基于Xenomai和工控機的實時測控系統(tǒng)的研究.pdf

1、為了保證電力系統(tǒng)調(diào)度人員更好的把握安全控制、事故處理的主動性，減少和避免誤操作、誤判斷，提高電網(wǎng)的運行管理水平，電力系統(tǒng)安全監(jiān)控裝置必須是零時限驅(qū)動的。同時，電力監(jiān)控系統(tǒng)任務(wù)的復(fù)雜性使得簡易的流程控制難以滿足要求。因此，必須引入實時操作系統(tǒng)。
　　傳統(tǒng)實時操作系統(tǒng)昂貴的價格和應(yīng)用程序句法語義的兼容性問題大大限制了自身應(yīng)用的范圍。一個解決方法是利用和改造免費的通用操作系統(tǒng)以提供實時環(huán)境。Linux操作系統(tǒng)的開放源代碼、支持豐富的庫函

2、數(shù)和強大開發(fā)工具等優(yōu)勢給了人們深入研究系統(tǒng)內(nèi)核機制的可能。目前，所有的Linux實時改進都是針對內(nèi)核的改進。改進的目標(biāo)是將任務(wù)響應(yīng)時間減少到微秒范圍以實現(xiàn)對外部事件的更快響應(yīng)。改進的主要技術(shù)路線，一是提供可搶占的標(biāo)準內(nèi)核以優(yōu)化Linux本身的實時性能，包括隱式搶占點、顯示搶占點和完全搶占設(shè)計等。然而，這類方法通常只能達到軟實時。二是提供內(nèi)核的實時補丁以達到硬實時，包括微內(nèi)核、資源內(nèi)核擴展、POSIX實時擴展和納內(nèi)核等方法。本論文所研究的

3、操作系統(tǒng)自適應(yīng)域環(huán)境Adeos為硬件和標(biāo)準內(nèi)核之間提供了一個“硬件-內(nèi)核”的納內(nèi)核接口，可以使多個操作系統(tǒng)并行運行于納內(nèi)核之上。同時，Adeos采用虛擬中斷技術(shù)有效的減少了中斷分派時間和中斷服務(wù)時間，從而減少了任務(wù)響應(yīng)時間。
　　本論文深入研究了基于Linux環(huán)境的實時開發(fā)框架Xenomai及其底層運行機制Adeos的基本原理。分析了帶有中斷屏蔽功能的Adeos中斷管道機制并討論了用戶空間混合執(zhí)行模式下中斷屏蔽功能所存在的“優(yōu)先級

4、倒置”問題?；赬enomai實時內(nèi)核構(gòu)建了Xenomai/Linux雙內(nèi)核實時系統(tǒng)。采用實時進程和非實時進程分級調(diào)度的策略優(yōu)化進程調(diào)度。實時任務(wù)通過建立在 Xenomai實時內(nèi)核之上的可插式RTAI應(yīng)用程序編程接口實現(xiàn)，并以內(nèi)核態(tài)下可直接加載的內(nèi)核模塊方式運行?；赟vgalib庫實現(xiàn)了方便的人機交互顯示界面。通過實時命名管道機制實現(xiàn)實時任務(wù)與非實時任務(wù)的通信。最后，結(jié)合本實驗室已開發(fā)出的基于DOS的IPC測控系統(tǒng)的硬件資源實現(xiàn)了一套