嵌入式linux实时性增强及其在测控系统中应用

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1、重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要随着计算机软硬技术的高速发展，嵌入式系统相对于通用型的计算机系统，具有功耗低、体积小、集成度高等优点被逐步应用于工业测控领域。通常情况下，工业测控系统对实时性都会有比较严格的要求，但目前国内使用的商业实时操作系统大部分是国外产品，这些操作系统价格昂贵，且关键技术掌握在外国人手中，严重制约我国发展，危及国家安全。而另外一些操作系统则功能过于简单，不利于我们灵活、方便地开发各种类型的嵌入式系统。基于ARM平台的嵌入式Linux系统的出现为解决这种局面提供新的契机，它集

2、合了ARM的功耗低、体积小、集成度高等优点和嵌入式Linux免费、开源、功能强大等优点，成为一个优秀的嵌入式系统被广大嵌入式开发者所接受，但普通嵌入式Linux系统的实时性还不能满足本文所述的一套具体的工业测控系统要求，所以本文作者的工作重点是增强嵌入式Linux系统的实时性以及实时测控系统的开发。本文首先介绍了嵌入式操作系统，并从实时性的角度进行分析和对比，指出了增强嵌入式Linux实时性的意义和可行性。接着介绍了ARM系列处理器，给出了选择$3C2410处理器的依据，进而分析了作为嵌入式操作

3、系统滴答时钟源的脉宽调制定时器的实现原理；随后分析了基于S3c2410的嵌入式Linux系统时钟软件实现、中断处理和内核调度，总结了嵌入式Linux在实时性方面的不足，揭示了当今增强嵌入式Linux实时性的两种方式。最后结合一套具体的嵌入式Linux系统测控系统的特点和实时性要求出发，提出了修改系统时钟粒度、合理划分软硬件和把实时任务加入内核的方案，同时非实时任务仍然作为一般用户进程。以上方案提高了系统时钟精度，增强了实时任务的抢占能力，但并不给CPU增加太重负担。该方案被应用到一套具体的测控系

4、统中。通过测试表明，该测控系统能够满足所需实时性。在实际运行中，系统也具有较好的稳定性。另外，本文研究的硬件平台是以ARM嵌入式芯片为核心，部分地方引用、分析和修改了部分底层代码，由于篇幅限制，未能就ARM相关指令功能作详细的叙述，若需详细了解，需参阅相关ARM资料。如有不便之处，敬请包涵。关键词：嵌入式系统，ARM，嵌入式Linux，实时性，测控系统重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofcomputerhardwareandsoRware

5、technology，embeddedsystemhasbeenusedinindurstdalmeasurementandcontrelfieldstepbystepbecauseofitslow-power、small·size、high-integrationpriortogeneralcomputer．Generally，indurstrialmeasurementandcentrolsystemmeettorigidrequirementinreal-timeperformace,bu

6、tmostcommercialoporatiIlgsystemsusedcurrentlyareforeignandexpensive．Especiallykeytechnologyismasteredbytheforeigners．Thatisdangeroustoournationalsecurityandournationaldevelopmentisrestricted．Otherwise,theotheroperatingsystems戤toosimple．SOitisdisadvan

7、tagetodevelopcomplicatedembeddedsystemconvenientlyandagilely．TheemergenceofembeddedLinuxoperatingsystembasedOnARMgivesusachancetochangethissituation．T1"embeddedsystemhastwoaspectadvantage。includeARMaboutlow-power、small-sizeandhigh-integrationandLinux

8、aboutfree、publicSOUI％7圮cedesandcomplicatedfunction．Soitisacceptedwidelyasaexcellentembeddedsystembymostdevelopers．However,commonembeddedLinuxsystembasedARMdoesnotmeettotherequirementinreal-timeperformanceaboutmeasurementandconlrolsystemapplicationstu