容：
其中，info一>typte說明在S3C2410平臺上TSC是基于Decrementer硬件計數(shù)方式的；info一>u.dec.counter用來將Decrementer計數(shù)器的物理地址設定為0x51000038;info一>u.dec.mask掩碼用來注明使用Dec-rementet.計數(shù)器中的特定位；info一>u.dec.tsc指向存放64位TSC值的區(qū)域。
在Xenomai用戶層的實時程序運行時，程序都會通過系統(tǒng)調(diào)用得到內(nèi)核填充好的struct_ipipe_tscinfo結構體變量。具體實現(xiàn)可參考編譯用戶層實時程序時用到的，由Xenomai所提的頭文件/usr/xenomai/include/asm/syscall.h.
2.3 Xenomai多API構架
除了提供Linux硬實時，Xenomai的另一個目的是使基于Linux的實時操作系統(tǒng)能提供與傳統(tǒng)的工業(yè)級實時操作系統(tǒng)（包括VxWorks、pSOS+、VRTX或者uITRON）功能相同的API.這樣，可以讓這些操作系統(tǒng)下的應用程序能夠很容易地移植到GNU/Linux環(huán)境中，同時保持很好的實時性。
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