基于Linux实时操作系统的配电网保护控制终端平台设计与应用

当前配电网保护终端平台仍采用封闭架构,高昂的平台操作系统授权价格以及封闭的开发环境,抑制了配电网保护控制业务海量的需求。针对开发者代码隔离诉求和网络保护性能约束,提出了一种基于Linux实时操作系统的配电网智能保护控制终端新平台。新平台拥有Linux开源、代码隔离、业务实时性支撑等特点。首先基于普通Linux操作系统嵌入实时补丁、设计实时进程调度和应用内存共享机制,以构造新平台基础。然后,设计了数据实时处理模块和保护业务服务模块,以服务配电网保护控制应用。最后,通过搭建软件测试环境,验证了新平台进程实时处理能力、重采样抖动控制能力。通过搭建RTDS实时数字仿真系统,验证了新平台下的网络保护应用性能。测试均取得了预期效果,验证了新平台设计的工程适应性。

Linux内核的实时支持的研究与实现

目前嵌入式计算的发展对实时多任务操作系统（ＲＴＯＳ）的需求日益迫切，而Ｌｉｎｕｘ内核的实时支持研究为迎合这种需求提供了新的可能性．通过从中断控制、实时调度策略、内核抢占机制及细粒度定时器几方面深入研究与实现了Ｌｉｎｕｘ内核的实时支持，以使之成为一个较为完善的ＲＴＯＳ．通过把实时部分设计为可配置单元，以保留Ｌｉｎｕｘ原有系统支持及ＡＰＩ．另外，为扩展系统适用范围，提出了可支持多实时调度策略的二阶段调度方案，同时指出了当前方案的不足和今后的研究方向．

基于Xenomai的实时嵌入式Linux操作系统的构建

为了便于在ARM平台构建嵌入式实时Linux操作系统,设计了一种简单高效的实时化Linux方案。采用ARMXScale系列中的PXA270作为硬件平台,利用Xenomai实时化方案改造标准Linux内核,构建基于Xenomai的实时嵌入式操作系统,并设计实验测试系统用户态程序与内核态程序的实时性指标。实验结果表明,基于Xenomai的实时嵌入式Linux操作系统具有良好的用户态实时性和优秀的内核态实时性,可分别用于实时性要求不高的软实时任务和实时性要求很高的硬实时任务。

Linux实时抢占补丁研究及实时性能测试

准确的量化数据可作为评测及选择实时Linux系统的参考依据。研究实时Linux系统中实时抢占补丁的关键特性,提出一种代码插桩的实时性能评测方法。在增加实时抢占补丁的Linux操作系统上加载运行测试程序,利用测试程序关键位置的代码探测段来获取运行系统中的重要信息,以完成实时性能的评测。对基于数控平台上该实时系统的中断响应时间和上下文切换时间等评测指标进行测试,结果表明,与标准Linux系统的评测指标相比,该系统的中断响应时间和上下文切换时间分别约减少10%和99%,达到了硬实时系统的要求,满足数控应用的实时需求。

Linux2.6内核实时性分析与改进方案

分析了linux2.6内核的实时性,针对分时调度算法和粗糙的时钟粒度,提出一种改进方案.改进的Linux具有高精确度时钟系统和多种实时调度算法动态模块.实验表明,改进后的linux2.6内核在实时性方面有较大提高.

嵌入式Linux操作系统的实时化研究

Linux应用于嵌入式实时环境时存在关闭中断、分时调度和虚拟文件系统的时间不确定性等问题.使用虚拟机技术,增加一个仿真程序来替换Linux的底层中断程序.用一个小的实时内核与Linux内核共享控制处理器和中断模拟等技术以解决上述问题,并作了系统设计、编写了相应的程序.测试结果表明,所改进的操作系统是能够胜任实时任务的.

强实时性Linux内核的研究与设计

实时应用领域的发展对多任务实时操作系统(real-time operating system,RTOS)的需求迫切,增强标准Linux系统的实时性能,使其具有强实时特性,是当前RTOS研究领域的热点。分析了影响Linux实时性能的因素,比较了目前流行的增强标准Linux实时性能的方法,从内核的体系结构、调度策略、抢占机制等方面深入研究并设计了强实时性Linux内核-KLinux。实验结果表明,所作设计改进能有效地提高Linux内核的实时性能,可以满足强实时系统的需求。

Linux嵌入式系统的实时性分析

嵌入式应用系统通常对实时性要求较高，Linux是一个通用操作系统，将它应用于嵌入式实时环境有许多缺点和不足。文章对Linux的分时特性作了分析，对Linux的中断延迟和上下文切换性能作了测试，指出造成实时性差的原因，最后提出了改善Linux嵌入式系统实时性的方案。

Linux嵌入式系统实时性分析与实时化改进

对Linux的分时特性作了讨论,对Linux的中断延迟和上下文切换性能作了测试,指出造成实时性差的原因,并提出一些改善Linux嵌入式系统实时性的方案。测试结果表明,该改进方法是有效的。

基于Xenomai的实时Linux系统的研究

针对标准Linux操作系统实时性不好的问题,提出一种更加注重用户态的实时性且兼容多种流行实时操作系统的实时化方案,即利用Xenomai实时补丁改造标准Linux内核的实时化方案,并基于工控PC机,搭建了基于Xenomai实时补丁的实时Linux系统,并对其实时性进行了测试。测试结果表明,实时化后的操作系统具有良好的用户态、内核态以及定时器中断响应下的实时性,中断处理的最大延迟时间减小到令人满意的几十微秒级数量级,可以用于对实时性要求较高的强实时应用领域。

基于多核ARM的Linux操作系统的实时性研究

鉴于数控系统在单核处理器上运行遇到了性能上的瓶颈,本文就采用多核处理器平台搭建数控系统时的一些实时性问题展开研究.在分析了Linux系统在实时性方面的缺陷之后,提出了通过增加实时抢占补丁来提高Linux系统实时性的方案;在此基础上探讨了进程在内核上的分配,将数控系统实时任务与特定CPU核绑定,并采用改进的DRM算法进行调度;最后以上下文切换时间和中断响应时间作为性能指标对改造后的系统进行测,验证了此方案对提高数控系统实时性的有效性.

Linux操作系统的实时化分析

随着实时操作系统的广泛应用和Linnx的迅速发展,人们更加关注实时Linux的开发问题。文中,我们讨论了调度策略、内核的可重入性、中断处理以及内存管理机制等关键问题。这些问题与Linux扩展到实时操作系统密切相关。然后,我们详细分析了两个有代表性的实时Linux,即RT Linux和KURT Linux的主要实现。我们还介绍了它们自己的特性以及它们之间的基本差异。最后提出了未来的研究工作。

Linux实时性研究及其中断进程化的实现

Linux属于通用的分时操作系统,因此将它应用于实时系统领域必然存在一些不确定性问题,如内核不可抢占、时钟粒度粗糙、缺乏有效的实时调度策略等。为了解决这些问题,出现了一些如RT-Linux、Kurt-Linux、Hardhat-Linux等Linux实时性研究项目。文章在对Linux实时性研究的基础上,介绍了中断进程化的研究工作和实验结果。结果表明这种改进是显著的,较大地减少了内核的不确定延迟。

基于RTAI的实时Linux系统构筑及其嵌入式程序移植

实时Linux操作系统已逐渐被人们用作嵌入式应用软件的支撑平台,它在提供了一个优异的实时可控制性的同时,也不可避免地带来了一些相关问题。本文结合基于RTAI的实时Linux系统的构筑以及在其上开发一个GPS应用程序的经验,阐述了在RTAI系统上开发应用软件中遇到的诸如程序流程控制、串口实时传输和远程控制等几个关键问题,并探讨和给出了相应的解决方法。

uClinux操作系统实时性能的研究与实现

增强uClinux的实时性能是工业控制等实时性要求高的领域的必然要求,也是 uClinux操作系统研究的关键技术之一。本文在借鉴RTLinux实现原理的基础上,研究了增强uClinux实时性能的方法,并给出了具体的实现例程。

支持服务质量的Linux内核设计与实现

Linux操作系统对实时 QoS支持较弱,但具有很好的实时应用前景。本文选择对 Linux在内核级进行 QoS扩展。利用 Linux进程管理策略与机制分离的设计风格,设计了一个内核级的支持QoS的实时调度器。不需要修改应用,就能满足应用的QoS需求。选择EDF实时调度算法作为扩展目标,引入了“预留”对象这一数据结构,实现了进程间的共享QoS。该新的 Linux内核能更好地支持QoS,满足了实时系统的 QoS需求。

基于实时Linux的SERCOS接口—LIN-SERCANS及应用

实时Linux作为廉价并且可靠性高的实时操作系统,在通讯与数字控制领域越来越得到广泛的应用。SERCOS接口是新一代的数字驱动器运动控制总线接口。介绍了SERCOS总线接口的基本概念。阐述基于实时Linux的SERCOS接口—LINSERCANS的基本结构、使用方法、与SERCOS接口的关系及其在生产中、高档数控系统中的优势,并以数控横切机为例说明LINSERCANS的应用。

在嵌入式应用中增强Linux实时性的方法研究

在分析Linux实时性的同时,指出了将其应用于实时系统时所存在的不足,提出了一种提高Linux实时性的思想及实现方法.该方法将进入系统的所有任务按实时性要求不同分成硬实时任务、软实时任务和非实时任务三种,依次用task-struct结构中policy属性的取值SCHED-FIFO,SCHED-RR和SCHED-OTHER作为标识,把原Linux的单运行队列改为双运行队列.为严格保证硬实时任务的实时性,将其单独放在一个队列中,由指针数组的元素run-queue[0]指向,采用FIFO调度算法;软实时任务和非实时任务放在一个队列中,由指针数组的元素run-queue[1]指向,采用RR调度算法,通过抢占方式保证软实时任务优先于非实时任务.修改sched()函数的调度流程,使有实时性要求的任务尽可能多的得到调度机会;同时修改中断处理流程,实现可抢占式改造,达到硬实时任务可抢占软实时和非实时任务,软实时任务可抢占非实时任务的目的.

一种基于时钟粒度细化的Linux实时化方案

时钟精度直接影响到任务能否被及时响应和调度 ,作为一个分时系统 ,Linux的 10ms周期性时钟粒度是必要而且合适的 但是实时系统一般都要求微秒级的响应精度 ,显然Linux的时钟粒度过于粗糙 然而简单地提高时钟频率意味着时钟中断的相应处理过程将占用过多的处理器时间 ,从而使得整个系统的有效利用率急剧下降 为了改进Linux的实时性能 ,讨论了基于Linux的实时操作系统RFRTOS中的时钟粒度细化方案

Linux操作系统调度器实时性能的研究和改进

Linux操作系统在嵌入式实时系统中得到了广泛的应用,有效地提高Linux有限的实时性能是一个重要问题,Linux内核调度器实时性能的改进又是其中的关键。该文分析了Linux操作系统调度器的工作机理,指出了影响其实时性能的原因,详细地描述了实时性改进的方案和实现,并给出了改进后的测量结果及评价。