实时嵌入式系统开发平台的研究与设计

发布时间：2017-10-07 17:21

  本文关键词：实时嵌入式系统开发平台的研究与设计

  更多相关文章： 以太网 实时嵌入式系统 Xenomai RTnet

【摘要】：随着自动化产业的迅速发展,实时嵌入式系统在航空航天、工程设计以及军事技术等领域的应用越来越普及。在众多嵌入式操作系统中,Linux的功能十分强大,而且源码开放,以及支持多种硬件平台和具有模块化设计,这些优势使得Linux在嵌入式行业得到了广泛的应用。但Linux属于分时操作系统,内核不可抢占、时钟粒度粗糙、频繁关中断等特性都制约了其在实时环境中的应用。为了能使Linux在实时环境中得到应用,就必须对进行实时性改造,使其满足实时要求。首先对实时系统的概念和特点进行了探讨,针对Linux在实时性能上的不足进行了分析,从而提出Linux实时性改造的必要性。在此基础上,对当前各种嵌入式Linux操作系统实时改造方案进行了分析比较,其中重点分析了Xenomai的实现机制。在beaglebone black平台上构建了实时系统并对其实时性能进行了测试,并与标准Linux内核的测试结果进行了比较分析。在对以太网的特点在实时通信中所存在的缺陷进行分析的基础上,提出了在Xenomai上使用RTnet实时网络协议栈实现基于以太网的实时通信方案。为了将RTnet移植到beaglebone black平台上,根据RTnet的以太网驱动模型编写了CPSW+LAN8710的以太网控制器的实时驱动程序。最后对标准Linux网络子系统和基于RTnet的实时网络性能进行对比测试测试。测试结果表明,在标准Linux系统上应用了Xenomai与RTnet后,系统的实时性得到显著提高,可以满足在硬实时环境中的应用需求,从而构建一个通用的实时嵌入系统基础开发平台。
【关键词】：以太网 实时嵌入式系统 Xenomai RTnet
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP316.81
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-13
• 1.1 课题研究背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 课题主要内容12-13
• 第二章 实时系统和实时Linux研究13-21
• 2.1 实时系统13-14
• 2.1.1 实时系统概述13-14
• 2.1.2 实时性指标14
• 2.2 标准Linux内核的实时性14-15
• 2.3 Linux实时性改造方案15-20
• 2.3.1 单内核实时性改造方案16-17
• 2.3.2 双内核实时性改造方案17-20
• 本章小结20-21
• 第三章 Linux实时内核改造方案研究21-30
• 3.1 Xenomai简介21
• 3.2 Xenomai的优势21-23
• 3.3 Adeos原理23-26
• 3.4 基于Adeos的Xenomai26-29
• 本章小结29-30
• 第四章 基于Xenomai的Linux实时内核改造30-49
• 4.1 目标平台构建30-32
• 4.1.1 概述30-31
• 4.1.2 开发环境31-32
• 4.2 目标平台Linux内核改造与移植32-45
• 4.2.1 目标平台软件配置32-34
• 4.2.2 内核改造和系统移植34-45
• 4.3 系统测试45-48
• 本章小结48-49
• 第五章 基于RTnet的Linux实时网络改造49-67
• 5.1 实时网络改造49-63
• 5.1.1 Linux网络子系统50-52
• 5.1.2 RTnet实时网络协议栈52-55
• 5.1.3 以太网实时驱动程序设计55-60
• 5.1.4 基于RTnet的网络实时性改造60-63
• 5.2 网络实时性测试63-66
• 本章小结66-67
• 总结与展望67-68
• 参考文献68-73
• 致谢73

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本文编号：989105