有关RTLINUX的原理和应用浅析

何挺

【摘 要】工业实时测控系统在发展的过程中需要开发一些软件作为系统检测的平台，PC作为一种硬件平台在开发测控系统的时候发挥了重要作用。RTLinux是一种独特的操作系统，它是在Linux的基础上形成的。本文分析了其实现原理和体系结构，并探讨了该系统的实际运用，RTLinux在具体的运用过程中要遵循具体的程序设计原则，以充分发挥其在IPC测控系统的作用。

【关键词】 RTLinux IPC测控系统 原理分析 运用研究

工业实时测控系统在发展的过程中需要开发一些软件作为系统检测的平台，PC作为一种硬件平台在开发测控系统的时候发挥了重要作用。PC的主流操作系统有很多种类，但是不同种类的操作系统都存在着自身的缺陷，而Linux操作系统的出现有效地解决了这些困境，针对该系统缺少实时性的缺陷，RTLinux的出现有效地改造了系统的实时性，从而增加了该操作系统的实用性能。

1RTLINUX的实现原理与其体系结构介绍

1.1 RTLINUX的实现原理

RTLinux作为Linux系统中的一个重要补充，它在本质上是一个微内核，这个内核是在Linux的原理基础上形成的，它实际上相当于一个“虚拟机”层。在具体的操作过程中，它能够处理系统的实时进程，这种独特的功能使得它看上去就是一款实际的硬件，这种实时性的操作系统中通过运用中断模拟器从而有效地拦截硬件中断，而且这种功效是发生在Linux内核发挥作用之前的。Linux由于不能有效地禁止硬件中断，所以之后的一些功能都无法继续进行，比如说在延长实时系统的中断时间上就能充分体现这一点。在RTLinux的工作原理中，Linux内核中的一个进程由于优先级最低，并且它随时会被实时进程抢占，因此它被作为RTLinux系统发挥功效的一个重要的步骤。这种抢占的进程被称为调度器，调度器在RTLinux的系统中的运用发挥着很大的作用，作为一个可抢占并且固定优先级的调度器，它对RTLinux实现自身的原理有很大的帮助。

1.2体系结构

RTLinux作为一个操作性系统，在具体的操作过程中提供很多的优质服务，主要包括实时服务和标准的POSIXFU服务，能够为用户提供很大的便利。该系统由于其本身的设计原理从而决定了它在运行时需要独特的工作环境，在通用操作系统的支持下，RTLinux操作系统可以完成多项实时性任务，而且在运行的过程中也能够充分体现一些常用系统的设计思想。相对于Linux提供的一些无时性服务，RTLinux提供的实时性服务则主要体现在硬件的直接访问上，因此RTLinux操作系统可以在多种硬件平台中有效地运行。RTLinux操作系统不仅在显示、内存管理等方面发挥着重要的作用，而且还为Linux操作系统的具体运行提供基础。RTLinux在工作的过程中需要特定的工作环境，这种工作环境可以帮助Linux实现一些功能的扩展，比如说扩展原来系统的硬实性，从而能够更好地控制系统中的硬件。

RTLinux作为一种内核主要通过控制Linux系统的内核，来实现硬实性功能的，而这种内核的加入可以有效地控制原来的系统，但是这种系统的主控地位仍然没有改变。RTLinux系统主要是通过虚拟中断机制来分割原有的直接联系，虚拟中断机制主要是由RTLinux系统中的虚拟层产生的。虚拟层在运行的过程中执行不同的操作，其主要与接受的信息有关，当系统只是保存相应的信息而没有执行实时中断服务程序时，那说明虚拟层并没有收到实时处理的任务，而当其收到相应的信息时就会自动实施硬件中断的操作。通过对RTLinux的系统结构进行分析，可以更加深入地了解该系统的操作原理，从而为系统运用于不同的程序奠定理论基础。

2 RTLinux用于IPC测控系统的浅析

IPC测控系统有着自己独特的硬件结构，这种结构的系统在操作的过程中主要是通过ISA总线发挥作用的，通过连接不同的设备从而使得系统可以发挥模拟监控的功效。这种测控系统就是一个小型的电站，主要通过工业控制计算机来进行运作，将一些硬件如开关量输入/输出板卡、模拟量输入/输出板卡以及其他的板卡加入测控系统从而使系统能够正常地进行操作，同时，还要将这些硬件设备和测控对象实验装置连接，这种装置有着自己特定的测控对象，这些测控对象主要有各种类型的电动机和开关量，同时还包括多个模拟量，这些模拟量是属于模拟模型小型变电站的一部分，连接的设备中还需要充分发挥温度测控子系统的功能。

RTLinux系统在完成实时任务时可以通过不同的方式，这些方式在任务的相应中起着不同的作用。定时周期方式的运用一般出现在拥有四个实时任务的系统中，RTLinux系统中会提供API函数，这种函数通过与多线程对应从而发挥着独特的功能。这些功能主要是针对实时任务的，主要包括创建和删除等，任务的调度和控制也是该函数的重要功能。系统中的实时任务的有效完成需要系统创建线程，而这些操作主要是在内核模块中完成的。内核模块中包含不同的函数，这些函数在系统的操作过程中发挥着不同的作用，实时任务线程作为函数之一可以完成四个实时任务；而一些初始化的工作主要由nit moduh0函数完成，主要的工作包括分配共享内存和初始化内核线程，这些工作的完成情况可以有效地衡量函数的功能。

模拟量任务主要是在系统中读取相应的模拟量值，这种模拟量值是属于通道号的，并且在读取前要经过一定时间的转换，这种转换只有在任务启动之后才能实现；开关量任务则是对开关量的信号进行读取，在执行开关量任务的时候要按照一定的程序进行，然后等任务就绪后再读取；直流电动机调速任务的完成是一个比较复杂的过程，这种任务主要是在闭环的系统中完成，首先要置入速度值，然后通过相应的环节来调节PWM信号的占空比，从而有效地调节直流电动机的转速，这项任务的实现对速度脉冲数和比例系数进行有效的运算；温度测控子系统的任务在执行过程中要读取温度值，然后计算偏差，最后才能对步进计算机进行步进控制。这四个实时任务是实时模块中的重要组成部分，因此在将RTLinux运用到IPC测控系统中要认真分析不同系统的原理和设计原则，从而达到更好的效果。

3结语

将RTLinux系统运用于IPC系统有利于解决系统中的很多缺点，通过对RTLinux的原理和系统结构进行分析可以扩大该系统的运用范围。

参考文献：

[1]王敏.基于Windows的开放式数控系统的研究[J].组合机床与自动化加工技术，1998（1）：27-29.