Fwd: 上周工作记录

[zhiwen hu]

1）上周主要是了解学习RTAI，并尝试修改圆网印花机界面的架构，架构初步设想如下

将原来Qthread封装的任务（除界面任务外），修改为RTAI_task封装的任务，RTAI_task任务运行在内核空间（内核模块方式），由RTAI微内核调度，界面任务依旧运行在用户空间，由普通linux内核调度

运动控制卡任务，PLC串口转发任务，主面板串口转发任务，业务处理任务   都运行在内核空间，任务间采用mailbox（邮箱）或者MsgQueue（消息队列）通讯

用户界面任务依旧使用Qt编程，运行在普通linux用户空间

内核和用户间通信，采用（shared mem）共享内存

2）我做了个简单的串口通讯实验，串口驱动采用RTAI提供的实时串口驱动，将9针串口的RX TX绕接，往串口中写4个字节，然后看看在多长时间，串口接受到数据，根据我在RTAI用户空间的测试用例，在115200BPS速率下面，从开始发送到接受到全部数据，可以保证在1ms内完成。
此时我并没有让系统处于重负载，但是此测试还是可以说明RTAI对于我们的串口转发的实时要求来说还是基本可以使用的

3）接下来工作及可能的风险
由于RTAI系统的编程和设计实际上脱离普通linux的应用编程的，对RTAI的使用，要求有如下条件

A 熟悉内核的编程模型，RTAI模块就是内核的模块
B 对于在RTAI中使用的实时设备要求有相应的驱动，现在我手上只有一个RTAI自带的实时串口驱动，对于我扩展的PCI串口卡还不支持，另外MACH4运动控制卡的设备驱动也没有
熟悉内核编程模型和驱动取得都要求比较长的时间才可以满足。

4）对于RTAI系统的简介
普通linux内核是个巨大的混合体，它现在(2.6内核)虽然也支持高优先级任务的抢占，但是对于硬实时任务来说，还是不够快，所以对于linux的实时化，一直有2个途径
A 修改linux的内核以及应用，让他具更快的调度频率 ，这个典型的例子是MontaVista Linux
B 采用双内核，一个是实时的微内核，普通linux内核作为权限最低任务运行，例子有RTlinux 、RTAI 、xenomai


对于A来说，是个浩大的工程（修改检查内核和应用的代码），其实时性在理论上不好保证，所以它的应用场合就主要是手机和机顶盒等不要求硬实时的场合，并且此方案都是商业系统公司在提供

对于B来说，实现工作量比较小，对应用的修改也很小，而且可以实现真正的硬实时（理论上），所以主要应用在控制的场合


RTAI系统是个典型的双核心操作系统，包含RTAI本身微内核，普通linux大内核，他们都是运行在ADEOS抽象层上的，只是RTAI内核的优先级比普通linux内核优先级高，所以实时任务，都是在RTAI中优先调度，只有RTAI没有实时任务后，才轮到普通linux内核运行

ADEOS是在硬件和内核之间建立了一个层，他截获硬件的中断，并分发给内核

5）对于实时系统的思考
本来linux是没有实时的设计目的，但是由于越来越多应用向linux平台移植和靠近，而部分应用又有着实时的要求，所以就出现了上面linux实时方案，可见linux实时化是个妥协的方案，在单系统上集成实时任务和非实时任务；但是由于实时linux本身的固有的复杂度，其应用注定是复杂的，充满挑战的，而且实时linux其本身实时性能受到大内核的影响，linux大内核还是会或多或少的影响应用的最长调度时间，所以实时linux其实是性能并没有真正发挥CPU的实时性，这个是其本身的固有特征；实时linux实时个人认为最好的应用场合就是：硬实时要求时间不严格（1ms级别），要求有丰富的界面、对现存的应用改造、缩短开发周期（建立在熟悉linux和设备驱动的基础上）

对于真正严格要求的硬实时系统，如果想要合理使用CPU的能力，那么最好的方法还是将任务分割开，实时任务和非实时任务运行在不同的CPU上，这样实时任务就可以采用低档的CPU（单片机系统或者UCOS），专注于其本身的任务，非实时任务运行在高档的CPU上，跑着界面系统；两个CPU间通讯来协调处理。如果系统实时任务太多，那么可以增加更多的CPU，将各个任务放置在不同的CPU上。

当然，对于实时系统的分析，实际情况往往更为复杂，也存在单片机系统主要跑实时任务，辅助跑非实时任务的情况。这些要具体情况具体分析，决定采用那个系统来实现。

总的来说实时linux本身还是使用在对实时反应要求不高的场合，在硬实时应用上，要求使用者具备较多的系统知识积累，并反复测试，对它的使用要场合要谨慎分辨。

附件是个RTAI的学习文档，有其性能测试，大家可以参考看看！

由于刚开始接触RTAI及内核编程，错误之处，望大家指正，先谢谢了！


--

胡志文
QQ        ：54219308
Mobile   ：13510180486(深圳) 13918353735（上海）
座机：021-62778882-95
上海海泰克系统工程有限公司
长寿路295弄8号楼3楼D座
专注于工业自动化和工业嵌入设备

--
胡志文
QQ        ：54219308
Mobile   ：13510180486(深圳) 13918353735（上海）
座机：021-62778882-95
上海海泰克系统工程有限公司
长寿路295弄8号楼3楼D座
专注于工业自动化和工业嵌入设备