Linux实时化解决方案Xenomai的原理及应用

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  内核通过函数_ipipe_mach_get_tscinfo来填充struct_ipipe_tscinfo结构体变量中的各项内容:

  其中,info一>typte说明在S3C2410平台上TSC是基于Decrementer硬件计数方式的;info一>u.dec.counter用来将Decrementer计数器的物理地址设定为0x51000038;info一>u.dec.mask掩码用来注明使用Dec-rementet.计数器中的特定位;info一>u.dec.tsc指向存放64位TSC值的区域。

  在Xenomai用户层的实时程序运行时,程序都会通过系统调用得到内核填充好的struct_ipipe_tscinfo结构体变量。具体实现可参考编译用户层实时程序时用到的,由Xenomai所提的头文件/usr/xenomai/include/asm/syscall.h.

  2.3 Xenomai多API构架

  除了提供Linux硬实时,Xenomai的另一个目的是使基于Linux的实时操作系统能提供与传统的工业级实时操作系统(包括VxWorks、pSOS+、VRTX或者uITRON)功能相同的API.这样,可以让这些操作系统下的应用程序能够很容易地移植到GNU/Linux环境中,同时保持很好的实时性。

  Xenomai的核心技术表现为使用一个实时微内核(real-time nucleus)来构建这些实时API,也称作”skin”.在实时核复用的基础上,一个skin可以很好地模拟一种实时操作系统的API.它的结构图可以参考图2.

  图2中,Native是Xenomai自带的API,各类API都有着同等的地位,都独立地基于同一个实时微内核。这样做可以让内核的优点被外层所有的API很好地继承下来。更重要的是,实时微内核提供的服务被外层各种API以不同的方式表现出来,由此可以增强整个系统的强壮性。

  编制实时程序时,在很多实时操作系统上只能在内核层实现;而编制实时内核模块时,会受到内核的限制,比如有些实时内核不支持浮点运算,模块出错时容易使整个系统挂起,而且内核模块的调试比较困难。Xenomai能够支持较好的用户层实时,这为编制实时性要求不是非常高的实时程序提供了一个有效途径。下面这个用户层实时例程使用的是Xenomai提供的Native API:

  从程序中可以看出,Xenomai的用户层实时程序的周期可以轻易地设定到μs级,所以它完全可以适用于一般实时性要求的工程应用。

  3 总 结

  本文首先简单介绍了实时操作系统,分析了Linux 2.6内核实时性能的不足;然后着重介绍了一个Linux实时化的解决方案–Xenomai,分析了Xenomai的Adeos构架基础,简要说明了Xenomai用户层实时的实现,以及Xenomai支持多种实时操作系统的API的新特点。Linux 2.6.35 Kernel引入了针对Radeon KMS开源显卡驱动的ATI电源管理支持、新款Intel GMA整合芯片组的Intel H.264 VA-API视频加速支持、Radeon DRI2同步和交换功能、Btrfs文件系统改进、网络传入负载处理器核心分布的RPS和RFS支持等等。

  本文给出的Xenomai的用户层实时例程已经成功地在多个平台上运行过,表明Xenomai用户程序在多种硬件平台上有很好的移植性。

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才能做到人在旅途,感悟人生,享受人生。

Linux实时化解决方案Xenomai的原理及应用

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