嵌入式系统满足实时性采用了哪些技术

1　引言[1～5]对于数控系统,最重要的性能就是可靠性和实时性。按照通常定义,实时系统就是有一定时间约束,一些重要计算有完成的明确时间期限的计算机系统。随着CNC系统的功能向复合化、智能化的发展及长时间连续工作的要求,系统的功能越来越复杂、计算量越来越大,从而系统的可靠性和实时性问题就显得更加突出。数控系统的实时性和可靠性,既依赖于系统的软件设计,也依赖于系统的硬件配置,本文只讨论软件的可靠性和实时性问题。由于基于PC的开放式CNC系统已是业界的潮流,本文在讨论关于可靠性和实时性的一般技术问题的基础上,结合广泛应用的 *** 作系统WindowsNT和开发语言C++做出进一步的分析。2　可靠性设计技术21　开发策略的选择根据数控系统开发的起点和功能的实现方式,CNC系统设计可以分为表1所示几种模式。完全开发一般是大型公司和科研单位作为产品研制的方式,当然也或多或少的利用第三方软件包;基于第三方软件包的系统集成方式是目前软件开发的主流方式;基于现有数控系统的二次开发方式一般是对于功能做较小的扩充。由于嵌入式系统开发行业还缺乏统一标准以及技术保密等问题,软件复用还有相当困难。对于不同的方式,软件经历的实际验证时间不同,从而可靠性也有所不同。所以为了提高系统的可靠性,应该从实际需求和单位的研究实力综合考虑,确定自己的开发策略。22　开发过程的组织[6]遵循规范的开发规程乃是提高系统可靠性的重要环节,它不但便于开发管理,更有利于开发的交流、调试和维护。下面按照瀑布模型给出数控系统的开发过程。表1　数控系统开发策略开发模式开发难度和周期系统功能与可靠性完全开发,一切功能由自己实现。难度最大,周期最长可最大限度满足个性要求基于第三方软件包的方式,即系统集成方式。难度中等,但还需进行调试,周期较长功能即可个性化,比较可靠基于现有数控系统的二次开发方式开发难度最小,调试周期短可靠性强,但效率和利用率不高221　分析阶段①综述问题②确定项目约束条件包括:开发周期分析,经费分析,成员分析,采用的硬件分析,采用的软件工具,相关供应商及协作伙伴等。③罗列用户使用要求主要包括:用途,系统输入,系统输出,与用户的交互方式,重量、体积、安装和拆卸,相关外设、手动装置,与其他系统的连接和通讯,运行环境,响应速度,安全要求,可靠性等。④确定软硬件主要包括:处理器的速度,总线的吞吐量, *** 作系统,开发语言,第三方软件,第三方硬件等。⑤检查分析结果主要分析是否存在:噪声,遗漏,矛盾,模糊,超前引用,一相情愿(只有要求,而没有实现方法)等问题。222　设计阶段①指定说明硬件部件②定义硬件接口如:I/O端口,寄存器,I/O地址管理,中断等。③指定说明软件子系统④定义软件接口⑤规定启动和关闭过程⑥规定错误处理方案⑦检查设计4

嵌入式Linux *** 作系统:Linux的前途除作为服务器 *** 作系统外，最成功的便是在嵌入式领域的应用，原因当然是免费、开源、支持软件多、呼拥者众，这样嵌入式产品成本会低。Linux本身不是一个为嵌入式设计的 *** 作系统，不是微内核的，并且实时性不强。目前应用在嵌入式领域的Linux系统主要有两类:一类是专为嵌入式设计的已被裁减过的Linux系统，最常用的是uClinux(不带MMU功能)，目前占较大应用份额，可在ARM7上跑;另一类是跑在ARM 9上的，一般是将Linux 2418内核移植在其上，可使用更多的Linux功能(当然uClinux更可跑在ARM 9上)。很多人预测，嵌入式Linux预计将占嵌入式 *** 作系统的50%以上份额，非常重要。缺点是熟悉Linux的人太少，开发难度稍大。另外，目前我们能发现很多教材和很多大学都以ucOS/II为教学用实时 *** 作系统，这主要是由于ucOS/II较简单，且开源，非常适合入门者学习实时 *** 作系统原理，但由于ucOS/II功能有限，实用用得较少，所以正规高校软件学院不将其作为教学重点，要学习就应学直接实用的，比如 uClinux就很实用。况且熟悉了Linux开发，不仅在嵌入式领域有用，对开发Linux应用软件，对加深 *** 作系统的认识也有帮助，可谓一举多得。据我所知，目前Intel、Philip都在大搞ARM+LINUX的嵌入式开发，Fujitum则是在自己的处理器上大搞Linux开发。目前在嵌入式Linux领域，以下几个方面的人特别难找，一是能将Linux移植到某个新型号的开发版上;二是能写Linux驱动程序的人;三是熟悉Linux内核裁减和优化的人。正规高校软件学院在该嵌入式Linux方面的课程系列是:本科生 *** 作系统必修课，然后是Linux程序设计选修课，最后是嵌入式Linux系统选修课。正规高校软件学院在Linux方面目前已有较强力量，魏老师和张老师熟悉Linux开发，金老师和唐老师熟悉Linux系统管理。

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