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《強(qiáng)實(shí)時(shí)應(yīng)用環(huán)境下vxworks, linux, rtai和xenomai系統(tǒng)的性能比較》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、課程：嵌入式系統(tǒng)作業(yè)：文獻(xiàn)翻譯電工理論與新技術(shù)_130501_徐浩澤_YS1310501037如有需要可提供電子版強(qiáng)實(shí)時(shí)應(yīng)用環(huán)境下VxWorks,Linux,RTAI和Xenomai系統(tǒng)的性能比較A.Barbalace,A.Luchetta,G.Manduchi,M.Moro,A.Soppelsa,andC.Taliercio課程：嵌入式系統(tǒng)作業(yè)：文獻(xiàn)翻譯電工理論與新技術(shù)_130501_徐浩澤_YS1310501037如有需要可提供電子版摘要：使用配置MPC7455PowerPC處理器的VMEbusMVME5500開發(fā)板對(duì)WindRiverVxWorks,Linu
2、x,RTAI和Xenomai四種不同操作系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試。以一個(gè)時(shí)間實(shí)時(shí)應(yīng)用的框架為例對(duì)中斷延遲，重調(diào)度和程序間通信時(shí)間進(jìn)行比較。對(duì)Gb以太網(wǎng)通信的性能測(cè)試也在目標(biāo)板上進(jìn)行。為達(dá)成此目的，我們將LinuxIPstack和RTnet，Xenomai和RTAI的一種開源強(qiáng)實(shí)時(shí)通信協(xié)議移植到所用的系統(tǒng)中。測(cè)試結(jié)果顯示被測(cè)的開源軟件適用于強(qiáng)實(shí)時(shí)應(yīng)用環(huán)境。關(guān)鍵詞：實(shí)時(shí)系統(tǒng)，Linux,RTAI,Xenomai,ADEOS,RTnet,VxWorks,PowerPC.1.簡介自1998年以來，實(shí)時(shí)反饋控制系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于RFX-mod實(shí)驗(yàn)。RFX-mod是一個(gè)用于研究磁約
3、束熱核聚變的環(huán)形裝置，坐落于意大利的帕多瓦。目前在使用的有7個(gè)控制單元，每個(gè)單元都包含一個(gè)使用摩托羅拉MVME5500單板機(jī)和其他ADC/DAC轉(zhuǎn)換器以及其他數(shù)字接口板的模組箱?？刂茊卧M成控制網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)在各單元間進(jìn)行實(shí)時(shí)交換。一個(gè)提供了通用功能以及數(shù)據(jù)處理和通信功能的軟件框架已經(jīng)在VxWorks平臺(tái)上搭建起來。VxWorks被廣泛應(yīng)用于物理學(xué)研究的原因包括：·提供了一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境，簡化了開發(fā)過程。程序在被下載到目標(biāo)系統(tǒng)之前可以在主系統(tǒng)中做開發(fā)和仿真?！ぬ峁┝艘粋€(gè)強(qiáng)大的多任務(wù)化環(huán)境，任務(wù)有固定的優(yōu)先級(jí)，可以通過一組豐富的進(jìn)程間通信（IPC）機(jī)制進(jìn)行通信?！xW
4、orks的軟件模式與UNIX非常相似，尤其是I/O和網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于熟練使用UNIX的開發(fā)者來說，編程變得非常簡單。但是，近年來，Linux系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展使得將其應(yīng)用于實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)變得極富吸引力。但是對(duì)于數(shù)據(jù)采集，或者更廣泛的說，對(duì)于所有不需要嚴(yán)格的時(shí)間確定性的任務(wù)，Linux已經(jīng)被應(yīng)用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。但是Linux的一些特性使其不能被直接應(yīng)用于實(shí)時(shí)應(yīng)用，例如：·動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)。使用隨時(shí)變動(dòng)的優(yōu)先級(jí)是解決分時(shí)的一個(gè)好方法，但是可能會(huì)使一個(gè)緊急事件無法足夠快的拿到CPU權(quán)限。·分頁?？赡軙?huì)引入額外的延遲除非將頁在內(nèi)存中鎖定?！?nèi)存管理單元的重新映射。用戶程序占用CPU時(shí)重新映
5、射進(jìn)入內(nèi)存管理單元（MMU）的頁面表會(huì)減緩上下文切換?！ご至６鹊耐健Ｓ捎趦?nèi)核為非先發(fā)式，有時(shí)系統(tǒng)無法響應(yīng)冗長的內(nèi)核操作時(shí)。最近的2.6版本Linux內(nèi)核為以上問題提供了解決方案。事實(shí)上將固定優(yōu)先級(jí)與過程子集想聯(lián)系是可能的，這一版本的內(nèi)核通過精確定義不可中斷的程序段和自旋鎖保護(hù)而不是禁止中斷已經(jīng)被定制為先發(fā)制人的了。此外Linuxkernel2.6提供了一個(gè)新的O調(diào)度的實(shí)現(xiàn)。考慮到交互可以被禁止，而且，給定了級(jí)別范圍，優(yōu)先級(jí)可以被固定，我們可以將Linux暫時(shí)考慮成一個(gè)軟實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)并因此可以被應(yīng)用于許多可以忍受偶爾的系統(tǒng)響應(yīng)延遲的場(chǎng)合。但是Linux2.6仍然不
6、適用于聚變反應(yīng)反饋控制這種強(qiáng)實(shí)時(shí)場(chǎng)合，在這種情況下，事實(shí)上,不可預(yù)測(cè)的反應(yīng)時(shí)間可能惡化控制的質(zhì)量，或者更糟糕的是，導(dǎo)致不可恢復(fù)的不穩(wěn)定性。課程：嵌入式系統(tǒng)作業(yè)：文獻(xiàn)翻譯電工理論與新技術(shù)_130501_徐浩澤_YS1310501037如有需要可提供電子版然而，在引用文獻(xiàn)[4]和[5]中，借助脈沖性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，Linux已經(jīng)被成功的應(yīng)用到了強(qiáng)實(shí)時(shí)場(chǎng)合。在這種情況下，大多數(shù)的時(shí)間過程控制系統(tǒng)不需要運(yùn)行在實(shí)時(shí)模式。只有在等離子放電這一在大多數(shù)現(xiàn)有聚變實(shí)驗(yàn)中只持續(xù)數(shù)秒的過程中才需要實(shí)時(shí)控制。因此當(dāng)需要進(jìn)行實(shí)時(shí)操作時(shí)禁止中斷是可行的，這實(shí)現(xiàn)了一個(gè)循環(huán)周期1~2μs的整體抖動(dòng)。在
7、禁用中斷時(shí),尤其要注意：代碼和數(shù)據(jù)必須被鎖定到內(nèi)存中來防止頁面錯(cuò)誤，軟件不能依賴系統(tǒng)服務(wù)控制I/O。因此除了輪詢輸入數(shù)據(jù)和寫輸出數(shù)據(jù)，控制代碼不能與外部環(huán)境通信，對(duì)于一個(gè)固定的迭代次數(shù)，使用預(yù)配置的地址窗口。這個(gè)解決方案盡管在特定的應(yīng)用程序成功，仍然有各種各樣的原因使其不能被認(rèn)為是一個(gè)結(jié)論，最主要的是因?yàn)樵谙乱淮圩冄b置中，控制系統(tǒng)被期望用于控制長時(shí)間放電，或者準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)過程。1.Linux系統(tǒng)的實(shí)時(shí)擴(kuò)展我們主要希望能找到一種方法，給Linux增加一些定義新的實(shí)時(shí)任務(wù)的可能性，從而保證在它們已經(jīng)準(zhǔn)備好運(yùn)行時(shí)，能在一個(gè)確定的時(shí)間內(nèi)獲得控制。這個(gè)特性是由兩個(gè)開源Linux
8、擴(kuò)展:RT
