基于RTAI的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、實(shí)時(shí)控制與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集是當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是其中的核心。隨著硬件性能的提高，實(shí)時(shí)應(yīng)用對(duì)操作系統(tǒng)性能要求提高的同時(shí)，對(duì)其功能也提出了越來(lái)越高的要求，如圖形界面、網(wǎng)絡(luò)功能等方面的要求。在現(xiàn)有應(yīng)用與實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，要么就是價(jià)格昂貴，要么就是功能簡(jiǎn)單，要么是缺少標(biāo)準(zhǔn)，各種接口不兼容。于是構(gòu)建實(shí)時(shí)控制與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時(shí)選擇一個(gè)開(kāi)放的、標(biāo)準(zhǔn)的、硬件兼容性較好、底層驅(qū)動(dòng)易于移植開(kāi)發(fā)、高效且廉價(jià)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)成為

2、開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的重點(diǎn)。 基于這個(gè)目的，本文首先從實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)要素出發(fā)，剖析實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的相關(guān)概念，分別從任務(wù)、任務(wù)調(diào)度、以及中斷延遲、中斷響應(yīng)時(shí)間、上下文切換時(shí)間等方面，指出在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中影響實(shí)時(shí)性的相應(yīng)要素。接著，引入RTAI(Linux實(shí)時(shí)擴(kuò)展)作為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。通過(guò)RTAI與傳統(tǒng)Linux在中斷延遲時(shí)間與中斷響應(yīng)時(shí)間的測(cè)試比較中，可以看出RTAI完全滿(mǎn)足實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的應(yīng)用要求。在易用性方面，因

3、為RTAI對(duì)底層數(shù)據(jù)采集和控制卡沒(méi)有一套統(tǒng)一的管理接口，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者需要自己開(kāi)發(fā)相應(yīng)的板子驅(qū)動(dòng)。本文引入了Comedi(Linux設(shè)備控制管理接口)，它是兼容Linux與RTAI的第三方軟件。做為設(shè)備管理模塊，它把各種數(shù)據(jù)采集設(shè)備與控制設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，在用戶(hù)層提供統(tǒng)一接口。開(kāi)發(fā)者只需要編寫(xiě)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)程序就可以在用戶(hù)進(jìn)程中對(duì)該設(shè)備的操作，利用它搭建的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)具有較好的易用性與兼容性。 基于工業(yè)PC的控制系統(tǒng)可以利用Qt

4、作為用戶(hù)界面的開(kāi)發(fā)，工業(yè)PC的資源相對(duì)比開(kāi)發(fā)板多很多，有足夠的內(nèi)存資源運(yùn)行。而且相比于Minigui，Qt的開(kāi)源性也更加適合做為界面開(kāi)發(fā)工具。 同時(shí)，本文利用TLC5510數(shù)掘采集芯片，搭建了自己的數(shù)據(jù)采集硬件，通過(guò)的編寫(xiě)基于EPP模式Comedi實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)程序，讀取數(shù)據(jù)并傳送給用戶(hù)態(tài)下的實(shí)時(shí)控制進(jìn)程。最后通過(guò)貢獻(xiàn)內(nèi)存或fifo方式把數(shù)據(jù)傳送給Qt顯示進(jìn)程顯示。 本文最后給出來(lái)測(cè)試結(jié)果以及RTAI與傳統(tǒng)Linux下數(shù)據(jù)采集