基于Xenomai的實時Linux嵌入式機器人控制平臺設計.pdf

1、伴隨著SoC技術(shù)的不斷發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)和實時操作系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應用在社會生活中的各個領域。在機器人控制領域中，機器人系統(tǒng)對實時響應、信息處理、復雜姿態(tài)運算等要求不斷提高。由于半導體芯片設計制作工藝不斷提升，各種先進架構(gòu)的嵌入式處理器紛紛涌現(xiàn)，在硬件基礎上為系統(tǒng)的運行速度提供了保證。同時，各種實時操作系統(tǒng)和針對操作系統(tǒng)的實時化改造技術(shù)不斷發(fā)展成熟，這些都為開發(fā)適合應用在機器人控制領域的實時控制系統(tǒng)提供了堅實的硬件和軟件基礎。
　　

2、 本研究選用Xenomai技術(shù)方案對Linux操作系統(tǒng)進行實時化改造，分別在兩種硬件實驗平臺上搭建Xenomai/Linux雙內(nèi)核實時操作系統(tǒng)并進行了基本實時性能測試和實時驅(qū)動調(diào)用，為后續(xù)的機器人控制系統(tǒng)應用開發(fā)打下基礎。首先立足于建立具有良好開放性、工業(yè)級實時性能、較強兼容性的實時機器人控制操作系統(tǒng)的目標，通過對新的Linux2.6版本內(nèi)核的優(yōu)劣勢的分析，對比確立了雙內(nèi)核Linux實時改造方法的可行性。在雙內(nèi)核Linux實時改造方法中

3、，Xenomai技術(shù)解決方案以其鮮明的特點，均衡的性能優(yōu)勢，廣泛支持多種平臺上的Linux實時化改造。改造完成后的Xenomai/Linux雙內(nèi)核實時系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)的實時操作系統(tǒng)的封閉性高、兼容性差和價格高昂的劣勢，為實時系統(tǒng)在機器人控制領域的廣泛應用和發(fā)展打下了基礎。其次研究了在通用x86計算機平臺上搭建Xenomai/Linux雙內(nèi)核實時系統(tǒng)的過程。通過x86平臺上的補丁安裝、內(nèi)核配置以及編譯，深入了解Xenomai技術(shù)方案在配置

4、過程中的參數(shù)設置要求、設置沖突解決方案以及開發(fā)應用的參數(shù)預設置等，為在OMAP平臺上的移植積累了經(jīng)驗。然后完成了OMAP3530開發(fā)平臺上的Xenomai/Linux雙內(nèi)核實時操作系統(tǒng)的安裝和移植。針對特定開發(fā)板定制的Linux內(nèi)核的實時化改造，操作過程與x86計算機平臺下基本類似。在該系統(tǒng)中嘗試建立了基于SD卡的實時系統(tǒng)啟動方式，熟悉了SD卡上的雙文件系統(tǒng)分區(qū)建立以及初始化等實現(xiàn)原理，為機器人控制應用中的系統(tǒng)更新升級提供了一種解決方案