快速原型作业论文苏光磊

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1、RTWWindowsTarget与xPC的比较苏光磊（O8SOO8O38）（机电工程学院机械电子工程，黑龙江哈尔滨150001）摘要：某于实时系统开发环境Real-TimeWorkshop（实时工作间，简称RTW）技术的特点，分别从实时内核、工作原理、通讯方式分析比较了RTWWindowsTarget与xPC各自的特点与优势，在此基础上结合MATLAB/Simulink等软便件环境，采用两种不同的实时控制方案完成了对一个实例系统的仿真与开发。关键词：实时仿真；RTWWindowstarget；xPCtar

2、get；Simulink随着工业控制的不断发展，被控对象的复杂化，都对计算机测控系统的性能提出了更高的要求，尤其是针对系统的开发周期短、实时性等性能的要求，给基于传统的控制系统设计方法带来很大的挑战。采用快速控制原型的控制系统软件开发过程，可以便得控制系统的世纪和开发、产品控制器的仿真和实时测试变得更加方便易行，大大加快新产品的研制速度,从而研发人员对控制算法及仿真测试方案的研究可进入更高的层次。而实时视窗目标（rtwin）与xPCtarget是MathWorks公司开发的基于RTW体系框架的实吋目标系统

3、产占占，可将标准的PC机转变为一个实时系统，来实现快速原型化和驶件在回路中的仿真与测试。本文首先比较了WindowsNT与实时操作系统的区別Z后，深入地阐述了RTWWindowsTarget和xPCTarget之间的特点和优势，并完成了实时仿真系统的开发过程。1通用操作系统与实时操作系统实时操作体统与通用的操作系统（WindowsNT、Unix等）冇很大的差别。最常用的操作系统是通用操作系统,通用操作系统是由分时操作系统发展而来，人部分都支持多用户和多进程，负责管理众多的进程并为它们分配系统资源。分时操作

4、系统的基本设计原则是:尽量缩短系统的平均响应时间并提高系统的吞叶率，在单位时间內为尽可能多的用户请求提供服务，这就导致了通用操作系统不能及时响应。对于实时操作系统,它除了要满足应用的功能需求以外，更重要的是还要满足应用提出的实吋性耍求，它所遵循的最重要的设计原则是:釆用各种算法和策略,始终保证系统行为的可预测性。与通用操作系统不同，实时操作系统注重的不是系统的平均表现，而是要求每个实时任务在最坏情况卜都要满足具实时性要求，也就是说，实时操作系统注重的是个体表现，更准确地讲是个体最坏情况表现。另外，在内存管

5、理方而，实时操作系统一般采用如下两种方式:①在原冇虚存竹理机制的基础上增加页面锁功能，用户可将关键页面锁定在内存中，从而不会被swap程序将该页面交换出内存。这种方式的优点是既得到了虚存管理机制为软件开发带來的好处，又捉高了系统的口J预测性。缺点是由于TLB等机制的也是按照注重平均表现的原则进行的，因此系统的可预测性并不能完全得到保障。②采用静态内存划分的方式,为每个实吋任务划分固定的内存区域。这种方式的优点是系统具冇较好的可预测性,缺点是灵活性不够好，任务对存储器的需求一旦冇变化就盂要重新对内存进行划分

6、，此外虚存管理机制所带来的好处也丧失了。此外，通用操作系统优先级太少、内部定时器的分辨率低，都制约着它在实时性能上的发挥⑴。2RTWWindowsTarget与xPCTarget2.1RTWWindowsTarget与xPCTarget的简介RTWWindowsTarget捉供了一种棊于PC机的，可丿1J于原型化和实时系统测试的实现途径，该目标采川“单机型”框架结构，即将一台PC同时作为宿主机和目标机使用。RTWWindowsTarget提供的运行时界iflj使用户PC机的处理器在运行Windows操作系

7、统的同时，运行该目标创建的实时程序。xPCTarget是一种基于PC机的实时H标环境，它采用了宿主机一H标机的技术实现途径，级“双机”模式，宿主机和目标机可以在不同类型的计算机，其屮宿主机用于运行Simulink,而II标机则用于执行所生成的代码，并通过以太网或串口来实现宿主机和目标机Z间的通讯。XPCTarget提供了一个运行在目标PC机上的高度裁剪的实时操作内核，具有较高的执行效率叫2.1RTWWindowsTarget与XPCTarget的比较2.2.1内核的比较RTWWindowsTarget使用

8、一个小的实吋内核来确保程序的实时运行，实吋内核在CPU的RING0这个级别运行，并把内置PC时钟作为它的主要时间来源。(1)计数器屮断——实时内核首先从PC时钟获取屮断信号，并触发编译模型进入运行状态，这样，实时应用程序便能拥有最高的优先权，为了达到梢准采样，实时内核重新设定PC时钟，使它具有更高的频率。从技术的角度上看，实时内核可在Win2000>WinNT和WinXP上运行。(2)进程管理——计数器中断为一个简单的可执行程