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內核，相對于嵌入式應用其內核過于龐大；而uClinux本身并沒有更多地關注實時問題。因此，可以將RTAI和uClinux相結合，采用雙內核的設計方案，既滿足了嵌入式應用的需求，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)基礎是硬件抽象層，通過硬件抽象層進行硬件管理，把基本內核和實時內核結合在一起，其中一個內核的改變，不會影響另一個內核的執(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)實時內核調度器的需求，重定向為基本內核任務或是實時任務。RTHAL包含一 個關鍵的組件：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本身定義了一個結構，使得基本內核中斷處理函數(shù)能夠很容易地被實時處理函數(shù)所替代。這樣，當 實時內核通過RTHAL激活后，新的IDT表為合法。在以上控制下，基本內核作為實時系統(tǒng)的任務提供服務。
2．雙內核結構
雙內核實時系統(tǒng)的總體結構模型如圖1所示，主要包含了基本內核、實時內核、硬件抽象層、硬件部分。
其 中基本內核(uClinux)和實時內核(RTAI)分別處理非實時和實時任務的調度和執(zhí)行，而實時任務和非實時任務之間信息的交換要通過管道 (FIFO)或共享內存(MBUFF)來實現(xiàn)。當實時任務運行時，基本內核被硬件抽象層屏蔽。即實時內核將基本內核作為優(yōu)先級最低的一個任務來運行，只有 在沒有實時任務運行的時候才予以調度。
3.實時內核動態(tài)加載
嵌入式實時Linux的實時內核是動態(tài)加載的。實時任務被激活前，實時內核并沒有啟動，基本內核通過RTHAL透明訪問硬件，就像RTHAL不存在一樣。當實時任務被激活時，RTHAL結構發(fā)生變化，基本內核被實時內核接管，圖2表明了實時內核啟動前后，系統(tǒng)發(fā)生的變化。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/151179.htm
4．調度處理
當 中斷到來時，實時內核判斷它是基本內核中斷還是屬于實時中斷，分別進行處理。若是基本內核中斷，如果當前有實時任務正在運行，則只是設置一下中斷標志位， 懸掛此中斷，如果沒有實時任務運行，則調用基本內核的中斷處理程序；如果此中斷是實時中斷，就直接調用相對應的實時中斷處理程序。注意，實時中斷可以搶先 基本內核任務的執(zhí)行。系統(tǒng)的中斷處理流程如圖3所示。
應用案例
工業(yè)控制是嵌入式實時操作系統(tǒng)的傳統(tǒng)應用領域，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)作為其應用之一。
1.嵌入式遠程監(jiān)控系統(tǒng)結構
應 用針對工業(yè)生產(chǎn)中使用的大型設備在連續(xù)運轉狀態(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)結構如圖4所示。
2．NetWeb對嵌入式Linux的功能驗證
圖4 嵌入式遠程監(jiān)控體系結構
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