西門子s7-1500CPU

 RT-Linux的體系結構

    RT-Linux是基于Linux系統(tǒng)并可運行于多種硬件平臺的32位硬實時操作系統(tǒng)(hardreal-timeoperatingsystem),。

    它繼承了MERT系統(tǒng)的設計思想,即以通用操作系統(tǒng)為基礎,在同一操作系統(tǒng)中既提供嚴格意義上的實時服務,又提供所有的標準POSIX服務。RT-Linux源代碼公開,易于修改,使系統(tǒng)成本降低,源代碼的公開使數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)擺脫了對國外軟件公司的依賴,有利于提高數(shù)控軟件國產化程度,。

    RT-Linux是基于Linux并可運行于多種硬件平臺的多任務實時操作系統(tǒng),。通過修改Linux內核的硬件層,采用中斷仿真技術,在內核和硬件之間實現(xiàn)了一個小而高效的實時內核,并在實時內核的基礎上形成了小型的實時系統(tǒng),而Linux內核僅作為實時系統(tǒng)優(yōu)先級的任務運行。對于普通X86的硬件結構,RT-Linux擁有出色的實時性和穩(wěn)定性,其中斷延遲時間不超過15μs,任務切換誤差不超過35μs,。這些實時參數(shù)與系統(tǒng)負載無關,而取決于計算機的硬件,如在PII350,64M內存的普通PC機上,系統(tǒng)延遲時間不超過1μs,。RT-Linux按實時性不同分為實時域和非實時域,其結構如圖2所示。  

實時域在設計上遵循實時操作系統(tǒng)的設計原則,即系統(tǒng)具有透明性,、模塊化和可擴展性,。RT-Linux的實時內核由一個核心部分和多個可選部分組成,核心部分只負責高速中斷處理,支持SMP操作且不會被底層同步或中斷例程延遲或重入。其它功能則由可動態(tài)加載的模塊擴充,。RT-Linux把不影響系統(tǒng)實時性的操作(即非實時域的操作)都留給了非實時的Linux系統(tǒng)完成,。基于多任務環(huán)境的Linux為軟件開發(fā)提供了豐富的系統(tǒng)資源,如多種進程間通訊機制,靈活的內存管理機制,。

    嵌入式PLC的設計及實現(xiàn)

    嵌入式PLC的模塊組成

    數(shù)控系統(tǒng)的PLC控制模塊實時性要求較高,因而必須在系統(tǒng)的實時域內運行,。根據(jù)通用數(shù)控系統(tǒng)的PLC控制以及數(shù)控系統(tǒng)軟件模塊化設計的要求,將數(shù)控系統(tǒng)的PLC控制模塊作為RT-Linux系統(tǒng)的實時任務之一,其優(yōu)先級和調用周期取決于數(shù)控系統(tǒng)各任務的實時性要求以及控制要求的響應時間,。PLC控制模塊主要完成數(shù)控系統(tǒng)的邏輯控制,而被控制的輸入輸出也就是I/O的輸入輸出由PC機I/O接口卡輸入輸出模塊來完成,即完成數(shù)控系統(tǒng)的PLC控制需要兩個RT-Linux實時任務,如圖3所示,這兩個任務分別為RT-Task1(以下稱“適配卡輸入輸出")、RT-Task2(以下稱“PLC控制"),。

    圖3是基于RT-Linux系統(tǒng)的嵌入式PLC實時任務關系圖,其中適配卡輸入輸出主要是完成數(shù)控系統(tǒng)的輸入輸出,即各軸位置控制命令的輸出,、I/O的輸出、I/O輸入以及位置反饋輸入,它實際上是數(shù)控系統(tǒng)控制卡的設備驅動模塊,其優(yōu)先級在數(shù)控系統(tǒng)的各實時任務中為,。根據(jù)其硬件特征以及運動控制要求,其響應周期為100μs,響應時鐘周期由PC機I/O接口卡上的硬件定時器產生,。根據(jù)RT-Linux系統(tǒng)對硬件中斷的響應機制,輸入輸出控制任務的實時性是可以保證的,這一點在我們的數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)得到驗證。

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