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一種改進(jìn)嵌入Linux實(shí)時(shí)性的新型方案
作者：
時(shí)間：2010-12-16
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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現 有的嵌入式操作系統大致可分為商用型和免費型兩類(lèi)：商用型操作系統由于功能穩定、可靠，有完善的技術(shù)支持和售后服務(wù)，在嵌入式市場(chǎng)占有一定的份額。但它同 時(shí)也存在價(jià)格昂貴、需要版權、源代碼不公開(kāi)等一系列問(wèn)題；免費型操作系統(如Linux)源碼公開(kāi)，有價(jià)格方面的優(yōu)勢，但在嚴格滿(mǎn)足嵌入式實(shí)時(shí)應用需求方 面還有欠缺。
圖2 實(shí)時(shí)內核實(shí)現機理
RTAI對Linux的實(shí)時(shí)性改進(jìn)
現有幾種針對Linux的實(shí)時(shí)系統解決方案，實(shí)現方法主要包括兩種：
1)直接修改Linux內核、增加實(shí)時(shí)性，如：Montavista；
2)在普通Linux內核之上增加實(shí)時(shí)模塊、雙內核結構，如：RTLinux或RTAI。
Montavista 可以滿(mǎn)足用戶(hù)的軟實(shí)時(shí)要求，RTLinux或RTAI著(zhù)重增強Linux的硬實(shí)時(shí)特性。軟實(shí)時(shí)系統的時(shí)限是柔性靈活的，它可以容忍偶然的超時(shí)錯誤。失敗造 成的后果并不嚴重，僅僅是輕微地降低了系統的吞吐量。硬實(shí)時(shí)系統有一個(gè)剛性的、不可改變的時(shí)間限制，它不允許任何超出時(shí)限的錯誤。超時(shí)錯誤會(huì )帶來(lái)?yè)p害甚至 導致系統失敗、或者導致系統不能實(shí)現它的預期目標。
RTAI采用雙內核方法，不直接使用Linux的任何功能，而是把需要高度時(shí)間精度的 工作寫(xiě)成一個(gè)驅動(dòng)程序的形式，然后直接用PC時(shí)序芯片所產(chǎn)生的中斷調用這個(gè)驅動(dòng)程序。RTAI與NMT RT-Linux的最大不同之處在于，它在Linux上定義了一組實(shí)時(shí)硬件抽象層(RTHAL)。RTHAL將RTAI需要在Linux中修改的部分定義 成一組程序界面，RTAI只使用這組界面和Linux溝通。這樣做的好處在于，用戶(hù)可以將直接修改的Linux核心程序代碼減至最小，這有可能使得將 RTHAL移植到新版Linux的工作量減至最低。
但是，RTAI雖然滿(mǎn)足了硬實(shí)時(shí)性要求，卻沒(méi)有被裁減為足夠小且適用于嵌入式系統。
RTAI+uClinux的實(shí)時(shí)方案
uClinux 是為嵌入式應用設計的，它本身并沒(méi)有更多地關(guān)注實(shí)時(shí)問(wèn)題。uClinux經(jīng)過(guò)小型化改造，形成了一個(gè)高度優(yōu)化、代碼緊湊的嵌入式Linux，并保留了 Linux大多數的優(yōu)點(diǎn)。它專(zhuān)門(mén)針對無(wú)MMU的CPU，去除了普通Linux內核中的虛擬內存管理部分。更重要的是，uClinux提供了完整的 TCP/IP協(xié)議棧，并支持大量其他的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，為嵌入式系統提供了強大的網(wǎng)絡(luò )支持。
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