uClinux操作系統的實(shí)時(shí)化分析與研究

4.2定時(shí)器的移植

如前面分析，對于一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統，必須有精確的計時(shí)。在i386體系結構中，有時(shí)間標簽計數器TSC（Time Stamp Count），在S3C4510B處理器上沒(méi)有這個(gè)寄存器，可以采用計時(shí)器2（Timer1）來(lái)模擬TSC的功能。每來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖，Timer1的 TCNT1寄存器減1，減到零后產(chǎn)生時(shí)鐘中斷，再從TDATA1中讀TCNT1的值，往復運行。具體的做法是使用一個(gè)內核的全局變量，每次時(shí)鐘中斷來(lái)以后，在Timer1的寄存器中讀出值，計算其增量，為了使系統更精確，必須將Timer1中斷設置為最高優(yōu)先級，這樣就可以模擬64位的TSC寄存器，從而得到當前的準確計時(shí)。

5.基于RTAI與μClinux的應用程序的開(kāi)發(fā)

編寫(xiě)應用程序時(shí)，將實(shí)時(shí)系統的應用程序分為實(shí)時(shí)任務(wù)和非實(shí)時(shí)任務(wù)。實(shí)時(shí)任務(wù)是實(shí)時(shí)模塊，作為μClinux核心可加載模塊運行在核心態(tài)。它的設計應盡可能簡(jiǎn)單，僅包含那些有強實(shí)時(shí)要求的處理模塊，如實(shí)時(shí)數據采集、外部設備控制等。非實(shí)時(shí)任務(wù)是普通的μClinux進(jìn)程，在用戶(hù)態(tài)執行，完成大部分的數據處理、圖形顯示和通訊等任務(wù)。所有的實(shí)時(shí)任務(wù)均按照對實(shí)時(shí)性要求的高低來(lái)進(jìn)行優(yōu)先級排隊，系統根據優(yōu)先級的高低來(lái)順序啟動(dòng)各個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)。而位于用戶(hù)態(tài)的界面，當作一個(gè)背景程序來(lái)執行。核心態(tài)的任務(wù)優(yōu)先級總是高于用戶(hù)態(tài)的界面任務(wù)，且不能被其搶占。實(shí)時(shí)任務(wù)和非實(shí)時(shí)任務(wù)之間可通過(guò)FIFO隊列和共享內存等方法通信?；?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/RTAI">RTAI的μClinux應用程序結構圖如圖2所示。

實(shí)時(shí)系統的啟動(dòng)和結束可以用一個(gè)Shell程序來(lái)執行，它的功能是實(shí)現各任務(wù)模塊的加載和卸載，以及用戶(hù)界面的運行。Shell程序是介于使用者和操作系統的內核程序間的一個(gè)界面，使用戶(hù)更為方便的使用操作系統。由于各個(gè)模塊之間具有相互依賴(lài)性，所以在加載和卸載各個(gè)模塊時(shí)按照一定的順序。首先要將 RTAI提供的實(shí)時(shí)模塊加載，包括rtai、rtai_sched、rtai_fifos和rtai_shm等模塊；然后裝入系統的各個(gè)實(shí)時(shí)模塊。卸載模塊的時(shí)候按照相反的順序依次卸載。實(shí)時(shí)系統的程序流程圖如圖3所示。

6.結束語(yǔ)

作者已將改造后的μClinux系統應用在了江蘇省普通高校自然科學(xué)研究計劃資助項目“機房環(huán)境設備安全監控軟件平臺的研制”等項目中，均取得了良好的效果，解決了μClinux在實(shí)時(shí)性方面的缺陷，滿(mǎn)足了設計要求。

本文作者創(chuàng )新點(diǎn)是：實(shí)現了RTAI在μClinux上的移植，形成了RTAI和μClinux相結合的雙內核嵌入式系統運行方案，既滿(mǎn)足了嵌入式應用的需求，又保證了系統的硬實(shí)時(shí)性。

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