本文關(guān)鍵詞：基于ARM和RTAI的嵌入式實時平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 嵌入式數(shù)控系統(tǒng) 實時操作系統(tǒng) RTAI ARM處理器 實時性能

【摘要】：開放式數(shù)控系統(tǒng)是下一代數(shù)控系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)為開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究帶來了一種新的解決方案。目前嵌入式數(shù)控系統(tǒng)還處于研究階段，大多數(shù)采用“嵌入式微處理器+運動控制器”的多核結(jié)構(gòu)，比如：德國ECKELMANN公司的E.ENC55是基于ARM和DSP的，廣州數(shù)控的GSK980TD系列車床CNC是基于ARM和FPGA的�；诋悩�(gòu)多核結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)利用運動控制器專處理實時任務(wù)，系統(tǒng)具有很強的實時性能，但是系統(tǒng)開發(fā)難度大，而且在多核處理器之間存在數(shù)據(jù)共享和同步等通信問題。 課題以國家科技重大專項為背景，提出一種基于ARM微處理器的單核嵌入式數(shù)控系統(tǒng)底層平臺研究方案，并采用RTAI實時擴展保證系統(tǒng)的實時性能，實現(xiàn)基于ARM和RTAI的嵌入式實時平臺。系統(tǒng)選用外設(shè)資源豐富的S3C2440作為硬件平臺，選擇內(nèi)核精簡且移植性好的Linux作為基礎(chǔ)軟件平臺。 論文的主要研究工作：搭建嵌入式系統(tǒng)交叉編譯開發(fā)環(huán)境，構(gòu)建一個基于S3C2440的嵌入式Linux系統(tǒng)；采用基于ADEOS的RTAI實時內(nèi)核改造Linux的實時性能，詳細分析ADEOS的中斷管道機制以解決ADEOS在S3C2440硬件平臺下的網(wǎng)絡(luò)問題，深入研究RTAI的實現(xiàn)機制和關(guān)鍵技術(shù)以實現(xiàn)RTAI在S3C2440上的移植，以及測試RTAI的實時性能以驗證它能否滿足系統(tǒng)硬實時的要求；由于并不存在一種基于ARM平臺的實時性能通用測試程序，最后設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于S3C2440的Linux系統(tǒng)實時性能測試方法，并利用該方法分別對標準Linux和RTAI/Linux，RTAI/Linux和Xenomai/Linux進行了對比測試。 課題的研究工作不僅對研究經(jīng)濟型開放式數(shù)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)有借鑒意義，，而且對RTAI在ARM處理器上的應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：嵌入式數(shù)控系統(tǒng) 實時操作系統(tǒng) RTAI ARM處理器 實時性能
【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】：2014
【分類號】：TP368.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 引言9-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 嵌入式系統(tǒng)概述11-13
• 1.1.1 嵌入式處理器11-12
• 1.1.2 嵌入式操作系統(tǒng)12-13
• 1.2 嵌入式數(shù)控系統(tǒng)概況13-14
• 1.3 課題背景及意義14-15
• 1.4 本文的研究內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)15-17
• 第二章 嵌入式實時操作系統(tǒng)及 Linux 實時化分析17-24
• 2.1 實時系統(tǒng)概述17
• 2.2 嵌入式實時操作系統(tǒng)17-20
• 2.2.1 實時操作系統(tǒng)的分類18-19
• 2.2.2 嵌入式實時操作系統(tǒng)的特點19-20
• 2.2.3 嵌入式實時操作系統(tǒng)的性能指標20
• 2.3 Linux 實時化技術(shù)分析20-23
• 2.3.1 Linux 的實時性限制21-22
• 2.3.2 Linux 的實時性改造22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第三章 基于 S3C2440 的嵌入式 Linux 系統(tǒng)的構(gòu)建24-36
• 3.1 嵌入式開發(fā)環(huán)境的搭建24-28
• 3.1.1 硬件平臺的確定24-25
• 3.1.2 軟件開發(fā)平臺的搭建25-28
• 3.2 嵌入式 Linux 系統(tǒng)軟件的構(gòu)建28-34
• 3.2.1 bootloader 的配置29-32
• 3.2.2 Linux 內(nèi)核的構(gòu)建32-34
• 3.3 根文件系統(tǒng)的制作34-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第四章 RTAI 實時平臺的設(shè)計與實現(xiàn)36-55
• 4.1 RTAI/Linux 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)36-38
• 4.2 ADEOS 的運行機制38-41
• 4.2.1 域管理機制38-39
• 4.2.2 中斷管道機制39-41
• 4.3 ADEOS 的實現(xiàn)41-45
• 4.3.1 基于 ARM 的 ADEOS 補丁41-42
• 4.3.2 ADEOS 網(wǎng)絡(luò)問題的解決42-45
• 4.4 RTAI 的功能模塊45
• 4.5 RTAI 的關(guān)鍵技術(shù)45-48
• 4.5.1 中斷虛擬器45-46
• 4.5.2 細粒度時鐘46-48
• 4.6 RTAI 在 S3C2440 硬件平臺的實現(xiàn)48-54
• 4.6.1 在 S3C2440 上實現(xiàn)中斷虛擬器48-50
• 4.6.2 在 S3C2440 上實現(xiàn)細粒度時鐘50-53
• 4.6.3 RTAI 的實時性能驗證53-54
• 4.7 本章小結(jié)54-55
• 第五章 基于 ARM 和 RTAI 的實時平臺的實時性能測試55-63
• 5.1 任務(wù)響應(yīng)延遲的時間指標55-57
• 5.2 實時性能測試程序的設(shè)計與實現(xiàn)57-60
• 5.2.1 實時性能測試方法的設(shè)計原理57-58
• 5.2.2 內(nèi)核空間驅(qū)動模塊的實現(xiàn)58-59
• 5.2.3 用戶空間測試程序的實現(xiàn)59-60
• 5.3 實時性能測試及結(jié)果分析60-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)束語63-65
• 參考文獻65-68
• 發(fā)表文章68-69
• 致謝69

【參考文獻】

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本文編號：1098844