本文關(guān)鍵詞：基于多核ARM的實時Linux在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：裝備制造業(yè)的不斷發(fā)展對數(shù)控機(jī)床提出了越來越高的要求,數(shù)控系統(tǒng)作為數(shù)控機(jī)床的控制中樞,對設(shè)備總體功能和性能有著巨大的影響。目前主流的基于嵌入式處理器的數(shù)控系統(tǒng)普遍采用單核ARM平臺,但由于單核處理器本身的能力有限,在提升數(shù)控系統(tǒng)性能方面遇到了一些瓶頸,在這種情況下,通過多核平臺來解決單核遇到的問題具有重要的現(xiàn)實意義。本文選擇Linux操作系統(tǒng)作為數(shù)控系統(tǒng)的軟件基礎(chǔ),研究了多核ARM平臺在數(shù)控系統(tǒng)上的應(yīng)用。本文簡要敘述了課題研究的背景及意義,以及數(shù)控系統(tǒng)與多核處理器的研究現(xiàn)狀;分析了Linux操作系統(tǒng)在實時方面的不足,深入研究了Linux操作系統(tǒng)的實時改造方案,重點研究了實時搶占補(bǔ)丁的實現(xiàn)原理,并將該補(bǔ)丁移植到多核ARM平臺。在此基礎(chǔ)上,分析了數(shù)控系統(tǒng)實時任務(wù)的特點,提出了一種實時任務(wù)與特定CPU核綁定的調(diào)度方案,并采用改進(jìn)的延遲單調(diào)速率調(diào)度策略調(diào)度數(shù)控系統(tǒng)實時任務(wù)。最后,利用嵌入式版本的Qt,即Qt Embedded開發(fā)了數(shù)控系統(tǒng)圖形界面,編寫了逐點法直線插補(bǔ)算法,實現(xiàn)基本的插補(bǔ)功能。實驗測試結(jié)果表明,本文構(gòu)造的系統(tǒng)能夠有效地提高數(shù)控系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度的實時性,為進(jìn)一步縮短插補(bǔ)周期、提高加工效率創(chuàng)造了條件。
【關(guān)鍵詞】：多核ARM Linux系統(tǒng) 實時性 數(shù)控系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(沈陽計算技術(shù)研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG659;TP316.81
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 引言9-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 數(shù)控系統(tǒng)研究背景11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 多核數(shù)控系統(tǒng)研究的目的和意義13-15
• 1.3.1 多核處理器的發(fā)展歷程14-15
• 1.3.2 多核處理器在數(shù)控系統(tǒng)研究中的意義15
• 1.4 本文的研究內(nèi)容和論文組織結(jié)構(gòu)15-17
• 第二章 實時操作系統(tǒng)概述17-27
• 2.1 實時系統(tǒng)的相關(guān)概念17
• 2.2 實時操作系統(tǒng)17-22
• 2.2.1 實時操作系統(tǒng)概述17-19
• 2.2.2 實時操作系統(tǒng)性能的測試指標(biāo)19-22
• 2.3 Linux操作系統(tǒng)22-26
• 2.3.1 Linux操作系統(tǒng)概述22-23
• 2.3.2 Linux操作系統(tǒng)實時性分析23-24
• 2.3.3 Linux操作系統(tǒng)實時化改造方案24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 實時搶占補(bǔ)丁研究27-38
• 3.1 實時搶占補(bǔ)丁概述27-29
• 3.2 實時搶占補(bǔ)丁關(guān)鍵技術(shù)研究29-34
• 3.3 實時搶占補(bǔ)丁的移植34-37
• 3.3.1 目標(biāo)平臺與環(huán)境搭建34-36
• 3.3.2 實時搶占補(bǔ)丁移植36-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第四章 數(shù)控系統(tǒng)實時任務(wù)調(diào)度38-50
• 4.1 數(shù)控系統(tǒng)實時任務(wù)38-39
• 4.2 多核ARM的調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計39-41
• 4.2.1 Linux內(nèi)核的調(diào)度系統(tǒng)39-40
• 4.2.2 改進(jìn)的任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)40-41
• 4.3 數(shù)控系統(tǒng)實時任務(wù)調(diào)度算法41-44
• 4.3.1 單調(diào)速率調(diào)度算法41
• 4.3.2 基于延遲的單調(diào)速率算法41-42
• 4.3.3 改進(jìn)的單調(diào)速率調(diào)度算法42-44
• 4.4 RM算法和改進(jìn)的DRM算法實現(xiàn)44-49
• 4.4.1 RM算法實現(xiàn)44-46
• 4.4.2 改進(jìn)的DRM算法實現(xiàn)46-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第五章 數(shù)控系統(tǒng)軟件設(shè)計與實現(xiàn)50-58
• 5.1 數(shù)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)50-51
• 5.2 圖形界面開發(fā)51-55
• 5.2.1 Qt Embedded簡介51-53
• 5.2.2 Qt Embedded開發(fā)環(huán)境搭建53-54
• 5.2.3 數(shù)控系統(tǒng)圖形界面設(shè)計與實現(xiàn)54-55
• 5.3 插補(bǔ)算法設(shè)計與實現(xiàn)55-57
• 5.3.1 插補(bǔ)算法簡介55
• 5.3.2 逐點比較直線插補(bǔ)算法55-57
• 5.4 本章小結(jié)57-58
• 第六章 系統(tǒng)性能測試與分析58-65
• 6.1 測試工具58
• 6.2 Linux系統(tǒng)實時性能測試58-61
• 6.2.1 中斷響應(yīng)時間測試58-59
• 6.2.2 上下文切換時間測試59-60
• 6.2.3 時間精度測試60-61
• 6.3 數(shù)控系統(tǒng)實時任務(wù)調(diào)度測試61-62
• 6.3.1 上下文切換次數(shù)測試61-62
• 6.3.2 逐點法直線插補(bǔ)算法測試62
• 6.4 圖形交互界面測試62-64
• 6.5 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)束語65-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 發(fā)表文章69-70
• 致謝70

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本文編號：337276