基于μCLinux的操作系统实时性扩展和应用.pdf

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基于tzCLinux的操作系统实时性扩展和应用。SystemReal_—TimenessandApplicationoftheOperatingBasedp．CLinux肌～I)是实时应用程序接口，也即RTHAL框架的一个具Extension引言计算机工程与科学onLayer)．I汀HALcoding1整的R爪)s；二是先设计一个实时微内核，然后在此微内核体实现版本。RTAI由五部分组成[2]：实时硬件抽象层作者简介：蔓璺尴!19．75-。|'男，翅直临瑚奎?博士，讲烦，研究方向为流媒体编码解码和嵌入式操作系统；曹华．博士，讲师。研究方CN43—1258／TP2010年第32卷第4期文章编号：1007-130X(2010)04-0125-03苏曙光。曹华，刘云生H岫。LIU(华中科技大学软件学院，湖北武汉430074)(SchoolTechnology。Wuhan430074。China)摘要：本文提出一种基于实时硬件抽象层RTHAL的方法增强pCLinux实时性能以便应用于实时视频编码系统。具有硬实时性能的RTHAL运行于硬件层和／-CLinux之间，通过尽可能少地修改弘CLinux内核而获得完全的硬实时性能，平均任务调度延迟仅为3～4ps左右。本文还提出了如何计算和设置RTHAL和弘CLinux之间FIFO缓冲区的大小以便实现实时数据稳定传输的方法。通过实时视频编码实例测试表明，该方法能够简单高效地提高ttCLinux的实时性能。harderproposesbetween关键词：实时硬件抽象层；实时性弘CLinux；实时视频编码doi：10．3969／j．issn．1007-130X．2010．04．034中图分类号：TP316文献标识码：A操作系统的实时性是指系统能够在指定的时间及时响应和完成任务。这要求操作系统在占先式内核、调度策略分析、任务优先级分配、程序执行时间的可确定性等多个方面对实时性进行支持。pCLinux不是为实时系统设计的，因而不能够直接满足实时系统的需要，有很多不适合实时应用的特点L¨，从而导致t-CLinux不适用于实时性要求很高的领域，尤其是硬实时领域。实时操作系统RTOS(RealtimeSystem，简称RTOS)主要采用三种方式来设计[2]：一是从零开始设计完上逐步增加功能；三是改造通用操作系统扩充其实时能力，如RTLinux。该方法的优点是既能保持原操作系统的功能和资源，又兼有硬实时能力，而且编程简单。正是因为如此，该方法在嵌入式实时系统设计中被广泛采用，本文也同样采用该方法在tlCLinux上扩充硬实时性。实时硬件抽象层RTHAL(RealtimeLeves，简称RTHAL)实质是介于Linux和硬件之间的中间层，该中间层对Linux屏蔽硬件细节，实现对硬件完全控制。RTAI(RealtimeInterface，简称RTHAL、Linux兼容层、实时内核、LX／RT(gCLinuxTime)和扩展功能包。RTHAL为硬件提供接口，Linux和硬实时操作系统核运行在其之上。Linux兼容层为Linux提供接口以便Linux任务管理器可以管理RTAI的任务。由此可见，RTAI避免了对Linux内核大刀阔斧的修改，减少了对标准Linux内核的侵扰，是一种十分温和的方法。向为嵌套式系统设计和无线传感器网络．；．刘云生，熬撂．博士生导师，研究方向为实时移动数据库和实时操作系统。ISSN1007-130XCOMPUTERENGINEERING&SCIENCEV01．32，No．4，2010Ytm-shengAbstract：Theimplementationreal-timeuCLinuxbasedRTHAL(RealTimeHardwareAb—withhardreal-timenesshardwareuCLinux．andonlyfewmodificati(，asgCLinuxhaveschedulingdelayabout3ps．ThefurthereffectivemethodcalculateFIFObufferfortransferringdatastablyRTHALgCLinux．Anexamplevideoprovide／J￡CLinuxgoodeasilyeffectively．WOlfllb：RTHAL；realtime；tYCLinux；videostreamOperateReal—通讯地址：430074湖北省武汉市华中科技大学软件学院14信箱；Tel：[phone]；E—mail：SUAddress：MailTechnology，Wuhan，Hubei430074，P．R125SUShu-gum喀，CAOSoftware，HuazhongUniversi