嵌入式控制系统实时性分析与设计

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1、西南交通大学硕士学位论文嵌入式控制系统实时性分析与设计姓名：冉汉政申请学位级别：硕士专业：系统工程指导教师：金炜东20030601西南交暹大学硕士研究生攀位论文繁l页摘要随着技术的发展，在嵌入式实时控制系统中应用嵌入式实时操作系统(EmbededRTOS)已经成为潮流。和过去的前后台的软件结构相比，多任务系统可以提供标准纯、实对性可预测、软件荔于维护等特性。本课题来源于菜研究所科技基金资助舔茸，研究嵌入式控制系统的实时性分摄与设计。本文首先允缨嵌入式实时系统的概念、应臌场会和发展概况。然后分努亍了在

2、系统中引入RToS的必要性以及通用操作系统与雕os之间的隧别，从多个方面比较了两个源代码开放的RTOS，即RT_Linux和uC／OS，指出后者可能更加适合予中小规模的嵌入式实时控制系统。过去对嵌入式实时系统的多任务优先级安排和突时性分析，存在着一些缺点。因此本文提出疆葫镌的角度来分析系统的实时性。首先分析了澍功能块优先级划分的约寐条传，然艏提如模糊穰念优先缀‘商’，将模耧落选的理论瘸予系统中功能块优先缴顺序的确定，提出多功能块实畦系统躲优先级决策模型。如果一个功能块是由多个任务组成的任务链构成，那

3、么就必须决定这些任务的优先级顺序。首先基予对uC／OS操作系统调用分析，计算了单个任务的执行时间。然后分析了任务链在两种不两任务优先级安排顺序下的晌威特性。然后壤搭工程实际，提出了一种新酶优先级蜜捧方案。在一个功髓块出!多个任务组成的单中断源任务链和多中断源侄务链时，备个任务煞合理安排顺序是：第一个任务优先级最高，第二个任务优先级最l鑫，然后各个任务优先级依次递增，最后一个任务优先级为任务链中次亮。最后，研究了一个实际控制系统中的多传感器决策功能块，在开发板上进行了模拟运行。然后针对该功能块的特殊问

4、题，进行软件动态冗余设计并对设计结栗进行的简单讨论。。本文研究成栗对嵌入式实时控制系统的软件设计脊一定酶参考意义。美键词弧式实孵素统；uC／OS；摸凝优选，实时性西毫嶷暹大学颈士研究生学位论文第1I页ABSTRACTTherearemanyresearcherswhoareinterestedintheareaofembeddedreal—timesystem，fromSystemonChip(Soc)totheembeddedreal-timeoperationsystem(RTOS)．Manya

5、pplicationhavebeenputinuseinthesystemofembeddedreal—timecontr01．嚣iththerapidadvancementoftechnology，manyengineersconstructtheirembeddedsystembasedonaRToS．Comparedwiththefore-back—groundsystem,itbringsmanyadvantageswhichmakethesoftwarestandardization．1e

6、tuspredictthereal—timeabilityofthesoftwareandmakeiteasytomaintain．Atthefirst，thisthesisintroducedthedevelopmentofembeddedreal～timesystemsandthepurposeoftheresearch．Inthispaper，itisanalyzedthatinthissystemtheembeddedreal—time(RTOS)isneeded．TwoRTOSes，RT—

7、linuxanduC／OSwhicharebothpublishedwithsourcecode，arecomparedinmanyaspectsandthelaterismoreappropriateforourpurpose．{tisimportanttodeterminetheprioritiesofthetasksafterthefunctionsofthesystemisdesigned．Inthepast，itisdonebasedOlltheonlyoneofconditionstot

8、hetasksorjusttheexperienceofthesingledesigner．Anewmethod，accordingwiththemodeloftheoryoffuzzydecision-making,whichisresultedfromtheideaoffuzzymathematics，isdevelopedandacaseiscarefullystudied．Peoplehaveanalyzedthecharacteristicsoftimere