uClinux操作系統(tǒng)的實時化分析與研究

4.2定時器的移植

如前面分析，對于一個實時操作系統(tǒng)，必須有精確的計時。在i386體系結(jié)構(gòu)中，有時間標簽計數(shù)器TSC（Time Stamp Count），在S3C4510B處理器上沒有這個寄存器，可以采用計時器2（Timer1）來模擬TSC的功能。每來一個時鐘脈沖，Timer1的 TCNT1寄存器減1，減到零后產(chǎn)生時鐘中斷，再從TDATA1中讀TCNT1的值，往復運行。具體的做法是使用一個內(nèi)核的全局變量，每次時鐘中斷來以后，在Timer1的寄存器中讀出值，計算其增量，為了使系統(tǒng)更精確，必須將Timer1中斷設(shè)置為最高優(yōu)先級，這樣就可以模擬64位的TSC寄存器，從而得到當前的準確計時。

5.基于RTAI與μClinux的應(yīng)用程序的開發(fā)

編寫應(yīng)用程序時，將實時系統(tǒng)的應(yīng)用程序分為實時任務(wù)和非實時任務(wù)。實時任務(wù)是實時模塊，作為μClinux核心可加載模塊運行在核心態(tài)。它的設(shè)計應(yīng)盡可能簡單，僅包含那些有強實時要求的處理模塊，如實時數(shù)據(jù)采集、外部設(shè)備控制等。非實時任務(wù)是普通的μClinux進程，在用戶態(tài)執(zhí)行，完成大部分的數(shù)據(jù)處理、圖形顯示和通訊等任務(wù)。所有的實時任務(wù)均按照對實時性要求的高低來進行優(yōu)先級排隊，系統(tǒng)根據(jù)優(yōu)先級的高低來順序啟動各個實時任務(wù)。而位于用戶態(tài)的界面，當作一個背景程序來執(zhí)行。核心態(tài)的任務(wù)優(yōu)先級總是高于用戶態(tài)的界面任務(wù)，且不能被其搶占。實時任務(wù)和非實時任務(wù)之間可通過FIFO隊列和共享內(nèi)存等方法通信。基于RTAI的μClinux應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

實時系統(tǒng)的啟動和結(jié)束可以用一個Shell程序來執(zhí)行，它的功能是實現(xiàn)各任務(wù)模塊的加載和卸載，以及用戶界面的運行。Shell程序是介于使用者和操作系統(tǒng)的內(nèi)核程序間的一個界面，使用戶更為方便的使用操作系統(tǒng)。由于各個模塊之間具有相互依賴性，所以在加載和卸載各個模塊時按照一定的順序。首先要將 RTAI提供的實時模塊加載，包括rtai、rtai_sched、rtai_fifos和rtai_shm等模塊；然后裝入系統(tǒng)的各個實時模塊。卸載模塊的時候按照相反的順序依次卸載。實時系統(tǒng)的程序流程圖如圖3所示。

6.結(jié)束語

作者已將改造后的μClinux系統(tǒng)應(yīng)用在了江蘇省普通高校自然科學研究計劃資助項目“機房環(huán)境設(shè)備安全監(jiān)控軟件平臺的研制”等項目中，均取得了良好的效果，解決了μClinux在實時性方面的缺陷，滿足了設(shè)計要求。

本文作者創(chuàng)新點是：實現(xiàn)了RTAI在μClinux上的移植，形成了RTAI和μClinux相結(jié)合的雙內(nèi)核嵌入式系統(tǒng)運行方案，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。

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