实时Linux操作系统的分析与实现

摘要

随着以计算机技术、通讯技术、消费电子技术为主的IT产业的快速发展，嵌入式实时系统得到了越来越广泛的应用。在包括科学研究、工程设计、军事技术、商业娱乐及人们日常生活的各个领域中，嵌入式实时操作系统的需求也越来越大。 嵌入式实时操作系统是嵌入式应用软件的开发基础和平台，它的设计针对各种硬件资源，为应用软件的开发人员提供了统一的用户接口，大大简化了应用软件的开发难度和代码管理的难度。与传统的操作系统不同的是，嵌入式实时操作系统要求具有更好的实时性能，能对外部事件做出准确、实时的响应。 Linux操作系统的源代码开放、内核模块化设计及内核的高度可裁减性使其在嵌入式实时操作系统研究领域备受重视。但其面向通用多任务分时系统的设计思想限制了Linux在实时运算中的应用，必须进行有效的实时扩展，以符合嵌入式系统对操作系统实时性能的要求。 本文论述基于Linux的嵌入式实时操作系统的研究工作，主要围绕着论证、使用Linux构建符合嵌入式实时操作系统条件的要求展开讨论。1.对嵌入式系统概念、Linux应用于嵌入式系统的优势、实时系统和嵌入式实时操作系统概念做出表述，并且对嵌入式实时操作系统的性能指标及组成等进行详细的说明。2.以此为理论依据，说明Linux在实时性方面的种种缺陷及分析、比较现有的一些改造策略，并详细说明采用强实时方案的原因。3.根据所确定的方案以Linux 2.4.20为基础、以rtlinux-3.2-pre3为补丁一步步安装、构建一个实时Linux环境，并设计程序测试该系统的实时性能，测试结果表明该系统基本满足实时要求。4.裁减该系统并把它放在32MU盘上。5.针对现有的工作，指明了以后尚需进一步完善的工作并对进一步开发完整的、具有市场竞争力的产品提出展望。

目录

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第一章绪论

1.1引言

1.2国内外研究现状

1.3论文组织结构

第二章嵌入式实时操作系统

2.1嵌入式系统的定义及特点

2.2嵌入式操作系统

2.2.1非实时操作系统

2.2.2实时操作系统

第三章实时方案的确定

3.1标准LINUX内核制约实时性的因素

3.2实时LINUX系统实现方案

3.2.1部分实时Linux系统的改造方案

3.2.2改造方案总结

3.3强实时方案

3.3.1强实时方案原理

3.3.2强实时Linux的通用性

3.3.3强实时Linux的中断机制

3.3.4强实时Linux的通信机制

3.4实时方案的初步制订

第四章实时LINUX系统的设计与实现

4.1 RTLINUX设计思想

4.2 RTLINUX的实现

4.2.1 RTLinux的系统结构

4.2.2 RTLinux的中断模拟

4.2.3 RTLinux的时钟控制

4.2.4 RTLinux的调度策略

4.2.5 RTLinux与Linux的通信方法

4.3 RTLINUX的特征

4.4 RTLINUX环境的构建

第五章RTLINUX实时性能测试

5.1测试方法

5.2程序原理

5.3程序实现

5.3.1 RTLinux下应用程序的开发

5.3.2程序实现

5.4程序执行及测试结果

第六章U盘实时LINUX操作系统的设计及实现

6.1嵌入式LINUX系统组成的基本要素

6.1.1引导工具

6.1.2嵌入式实时Linux内核

6.1.3根文件系统

6.2嵌入式LINUX最小内核定制

6.3构建、修改INITRD映象文件

6.4建立U盘启动配置

6.5定制U盘根文件系统

6.5.1制作常用工具

6.5.2创建基本目录结构

6.5.3建立设备文件名

6.5.4建立配置文件

6.6应用程序的安装

第七章总结及展望

致谢

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参考文献