一种新的嵌入式实时应用改进方案

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1、万方数据技术研发’●■●●———●—●—●■■●●■——■————●—●●——●—●●■●●●■■■—■—●■■■———■●—■●■●—●●●●■———————■一种新的嵌入式实时应用改进方案李学军陈劲松湖北汽车工业学院电子信息科学系摘要：许多复杂些的嵌入式应用都需要操作系统，为了降低成本，许多开发人员选择移植开源代码的操作系统，使其适合嵌入式应用。目前移植的方法主要是修改软件，文章以Linux为例说明，在修改软件的基础上，对硬件进行一些改动来达到改善系统性能的方法。关键字：嵌入式应用，操作系统，实时性ANewImprovementApproachforRe

2、aI—timeEmbeddedAppicatonsXuejunLiJinsongChenHubeiAutomobileIndustriesInstituteAbstract：Manysophisticatedembeddedapplicationcodesneedtoworkonanoperatingsystem．Inordertodecreasethedevelopmentcost，softwaredevelopmentengineersprefertotransplantOpen—sOurceOperatlngsystemtomakeitsuitable

3、forembeddedapplications．Currently，themainmethodofthetransDlantationistomodifythesoftware．Inthispaper，anewapproachisproposedtomodifythehardware，inadditiontosoftwaremodifications，toimprovethesystemperformance．Keywords：EmbeddedApplication，Linux，OperatingSystem，Real—time0引言在进行复杂的嵌入式应用开

4、发时，开发人员不可能亲自编写应用中涉及的所有代码。比如，设计一个可以通过Internet拨打网络电话的IP电话机就需要使用TCP／IP协议。由设计人员自己完成相关TcP／IP协议代码的编写工作并不是一件容易的事，而且时间上也不允许。因此，在应用的开发过程中应该尽可能利用现有的代码库。而Linux是目前应用比较广泛的一种开源代码操作系统。它价格便宜(甚至免费)，而且具有许多适合于嵌入式应用的特征⋯，为嵌入式操作系统提供了一个极具吸引力的选择。然而，Linux是为桌面或服务器而设计的，它不是一个实时操作系统，因此对有些实时应用并不适用。目前有许多改进的方法，这些

5、方法都是采用纯软件的方法。本文提出了一种新的方法：在修改软件的基础上，同时对硬件进行一些改动来达到改善系统性能的方法。1Linux系统的性能特点Linux是类unix(Unix一1ike)操作系统大家族中的一名成员，从技术角度来讲，它是一个真正unix内核，但不是一个完全的Unix操作系统【2l。虽然Linux采用的是Unix内核，但它却采用了几种不同的Unix版本中最好的特征和设计选择12J。这使得Linux的性能优于其他的Unix系统或unix变体。然而，Linux作为一种通用操作系统，最初的设计是用于桌面系统或小型服务器，因此在两个主要方面不适合嵌入式

6、系统。一是它的体积过大，需要占用过多的内存。另一个是与嵌入式应用密切相关的实时性问题。虽然目前Linux内核在实时性方面有所增强，但它仍然不是实时操作系统，因为Linux内核的设计者更重视应用程序的吞吐量及内核整体设计的优雅∞J。为了提供吞吐量，Linux内核采用了公平分配原则来保证不同的进程能够均衡地获得CPU的使用时间。因此Linux是一个分时系统，其内核是非抢占式的。2．实时操作系统应具备的特点在实时系统中，要求系统对事件做出及时的响应，如果事件不能及时得到处理，系统可能就会崩溃。针对不同的事件，所要求的响应时间也不相同．有些慢变化过程(如大气温度的变

7、化)具有几分钟甚至更长的响应时间都可以认为是实时的，而对于快速事件过程(如对核爆炸过程的数据测量)，其响应时间可能要求达到毫秒、微秒、毫微秒级甚至更短。因此实时性不能单纯从绝对的响应时间长短上来衡量，而应当根据不同的对象在相对意义上进行评价．但是，实时操作系统必须能够满足各种事件对时间反应的要求。虽然实际应用是千变万化的，对实时性的要求也是千差万别的，但总体上来说可以将实时应用分为两种类型∞J：第一类是周期性的实时应用，伴随着周期性的行为，例如视频和语音流必须及时地传送出去或及时地接收数据流，以便语音和图像中人物的口形能对得上；第二类实时应用要求系统必须在特

8、定的时间内对始料不及的事件做出及时的响应。对于实时操