基于RTAI的嵌入式实时Linux的研究及实现

论文摘要

随着科技的进步,嵌入式系统在航空航天、军事、工业控制、汽车电子和信息家电等领域的应用越来越广泛。Linux操作系统以其开源、高性能的优势被嵌入式开发人员所青睐。但是Linux作为一个通用的分时操作系统在实时性方面还无法满足嵌入式领域中硬实时应用的要求。为了使Linux在嵌入式领域尤其是面向硬实时应用的嵌入式领域得到更好的发展,必须对标准Linux进行实时化改造。对标准Linux内核的实时化改造,主要有修改Linux内核方案、增加资源核方案和双内核方案三种改造方案。通过对这三种Linux实时化改造方案的实现原理以及成功实例的分析比对,双内核的实时化改造方案更适合对实时性能要求高的硬实时应用领域。双内核的实时化改造方案主要有RT-Linux、RTAI、Xenomai三个开源项目,本文采用RTAI3.8对Linux2.6.28内核进行实时化改造,并通过修改Linux2.6.28内核中S3C2410处理器平台的描述文件的方法实现了RTAI对S3C2410处理器平台的支持。通过测试,运行在UP-2410DEV开发板上的RTAI/Linux双内核实时操作系统基本上满足了硬实时的要求运行稳定。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 嵌入式实时操作系统的研究现状
• 1.2.1 主流嵌入式实时操作系统简介
• 1.3 论文的主要工作
• 第2章 Linux 2.6 内核特性研究.
• 2.1 Linux 操作系统的体系结构
• 2.1.1 操作系统的体系结构分类
• 2.1.2 Linux 操作系统的体系结构.
• 2.2 Linux2.6 的进程调度机制分析
• 2.2.1 Linux2.6 内核中进程的重要数据结构分析
• 2.2.2 Linux 的调度算法分析
• 2.2.3 Linux2.6 内核的可抢占性.
• 2.3 Linux 2.6 作为嵌入式操作系统的优势和不足
• 2.3.1 Linux2.6 作为嵌入式操作系统的优势
• 2.3.2 Linux2.6 作为嵌入式实时操作系统的不足
• 2.4 本章小结
• 第3章 Linux 的实时化方案分析.
• 3.1 修改标准Linux 内核的实时化改造方案
• 3.1.1 MontaVista Linux
• 3.1.2 KURT-Linux
• 3.1.3 RED-Linux
• 3.2 资源核的实时化改造方案
• 3.2.1 Linux/RK
• 3.3 双内核的实时化改造方案
• 3.3.1 RT-Linux
• 3.3.2 RTAI
• 3.3.3 Xenomai
• 3.4 Linux 的实时化改造方案的总结
• 3.5 本章小结
• 第4章 RTAI 的基本结构和运行机制.
• 4.1 Adeos 的系统结构和运行机制分析
• 4.1.1 Adeos 的基本结构
• 4.1.2 Adeos 的中断管道
• 4.1.3 Adeos 的初始化
• 4.1.4 RTAI/Linux 双内核系统在Adeos 上的运行模型
• 4.2 RTAI 的系统结构和运行机制分析
• 4.2.1 RTAI 的系统结构
• 4.2.2 RTAI 的主要模块分析
• 4.3 RTAI 运行机制
• 4.3.1 RTAI 的初始化
• 4.3.2 RTAI 的中断处理
• 4.3.3 RTAI 的实时任务处理
• 4.4 本章小结
• 第5章 RTAI/Linux 双内核实时系统的安装与测试
• 5.1 实现RTAI 对53C2410 平台的支持
• 5.1.1 53C2410 处理器的中断控制及中断处理
• 5.1.2 53C2410 处理器平台的定时器特性
• 5.1.3 实现RTAI 对53C2410 处理器平台的支持
• 5.2 RTAI/Linux 双内核实时操作系统的安装
• 5.2.1 设置bootloader
• 5.2.2 为Linux2.6 内核添加对yaff52 文件系统的支持
• 5.2.3 RTAI/Linux 双内核系统的内核的配置编译
• 5.3 RTAI/Linux 双内核实时系统的测试
• 5.3.1 测试平台
• 5.3.2 测试方法
• 5.3.3 测试结果
• 5.4 本章小结
• 第6章 结束语
• 6.1 本文完成的主要工作
• 6.2 本文的不足和下一步的研究工作.
• 参考文献
• 致谢
• 摘要
• Abstract