实时操作系统

摘要： 目前的嵌入式软件开发模式已无法满足嵌入式软件的快速发展,存在众多亟待解决的问题,一种可能的解决方案就是将容器技术应用于嵌入式领域,充分利用容器技术简部署、快启动、易迁移等优点。目前主流的容器主要是基于Linux系列操作系统创建的,依赖其提供的资源隔离与资源限制功能,但无法满足嵌入式平台的实时性与确定性要求。所以有必要研究面向嵌入式平台的资源控制组机制,使得嵌入式实时操作系统具有资源限制的功能,从而支撑容器的创建、运行与管理。详细分析了资源限制机制的研究现状,针对容器技术对操作系统资源限制的需求,根据嵌入式实时操作系统自有功能,自主设计并实现了嵌入式资源控制组机制的CPU与内存部分,针对现存问题提出了未来的研究方向。

摘要： 为了提高实时操作系统下应用程序的简捷性和可移植性并缩短编译时间,文中以RT⁃Thread为例,研究实时操作系统在通用嵌入式计算机架构下的驻留问题,提出BIOS与User程序的功能分离机制以及FLASH、RAM空间划分原则,并设计一种RT⁃Thread系统服务接口的映射方法,以ARM Cortex⁃M系列的STM32L431微控制器为蓝本,实现RT⁃Thread的驻留与User程序的编译。实验结果表明,将RT⁃Thread驻留于BIOS中的方法有效地实现了实时操作系统与User程序的物理隔离,缩短了微控制器应用开发的编译时间,降低了编程难度,可为RT⁃Thread的应用开发提供一种高效途径。

摘要： 由于STM32F407的SRAM地址不连续,造成动态内存分配存在问题,不能利用全部的片内192 KB SRAM资源。因此,本文介绍了使用多块不连续内存空间实现堆的软件方法,以及在STM32F407单片机上的软件实例。该方法可作为类似的单片机软件开发项目的参考。

摘要： RT-Thread实时操作系统具有实时性高、芯片适用广泛等特点,在环境、农业等方面应用较多。了解RT-Thread的内部原理有助于更好地设计应用系统,但目前对该部分的研究较少。为此,文中在给出STM32L431芯片的上电启动过程后,针对板级硬件资源、定时器和调度器等内核资源进行初始化过程分析;再辅以主线程和空闲线程创建流程进行对比分析,同时联合调度器的启动机制剖析,详细解析驻留RT-Thread后系统的启动流程;最后,分析启动过程中FLASH使用情况以及各线程创建前后RAM的分配情况。针对RT-Thread的启动流程研究可为其在不同微控制器上的移植和应用提供技术基础,也能够对分析其他实时操作系统的启动起到参考作用。

摘要： 针对传统煤矿巡检机器人控制系统多采用裸机程序进行控制,导致实时性差、数据易丢失等问题,设计了一种基于QT和RT-Thread的煤矿巡检机器人控制系统。该系统按照功能划分为上位机-人机交互控制台和下位机-微控制器2个部分。利用QT软件开发了巡检机器人控制系统上位机,为用户提供人机交互界面,完成对巡检机器人的远程控制,显示传感器数据与报警记录,提升了人机交互性能;利用RT-Thread实时操作系统开发了巡检机器人控制系统下位机,通过线程调度器以时间片轮转方式调度传感器数据采集、以太网通信、雷达信号处理、指示灯报警等线程任务,实现了机器人自动巡检过程中多线程任务之间的宏观并行,提高了控制系统实时性;在控制系统中设计环形队列数据缓冲区,解决上下位机之间运行时钟不同步引起的数据丢失问题,并通过引入内核对象信号量对环形队列数据缓冲区进行优化,解决线程任务间的资源互斥问题,实现上下位机之间数据长时间稳定、可靠传输。测试结果表明,该系统线程切换延迟时间平均值为1.08μs,在数据传输周期为100 ms时的数据丢失率仅为0.06%,具有很高的实时性,且线程切换过程稳定性好,保证了大量数据快速传输时的可靠性。

摘要： 为满足智能变电站不断提升的海量高速数据处理要求,采用多核SoC+FPGA硬件方案,基于SylixOS嵌入式实时操作系统,研究分布式、多板卡结构的保护装置平台技术。提出FPGA高速前置数据处理设计,讨论多板卡互联的LVDS高速总线和CAN实时通信技术,并给出多板卡精确时钟同步和采样同步方案。基于异构多处理软件模型,研究了多核多任务并行处理架构,提出利用多板卡数据相互校核进一步提高装置可靠性的技术方案。最后基于软硬件平台技术,采用全国产化器件,完成了一系列继电保护装置的研制和测试。通过现场试运行检验,验证了该自主可控技术方案的可靠性和先进性。

摘要： UDP是一种开销小、效率高的以太网传输层协议,由于其非面向连接的固有特性,在工程应用中会发生丢帧、错帧和乱帧等问题。针对UDP通信不可靠问题开展研究,在保证其开销小、效率高等优势的前提下,设计了基于四度冗余拓扑的以太网总线结构,实现了基于多重校验的以太网通信协议,提出了两种基于超时重传的UDP可靠通信方法。经建模分析,该方案相较传统单通道UDP通信,可靠度由0.9提升到0.9999。经试验测试,基于该方案的嵌入式软件可以在通信链路出现一度、二度和三度故障时,实时、可靠地完成UDP数据通信,为UDP通信提供了新的高可靠性工程应用方法。

摘要： 工业生产的跃迁和产业升级紧紧依赖于信息技术的发展,而这其中的关键技术,就是嵌入式技术,即通过向工业产品或工业制造流程中嵌入计算机系统,给工业装备和生产系统增加智慧的大脑,有效提高装备及生产过程的智能化,满足工业生产对高效、可靠、实时、绿色等诸多方面的苛刻要求,最终实现产品或流程的自动化与智能化。

摘要： 为提升操作系统的实时性,对PPC460处理器进行硬件加速处理。采用FPGA对PPC460处理器架构进行核心代码移植,修改原有SRAM空间为DPRAM并进行加固处理,增加任务控制块(task control block,TCB)模块精准定位和监控任务状态及堆栈信息,在操作系统发生任务调度时,将原有串行压栈出栈模式修改为并行同时进出栈模式。测试结果表明:该方法有效实现了针对PPC460处理器的任务切换亚微秒设计,处理复杂应用的实时性与抗干扰能力得到极大提升。

摘要： 为解决地铁综合监控系统(ISCS)项目中不同厂商的协议转换、网络隔离及通信实时性的需求,提出一种在ISCS上层应用软件与现场各子系统之间配置通信前置处理器(FEP)的设计方案。首先,分析地铁ISCS的复杂性,从而引出设置通信FEP的必要性;然后,分析了FEP可实现的主要功能,重点论述了FEP软硬件设计方案、系统冗余设计等关键技术要点。通信FEP的使用,有效地提升了ISCS通信的可靠性和数据转发的及时性。目前,该设计方案已经在国内多条城市地铁ISCS中得到应用,并取得了良好的效果。该设计方案也可用在对数据实时性、可靠性要求较高的其他系统集成应用场合中。

摘要： 为满足捷联惯性测量单元多任务运行的需求,基于RT-Thread实时操作系统设计了惯性测量单元,本文简介了RT-Thread操作系统的特点,介绍了RT-Thread系统下惯性测量单元软件结构.实现了惯性数据采集,惯性测量单元标定数据自处理,温度补偿以及shell功能.

摘要： 本文介绍了和种基于ARM和实时操作系统的水轮机调节系统测试与实时仿真装置.该装置由仿真测试系统和分析系统两部分组成,仿真测试系统主要负责现场信号的实时采集、输出控制及实时仿真算法的实现.分析系统提供了丰富的GUI界面以供试验人员进行试验控制,并对测试系统发来的数据进行在线监测与分析.分析系统与仿真测试系统之间采用高速TCP通讯进行数据交互,可以满足信号高速采集和实时录波的要求.

摘要： 本文以嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ为例对其任务调度算法进行分析,然后提出基于ARM系列微处理器的硬件指令实现对μC/OS-Ⅱ的任务调度策略优化,经过测试可为RTOS系统节省0.5μS任务调度时间,减少了256个字节的存储空间.由此可为基于优先级抢占调度算法的RTOS系统提供优化方法.

摘要： 建立了弹载雷达杂波模型,提出了弹载雷达杂波数据的模拟方法.在弹载雷达高速运动时,需要有较快的反应速度,对杂波模拟的实时性要求较高,用Champ-av4信号处理板,在实时操作系统VxWorks平台下完成了弹载雷达杂波数据的模拟.使用了专门的数字信号处理算法库IXLibs-AV,使程序执行效率提高了十倍左右.

摘要： 相对于地面系统,航天领域的信息处理系统对处理器的可靠性、容错、抗辐射等方面有着更高的要求.其中面向航天信息处理系统的嵌入式基础软件平台建设技术及应用水平直接反映了国家信息技术的发展能力和提升空间.因此,该领域的基础软件平台建设成为世界各国重点研究和发展的关键技术领域.对面向航天信息处理系统的嵌入式基础软件平台技术进行了研究和分析,针对航天领域应用复杂、平台多样的特点,引入了基于自主可控实时操作系统的多平台一体化基础软件平台架构，为适应多平台一体化系统，软件架构支持各种体系结构的处理器，如目前在嵌入式领域中广泛使用单片机、ARM、数字信号处理器(DSP)、PowerPC处理器、SPARC处理器等。因此，该软件平台架构最底层是为嵌入式系统提供的板级支持包BSP，主要用来屏蔽这些处理器之间的差异。在板级支持包之上封装了自主可控的嵌入式实时操作系统内核，该部分采用微内核／超微内核技术，实现最小内核处理、小尺寸、低功耗，达到系统开销小、运行效率高的目的，以支持各种小型化电子设备。操作系统模块子系统位于内核和应用软件之间，该子系统是可定制部件，可以在基本内核基础上，根据应用需求进行定制与剪裁，重新改造扩充。此外，在操作系统上层还有嵌入式数据库、中间件以及应用支撑软件，使应用软件开发人员无须了解具体的操作系统和底层芯片的特征，只须遵循本架构的编程接口和规范。基于多平台一体化的基础软件平台架构能大大简化应用软件的设计与实现，提升基于该平台的软件可移植性。

摘要： 强制访问控制技术可以控制系统中所有主体对客体的访问操作,是系统安全增强的有效措施之一.在实时操作系统中增加强制访问控制机制可以有效地提高系统安全性,使其通过较高安全等级的认证.针对实时操作系统资源少、开销小、实时性要求严格等特点,提出了一种针对RTOS的轻量级强制访问控制模型,提供可配置的访问监控器,并提出基于DTE的任务权限集安全模型,设计出轻量级安全策略.最后基于RTEMS系统实现了一个原型系统,并实现了安全策略配置工具,还通过功能测试和性能测试验证了该轻量级强制访问控制模型的有效性和可行性.

摘要： 本文研究了一种适用于小型无人倾转旋翼机的飞控系统.该系统使用STM32微控制器,搭载了开源的实时操作系统RT-Thread.STM32性价比,接口丰富,非常适合用于一般小型飞行器飞控系统.RT-Thread强大的任务管理和同步功能能够满足要求,且资料丰富,大大简化了开发过程.对于一般小型飞行器而言,该系统具有易于开发,可扩展性强的优点.

摘要： 嵌入式RTOS作为核心基础软件,有着广泛的应用.软件测试作为软件质量保障的最重要手段,对嵌入式RTOS进行全面、有效的测试不言而喻.本文主要研究RTOS的各种主要性能指标,以及相应的各类测试方法,包括:覆盖率测试、综合功能测试、性能测试、基准测试等,并介绍各种常用测试工具.

摘要： 嵌入式RTOS作为核心基础软件,有着广泛的应用.软件测试作为软件质量保障的最重要手段,对嵌入式RTOS进行全面、有效的测试不言而喻.本文主要研究RTOS的各种主要性能指标,以及相应的各类测试方法,包括:覆盖率测试、综合功能测试、性能测试、基准测试等,并介绍各种常用测试工具.

摘要： 嵌入式RTOS作为核心基础软件,有着广泛的应用.软件测试作为软件质量保障的最重要手段,对嵌入式RTOS进行全面、有效的测试不言而喻.本文主要研究RTOS的各种主要性能指标,以及相应的各类测试方法,包括:覆盖率测试、综合功能测试、性能测试、基准测试等,并介绍各种常用测试工具.

摘要： 一种通过提供以下编码方案使具有操作延迟的PC与具有实时时钟的支持生物传感器的微控制器同步的系统：捕获受试者的绝对反应时间并且将受试者的反应时间从具有延迟的PC发送至具有实时时钟的微控制器。该系统包括：发送器，其从具有延迟的PC发送刺激信号；输入设备，其指示受试者对刺激信号的响应；编码电路，其适于对刺激信号和受试者对刺激信号的响应之间的时间差异进行编码；发射器，其适于发送表示受试者的反应时间的编码差异信号；以及互补接收器，其适于检测编码差异信号。接收器包括对编码差异信号进行解码以确定受试者的反应时间的解码电路，并且该接收器将受试者的反应时间提供至具有实时时钟的微控制器以与接收的生物传感器数据例如EEG数据进行同步。

摘要： 本申请提供了一种实时操作系统快速启动方法及实时操作系统，启动方法包括系统引导程序启动和应用层启动，系统引导程序启动包括第一阶段和第二阶段，第二阶段包括：执行初始化配置，初始化配置包括通过寄存器对外部输入设备的时钟进行配置；加载数字信号处理固件；初始化外部输入设备；通过寄存器启动编码器；执行命令主循环。实时操作系统包括系统引导程序启动模块和应用层启动模块，系统引导程序启动模块包括第一启动子模块和第二启动子模块，第二启动子模块包括初始化配置单元、数字信号处理固件加载单元、外部输入设备初始化单元、编码器启动单元和命令主循环单元。本申请改变了实时操作系统启动策略，大幅提高了启动速度。

摘要： 根据说明书中描述的实施例，描述了一种用于接合实时操作系统(RTOS)环境和本地主机操作系统(HOS)的虚拟机环境(VME)。VME包括：至少一种用于仿真对本地HOS可用的硬件服务的虚拟I/O服务，使得所述至少一种虚拟I/O服务当从该至少一种虚拟I/O服务向RTOS环境发送数据时能生成通知；用于在RTOS环境和所述至少一种虚拟I/O服务之间交换数据的非阻塞消息队列；与所述至少一种虚拟I/O服务通信的用于响应于接收通知而生成中断的中断仿真器，所述中断用于触发RTOS环境以轮询非阻塞消息队列，以便从所述非阻塞消息队列获取数据；与所述中断仿真器通信的用于将中断中继到RTOS环境的硬件异常处理机仿真器，还使得所述硬件异常处理机仿真器能够管理来自所述本地HOS的中断和异常，以使得对所述RTOS环境看来，来自所述本地HOS的中断和异常似乎本来就发生在运行所述RTOS环境的硬件上；以及与所述硬件异常处理机仿真器通信的监控指令仿真器，用于仿真由RTOS环境执行的监控指令。

摘要： 说明一个实施由一个实时操作系统控制的计算机系统的方法，该计算机系统处理中断信号。在中断信号出现时，计算机系统中断一个正在处理的程序。封锁接收另外的中断信号并调用一个属于该中断信号的中断子例程。在处理这个中断子例程时，临时存储中断信号出现时被中断的程序的程序参量的第一部分，并且在一个中断存储器中至少存储一个关于中断信号的数据。从该中断子例程向一个中断管理子例程(IVR)分支，其中在处理IVR时重新开放接收其它的中断信号。

摘要： 本申请提供了一种实时操作系统快速启动方法及实时操作系统，启动方法包括系统引导程序启动和应用层启动，系统引导程序启动包括第一阶段和第二阶段，第二阶段包括：执行初始化配置，初始化配置包括通过寄存器对外部输入设备的时钟进行配置；加载数字信号处理固件；初始化外部输入设备；通过寄存器启动编码器；执行命令主循环。实时操作系统包括系统引导程序启动模块和应用层启动模块，系统引导程序启动模块包括第一启动子模块和第二启动子模块，第二启动子模块包括初始化配置单元、数字信号处理固件加载单元、外部输入设备初始化单元、编码器启动单元和命令主循环单元。本申请改变了实时操作系统启动策略，大幅提高了启动速度。

摘要： 本发明公开了一种多核处理器上实时操作系统与非实时操作系统之间的通信方法，包括如下步骤：步骤1，静态配置每帧消息的长度以及共享内存的大小；步骤2，将共享内存划分为用于同步消息的缓冲区和用于异步消息的队列，为实时操作系统以及非实时操作系统创建用于消息处理的进程，在多核处理器上注册核间中断;步骤3，操作系统之间进行通信，发送消息的操作系统将消息存入共享内存中对应的部分，并触发核间中断，由接收消息的操作系统响应核间中断，从共享内存拷贝出消息并向发送消息的操作系统发送反馈，完成通信。本发明预先规定消息采用的通信方式，不需要统一的映射表，便于进程的管理。

摘要： 本发明公开了一种实时操作系统的任务管理方法、装置及实时操作系统，该实时操作系统的任务管理方法，包括：检查点插入步骤，用于所述实时操作系统在任务运行过程中定期插入检查点，并在检查点保存所述实时操作系统状态及任务执行的现场信息；检查点处理步骤，用于在所述检查周期到时，通过检查点处理程序进行所述实时操作系统的任务管理。本发明使实时操作系统对上层应用的可靠性提供了有力的保证措施，可提高整个系统的可靠性。

摘要： 本发明提供了一种基于嵌入式实时操作系统的机器人操作系统，其包括用于对嵌入式操作系统相关接口进行封装的操作系统兼容层模块、用于与原生ROS的节点间通讯的核心通信模块、用于为在此嵌入式节点上的应用构件提供运行支撑的应用层处理模块。本发明具有对外部中断的实时响应能力，满足机器人中控制和通讯的实时性需求，所需要的系统硬件资源少，能够使ROS软件系统直接运行在机器人资源受限的小型传感器和执行器等节点之上，具有良好的扩展性和通用性。

摘要： 根据说明书中描述的实施例，描述了一种用于接合实时操作系统(RTOS)环境和本地主机操作系统(HOS)的虚拟机环境(VME)。VME包括：至少一种用于仿真对本地HOS可用的硬件服务的虚拟I/O服务，使得所述至少一种虚拟I/O服务当从该至少一种虚拟I/O服务向RTOS环境发送数据时能生成通知；用于在RTOS环境和所述至少一种虚拟I/O服务之间交换数据的非阻塞消息队列；与所述至少一种虚拟I/O服务通信的用于响应于接收通知而生成中断的中断仿真器，所述中断用于触发RTOS环境以轮询非阻塞消息队列，以便从所述非阻塞消息队列获取数据；与所述中断仿真器通信的用于将中断中继到RTOS环境的硬件异常处理机仿真器，还使得所述硬件异常处理机仿真器能够管理来自所述本地HOS的中断和异常，以使得对所述RTOS环境看来，来自所述本地HOS的中断和异常似乎本来就发生在运行所述RTOS环境的硬件上；以及与所述硬件异常处理机仿真器通信的监控指令仿真器，用于仿真由RTOS环境执行的监控指令。

摘要： 本发明提供一种基于单处理器、非实时操作系统的实时控制系统，包括控制器模块、扩展板、显示器、输入模块、光电编码器、伺服驱动器及伺服电机、步进电机驱动器及步进电机，伺服驱动器与扩展板连接以接收电机控制信号从而实现对伺服电机的驱动控制，该伺服电机作为Z轴电机用于实现垂直方向即Z轴的运动控制；步进电机包括X轴步进电机和Y轴步进电机，由步进电机驱动器控制驱动；步进电机和伺服电机均采用脉冲频率控制方式，光电编码器被配置用于检测Z轴的旋转角度，并在Z轴转动到预定的角度时发出响应信号，控制器模块基于此响应信号发出X轴步进电机和Y轴步进电机的运动控制信号，从而实现X轴、Y轴以及Z轴的运动控制。