Linux實(shí)時(shí)化解決方案Xenomai的原理及應用
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在基于A(yíng)deos的系統中，分為多個(gè)域。每個(gè)域中獨立運行一個(gè)操作系統（或者是實(shí)現一定功能的程序模塊），每個(gè)域可以有獨立的地址空間和類(lèi)似于進(jìn)程、虛擬內存等的軟件抽象層。在各個(gè)域下層有一個(gè)Adeos通過(guò)虛擬中斷等方法來(lái)調度上面的各個(gè)域。在基于A(yíng)deos的系統中，存在著(zhù)A、B、C、D四種類(lèi)型的交互，如圖1所示。
A類(lèi)交互是各個(gè)域直接操作硬件設備，包括訪(fǎng)問(wèn)內存等；B類(lèi)交互指當Adeos接收到硬件中斷后，會(huì )根據中斷來(lái)對相應的域進(jìn)行中斷服務(wù)；C類(lèi)交互指當前域內的操作系統主動(dòng)向Adeos請求某些服務(wù)；D類(lèi)交互是指Adeos接收硬件產(chǎn)生的中斷和異常，同時(shí)也可以直接控制硬件。
2.2 Xenomai用戶(hù)層實(shí)時(shí)的實(shí)現
Xenomai除了在內核層利用Adeos實(shí)現了硬實(shí)時(shí)外，它在用戶(hù)空間也有很好的實(shí)時(shí)性。在S3C2410平臺上，為了實(shí)現用戶(hù)層的實(shí)時(shí)，Xenomai實(shí)現了一個(gè)硬件計數器--Decrementer.這個(gè)硬件計數器可以在用戶(hù)空問(wèn)里很好地模擬TSC（Time Stamp Counter,時(shí)間戳計數器）。
同時(shí)，Xenomai在Linux內核中加入了一個(gè)全新的數據結構__ipipe_tscinfo,可以通過(guò)此數據結構變量存放用戶(hù)層需要的數據。該數據結構組成如下：
用戶(hù)層，應用程序通過(guò)系統調用可以迅速得到struct_ipipe_tscinfo結構體中的數據。而且為了避免受到緩存的影響，Xenomai將此結構體變量存放在Linux的向量頁(yè)中。
內核通過(guò)函數_ipipe_mach_get_tscinfo來(lái)填充struct_ipipe_tscinfo結構體變量中的各項內容：
其中，info一>typte說(shuō)明在S3C2410平臺上TSC是基于Decrementer硬件計數方式的；info一>u.dec.counter用來(lái)將Decrementer計數器的物理地址設定為0x51000038;info一>u.dec.mask掩碼用來(lái)注明使用Dec-rementet.計數器中的特定位；info一>u.dec.tsc指向存放64位TSC值的區域。
在Xenomai用戶(hù)層的實(shí)時(shí)程序運行時(shí)，程序都會(huì )通過(guò)系統調用得到內核填充好的struct_ipipe_tscinfo結構體變量。具體實(shí)現可參考編譯用戶(hù)層實(shí)時(shí)程序時(shí)用到的，由Xenomai所提的頭文件/usr/xenomai/include/asm/syscall.h.
2.3 Xenomai多API構架
除了提供Linux硬實(shí)時(shí)，Xenomai的另一個(gè)目的是使基于Linux的實(shí)時(shí)操作系統能提供與傳統的工業(yè)級實(shí)時(shí)操作系統（包括VxWorks、pSOS+、VRTX或者uITRON）功能相同的API.這樣，可以讓這些操作系統下的應用程序能夠很容易地移植到GNU/Linux環(huán)境中，同時(shí)保持很好的實(shí)時(shí)性。
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