基于嵌入式Linux的儀器操作系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著測量技術的發(fā)展，更多的儀器需要安裝操作系統(tǒng)。目前儀器采用的操作系統(tǒng)主要有兩類：桌面計算機使用的操作系統(tǒng)和嵌入式操作系統(tǒng)。桌面使用的操作系統(tǒng)主要以Windows系列為主；嵌入式操作系統(tǒng)主要以商業(yè)嵌入式操作系統(tǒng)為主，如Vxworks、WindowCE等。它們都有較高的許可證使用費用，極大地增加了產品的成本。Linux作為操作系統(tǒng)的后起之秀，以其開放源代碼、免費、支持多種硬件平臺、模塊化設計、對網絡支持好等優(yōu)點，逐漸受到開發(fā)者的重視，現(xiàn)已

2、成為開發(fā)的熱點平臺。
　　 論文針對Linux在儀器這類嵌入式系統(tǒng)移植過程中的關鍵技術從理論方法到實際應用等方面進行了研究和解決。主要內容有：內核實時性增強、偏序的周期任務可調度性判定、嵌入式網絡系統(tǒng)、基于Linux系統(tǒng)的儀器網絡安全、基于嵌入式Linux的微波信號發(fā)生器的軟件設計、基于Linux系統(tǒng)的坐標測量機對凸輪輪廓曲線的檢測等。主要成果有如下內容：
　　 內核實時性增強的研究。Linux系統(tǒng)的實時性能不足。多數(shù)儀

3、器的實時性要求并不強，屬于軟實時系統(tǒng)。本文通過在內核中增加搶占點的方法，實現(xiàn)了具有可剝奪性的新內核，并進行了實驗測試。結果表明：該方法有效地增強了內核的實時性，拓寬了內核的適用范圍，可以滿足一部分儀器的需要。
　　 偏序的周期任務可調度性判定。任務的可調度性不但與調度算法有關，還與任務集中優(yōu)先級的安排有關。對于靜態(tài)調度(如RMS)而言，開銷較小是它的優(yōu)點，但靈活性較差。動態(tài)調度(如EDF)開銷較大，但可調度性能優(yōu)于靜態(tài)調度。并通

4、過舉例來說明。目前多數(shù)嵌入式系統(tǒng)中采用仍是靜態(tài)調度。在測試系統(tǒng)中，大量存在著偏序的嚴周期任務和非周期任務，本文對此類任務間的可調度性提出了判定算法。
　　 嵌入式網絡系統(tǒng)的研究。本文用網絡緩沖區(qū)靜態(tài)分配代替原系統(tǒng)中的動態(tài)分配以及通過虛擬內存操作代替原來的內核到用戶空間的拷貝等技術，在不影響網絡正常傳輸和編程模型的前提下，來提高Linux網絡系統(tǒng)的性能，減少數(shù)據(jù)傳輸時內存之間的拷貝，使其適應儀器網絡化的需求。
　　 基于L

5、inux系統(tǒng)的儀器網絡安全的研究。本文從網絡儀器的訪問控制和審計兩方面入手，做了有益的探索。訪問控制可使非法用戶無法獲取網絡儀器的資源，同時防止未授權用戶獲得超出他權限的資源。網絡儀器的審計又可使使用者受到監(jiān)督，防止用戶耍賴。這兩種技術的實現(xiàn)都是基于Linux系統(tǒng)提供的LSM框架，并在此基礎上作了修改和創(chuàng)新，同時實現(xiàn)了Linux系統(tǒng)審計的輕量化和可控化。文中還設計了一種基于網絡的3G信號發(fā)生器的框架結構，在網絡儀器的應用化方面做了一些探

6、索。
　　 實現(xiàn)Linux系統(tǒng)在微波信號發(fā)生器AV1486上的移植。內容包括Av1486的編程模型、鍵盤驅動的實現(xiàn)、YTO驅動的實現(xiàn)、信號源點頻功能的實現(xiàn)、GUI的設計等，并進行了測試和比較。
　　 基于Linux系統(tǒng)的坐標測量機對凸輪輪廓曲線的檢測。本文提出了一種凸輪曲線的檢測方法，其中基圓圓心的確定和開關式球側頭的修正是重點。使用該方法，可以從凸輪任意位置開始檢測，僅測量一次凸輪輪廓，所有的測量數(shù)據(jù)均用于建立被測凸輪