嵌入式数控操作系统与任务模块划分研究.pdfVIP

　　收稿日期 :2007204207 作者简介 :徐爱莉 ( 19522) ,女 ,山东济南人 ,副教授 ,主要从事机械设计技术方向的研究工作。 文章编号 : 100123482 (2007) 1120058203 嵌入式数控操作系统与任务模块划分研究 徐爱莉 ,陈 　东 ,朱洪涛 (青岛科技大学 机电工程学院 ,山东 青岛 266061) 摘要 :采用嵌入式计算机技术构建数控系统是实现开放式数控的重要方式。研究分析了系统中操 作系统实时性实现和数控功能划分 2 个关键性技术。选择 R T2Linux 作为嵌入式操作系统 ,在此 平台上根据操作系统特点和数控任务实时性和多任务要求 ,划分了数控任务模块 ,并对其优先级和 相互间数据交换进行了设计。 关键词 : R T2Linux ;数控系统 ;嵌入式系统 中图分类号 : TE9. 05 　　　文献标识码 : A Study on OS and CNC Function Module Division of Embedded CNC System XU Ai2li , CH EN Dong , ZHU Hong2tao ( Qing dao Universit y of Science Technolog y , Qing dao 266061 , China) Abstract : Adopting embedded comp uter technology is an important way to const ruct an open ar2 chitecture CNC system. In t his paper , two key techniques of embedded CNC system , realization of operating system and t he division of CNC f unction module are st udied. Having adopted R T2 Linux as OS and new division of CNC f unction module as architecture , t he embedded CNC system is realized. Key words : R T2Linux ; numerical cont rol ; embedded comp uter system 　　嵌入式系统是面向应用 ,以计算机技术为基础 , 软件硬件可裁剪 ,对功能、可靠性、成本、体积、功耗 要求严格的专用计算机系统[ 1 ] 。嵌入式数控系统具 有 3 个特点 :基于实时操作系统 ;基于嵌入式工业控 制计算机或专门设计的 CPU 板 ;程序固化在 DOC 或 Flash 等中。其数控功能基于实时操作系统平 台 ,采用软件数控技术实现 ,通过改变数控任务模块 的程序 ,就可以灵活配置、扩展数控系统 ,实现了软 件的开放性 ,同时也保护了投资。如何正确选择实 时操作系统 ,以及依据该操作系统如何对数控任务 模块合理划分以满足数控系统的多任务、实时控制 要求 ,就成为关键技术。 1 　RT2Linux 强实时性及多任务实现 嵌入式操作系统能实现软硬资源的分配、任务 调度 、控制协调并发活动、进程之间的通信等功能 , 是开发和运行嵌入式数控的平台。数控系统中位置 控制、插补等任务实现要求操作系统必须具有强实 时性 ;另外 ,多个数控任务在一段宏观的时间内要求 同步 ,这要求操作系统支持多任务调度和中断响应。 Linux 操作系统支持分时多任务 ,具有一定的 实时性 ,而且因为其开放源代码 ,功能可裁减 ,健壮 而且效率高 ,在嵌入式领域得到广泛的应用。但是 它的分时调度策略和内核线程的不可抢占性使其不 符合数控任务强实时性要求。对 Linux 强实时性改 造有 2 种方式 :第 1 ,直接修改 Linux 内核而具有强 实时性 ;第 2 ,重新编写一个简单的实时内核 ,和原 Linux 内核共同构成混合体系结构来实现。R T2 Linux 采用第 2 种方法实现强实时性。其原理为编 写一个实时内核作为系统核心 ,并将原 Linux 内核 　2007 年 第 36 卷 　　　　　　　　　 　　　　　石 油 矿 场 机 械 　第 11 期 第 58 页 　　　　 　　　　　　　OIL 　FIELD 　EQUIPMENT　　　　　　　　 　　　2007 ,36( 11) :58～60 　 作为新实时内核的一个具有最低优先级的任务运 行。R T2Linux 的实时内核负责实时任务调度、中 断处理等 ,所有原 Linux 内核中断请求都被实时内 核通过软件中断仿真的方式截获 ,记录后返回给 Linux