基于linux内核修改的车载监控系统实时性研究new

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1、《现代电子技术》２０１０年第１５期总第３２６期电子技术应用基于Ｌｉｎｕｘ内核修改的车载监控系统实时性研究梁中华１，吴晓云１，冯兴乐１，２（１．长安大学信息工程学院，陕西西安７１００６４；２．西安导航技术研究所，陕西西安７１００６８）摘要：针对以往车载监控系统存在较大延时的缺点，设计一种实时宽带车载监控系统。该系统通过在３２位ＡＲＭ微处理器中选用可抢占内核和Ｏ（１）调度器的Ｌｉｎｕｘ２．６．１３操作系统，以直接修改Ｌｉｎｕｘ内核的方式，从线程化中断、自旋锁可抢占两方面提高系统的实时响应性。测试表明，此系统的数据传输实时性和带宽可以满足车载监控的要求。关键词：Ｌｉｎｕｘ；ＡＲＭ微处理器；线

2、程化中断；自旋锁；实时响应性中图分类号：ＴＮ９１９；ＴＰ９１４文献标识码：Ａ文章编号：１００４－３７３Ｘ（２０１０）１５－０１７３－０４Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅＶｅｈｉｃｌｅＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＬｉｎｕｘＫｅｒｎｅｌＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ１，ＷＵＸｉａｏ－ｙｕｎ１，ＦＥＮＧＸｉｎｇ－ｌｅ１，２ＬＩＡＮＧＺｈｏｎｇ－ｈｕａ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００６４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｘｉ’ａｎＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＮａｖｉｇａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１０

3、０６８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｒｅａｌ－ｔｉｍｅｗｉｄｅ－ｂａｎｄｖｅｈｉｃｌｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｌｏｎｇｔｉｍｅｄｅｌａｙｏｆｆｏｒｍｅｒｖｅｈｉｃｌｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．ＴｈｅＬｉｎｕｘ２．６．１３ｋｅｒｎｅｌｏｆＯ（１）ｓｃｈｅｄｕｌｅｒａｎｄｐｒｅｅｍｐｔｉｏｎｉｎｔｈｅ３２ｂｉｔｓＡＲＭｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒｉｓｓｅｌｅｃｔ－ｅｄ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｒｅａｌ－ｔｉｍｅｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅｎｅｓｓ，ｔｈｅｋｅｒｎｅｌｉｓｍｏｄｉｆｉｅｄｄｉｒｅｃｔｌｙｂｙｍｅａｎｓｏｆｔｈｒｅａｄ

4、ｅｄｉｎｔｅｒｒｕｐｔａｎｄｐｒｅｅｍｐｔｉｖｅｓｐｉｎｌｏｃｋ．Ｉｔｉｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅａｌ－ｔｉｍｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｔｈｅｂａｎｄｗｉｄｔｈｏｆｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｃａｎｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｒｅｑｕｅｓｔｏｆｖｅｈｉｃｌｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｌｉｎｕｘ；ＡＲＭｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ；ｔｈｒｅａｄｅｄｉｎｔｅｒｒｕｐｔ；ｐｒｅｅｍｐｔｉｖｅｓｐｉｎｌｏｃｋ；ｒｅａｌ－ｔｉｍｅｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅｎｅｓｓ方法需要在很多模块中插入抢占点，实现复杂度很高；０引言另外，若缺乏有效的机制保证抢占前后内核状态的一致随着信息化

5、社会和公路交通的快速发展，车载监控性，特别是抢占点的插入位置选择不当可能使整个系统系统已广泛应用于物流、公交、客运等方面，监控内容也崩溃。文献［３］提出在Ｌｉｎｕｘ内核基础上增加实时内核由单纯的位置信息转变为实时在线的多媒体信息，这对的双内核方式，该方法虽然实现了硬实时，但舍弃了系统的实时处理能力和传输带宽提出了更高的要求，选Ｌｉｎｕｘ固有的稳定性、可靠性、支持多种架构的优点，并用高性能的嵌入式ＣＰＵ成为目前高端车载监控系统且需要针对实时内核重新编写驱动程序。的发展趋势，其中选择嵌入式操作系统又成为影响传输本文以提高车载监控系统的实时性为出发点，通过效率和实时性的重要因素。目前主流的商用实

6、时嵌入线程化中断、自旋锁可抢占两方面对Ｌｉｎｕｘ内核进行修式操作系统（如ＱＮＸ，ＶｘＷｏｒｋｓ和ｐＳＯＳ等）由于价格改，以基于ＡＲＭ９内核的友善之臂ｍｉｎｉ２４４０开发平昂贵、技术保密的特点而限制了它的广泛应用。而台，结合高性能的ＧＰＳ模块和宽带ＧＰＲＳ通讯模块，设Ｌｉｎｕｘ操作系统具有开放代码，易于移植的优点，但由计了实时宽带车载监控系统，可以实现图像、声音、位置于其设计初衷是实现多任务／多用户功能，强调各任务信息和报警等多任务的快速切换和高效队列管理，提高共享资源的公平性，采用非抢占式的调度方法，所以无了系统的实时性。［１］法满足实时系统的需求。为了使Ｌｉｎｕｘ适应实时系统的要求，许多

7、文献从内核构架、调度机制和抢占能力１车载监控系统的整体结构等方面对现有的Ｌｉｎｕｘ操作系统进行改良。文献［２］提车载监控系统的结构框图如图１所示。主要包括出在Ｌｉｎｕｘ内核中插入抢占点的办法提高实时性，但该信息采集模块、数据处理模块、通信传输模块和监控中心４部分。收稿日期：２０１０－０３－２８车载监控系统的工作原理如下：基金项目：中国博士后科学基金资助项目（２００８０４４１１５９）；陕西省自然科学基础研究计划资助项目（２