实时操作系统及其实时化方法技术方案

本发明专利技术公开了一种实时操作系统及其实时化方法，系统的处理器包括快速中断控制器和中断控制器，快速中断控制器和中断控制器可以对实时任务和非实时任务分别进行实时中断处理和非实时中断处理，并通过软件对实时中断处理和非实时中断处理的过程分别进行控制，实时中断处理的优先级高于非实时中断处理的优先级。将实时中断分配和处理程序与非实时中断处理程序分开，使得锁定缓存（Ｃａｃｈｅ）以确保中断响应的确定性的方法很容易被实现，从而可以进一步提高系统的实时中断响应时间。既能实现较好的实时性，又不增加处理器的额外开销，不影响系统的实时性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种操作系统，尤其涉及一种。技术背景由于控制系统对网络、无线、加密、总线等需求的增加，多数RT0S (real-time operating system,实时操作系统)仍然需要不断完善各种协议栈和应用。比如uC/OS-II 仅仅有实时调度的内核，文件系统、TCP/IP、 USB等协议栈都需要额外加载；Vxworks也没 有很好的GUI和实时文件系统的支持。现有技术中，人们通过将通用操作系统(例如Windows， Solaris, Linux)"改造" 为实时操作系统，在非实时性的操作系统之上，增加一个实时任务调度器。把Limix作为整 个实时系统中的最低优先级任务，以确保实时任务的确定性。比如RTLinux、 RTAI、 VenturCom的Windows NT实时扩展(Real-Time Extension, RTX)等。通常这些操作系统功 能强大，结构复杂，易于软件的二次开发，实用性强，并且提供了编程人员熟悉的标准 API。此外，这些操作系统也提供了一些对实时软件开发的支持。在对嵌入式系统进行开发时，由于嵌入式系统要求具备高可靠性，满足应用需求的可 剪裁性，以及比通用操作系统要求更高的实时性。实时化改造通常采用软件控制的方法， 在软件上，通过虚拟中断控制器模拟分时系统关闭中断的行为，以保证中断处理程序的实 时性。上述现有技术至少存在以下缺点关闭中断的操作频繁发生在中断处理程序，实时中断的响应较差，且增加了处理器的 额外开销，影响了系统的实时性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种既能实现较好的实时性，又不增加处理器的额外开销，不影 响系统的实时性的。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的本专利技术的实时操作系统，包括处理器，所述处理器包括快速中断控制器和中断控制器，所3述快速中断控制器进行实时中断处理并用于调度实时任务；所述中断控制器进行非实时中 断处理并用于调度非实时任务，且该系统对所述快速中断控制器和所述中断控制器分别进 行控制。本专利技术的上述的实时操作系统实时化的方法，对实时任务和非实时任务分别进行实时 中断处理和非实时中断处理，并对所述实时中断处理和所述非实时中断处理的过程分别进 行控制。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术所述的实时操作系统及其实时化方 法，由于处理器包括快速中断控制器和中断控制器，快速中断控制器和中断控制器可以对 实时任务和非实时任务分别进行实时中断处理和非实时中断处理，并可以对实时中断处理 和非实时中断处理的过程分别进行控制。既能实现较好的实时性，又不增加处理器的额外 开销，不影响系统的实时性。附图说明图l为本专利技术的实时操作系统的原理框图； 图2为本专利技术的实时操作系统实时化的原理框图。具体实施方式本专利技术的实时操作系统及其实时化的方法，其较佳的具体实施方式如图l所示，包括 处理器，处理器包括快速中断控制器和中断控制器，快速中断控制器进行实时中断处理并 用于调度实时任务；中断控制器进行非实时中断处理并用于调度非实时任务，且该系统对 快速中断控制器和所述中断控制器分别进行控制。快速中断控制器可以设有实时中断入口，可以通过该接口调度实时任务，并进行实时 中断处理；中断控制器可以设有非实时中断入口，可以通过该接口调度非实时任务并进行非实时 中断处理。该系统对快速中断控制器和中断控制器可以通过软件分别进行控制。处理器可以为嵌 入式处理器，其中，快速中断控制器优先级高于中断控制器。如图2所示，实时操作系统中可以包括实时系统内核和分时系统内核，快速中断控制 器进行实时中断处理，实时系统内核使用快速中断控制器调度实时任务；中断控制器进行 非实时中断处理，分时系统内核使用中断控制器调度非实时任务；分时系统内核还可以设 有实时接口，并通过该接口与实时系统内核连接。系统还可以包括共享内存，实时任务与非实时任务可以通过共享内存交互数据。 本专利技术可以对实时任务和非实时任务分别进行实时中断处理和非实时中断处理，并可以对实时中断处理和非实时中断处理的过程分别进行控制。实时中断处理的优先级可以高于非实时中断处理的优先级。本专利技术采用双中断入口的方法构建了混合调度操作系统。具体实施例的RTLinux-THIN ( Real-Time Linux with Two-level Hardware Interrupt)在硬件上，区分了实时中断和非实时中断的处理。处理器的快速中断控制器和 中断控制器可以被软件分别控制，且快速中断控制器具有更高的优先级(即非实时中断处 理的时候可以被快速中断打断)。因此，本专利技术中的RTLinux-THIN具有如下优点具有更好的实时性，它通过硬件抢占的方法，使得实时中断可以被最快速的处理。即 使分时系统中关闭了中断控制器，也不会影响实时中断的响应。因为，实时中断和非实时 中断有不同的中断入口，它们靠硬件区分，软件上没有额外的处理开销，所以，本专利技术对 运行在实时系统上的分时系统性能影响很小。现有技术中，通用分时系统(如Linux、 winCE)仅仅使用一个中断控制器管理系统 处理所有中断，而快速中断控制器作为保留资源没有使用，因此，本专利技术在实现实时中断 的时候，只需要添加对快速中断的处理程序便可，具有更强的可移植性。本专利技术中，实时中断分配和处理程序与非实时中断处理程序分开，使得锁定缓存 (Cache)以确保中断响应的确定性的方法很容易被实现。从而可以进一步提高系统的实时 中断响应时间。本专利技术利用了嵌入式处理器(如ARM)体系结构中的快速中断(FIQ)和普通中断 (IRQ)，把实时系统中的中断和分时系统(如Linux)的中断分别处理。这可以解决 RTAI(Realtime Application Interface)在嵌入式处理器上移植时候，因为不能屏蔽来自 Linux非实时内核的中断，而导致中断重入的问题。从而提高了系统的效率，縮短了中断的 响应时间。系统的调度器方法采用实时内核的基础上，把分时内核作为优先级最低的实时任务运 行。系统分为实时区和非实时区，系统的实时任务作为分时系统的内核模块被加载到内核 中运行。实时任务和非实时任务之间通过共享内存等方式进行交互数据，既能实现较好的 实时性，又不增加处理器的额外开销，不影响系统的实时性。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任 何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都 应涵盖在本专利技术的保护范围之内。权利要求1、一种实时操作系统，包括处理器，其特征在于，所述处理器包括快速中断控制器和中断控制器，所述快速中断控制器进行实时中断处理并用于调度实时任务；所述中断控制器进行非实时中断处理并用于调度非实时任务，且该系统对所述快速中断控制器和所述中断控制器分别进行控制。2、 根据权利要求l所述的实时操作系统，其特征在于，所述处理器为嵌入式处理器， 所述快速中断控制器优先级高于所述中断控制器。3、 根据权利要求2所述的实时操作系统，其特征在于，包括实时系统内核、分时系统 内核，所述实时任务通过快速中断控制器接受所述实时系统内核的调度；所述非实时任务 通过中断控制器接受所述分时系统内核的调度；所述分时系统内核设有实时接口，并通过 该接口与所述实时系统内核本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实时操作系统，包括处理器，其特征在于，所述处理器包括快速中断控制器和中断控制器，所述快速中断控制器进行实时中断处理并用于调度实时任务；所述中断控制器进行非实时中断处理并用于调度非实时任务，且该系统对所述快速中断控制器和所述中断控制器分别进行控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王田苗，刘淼，魏洪兴，陈友东，邵子立，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]