《即時控制軟體》第三周作業

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一、Xenomai的簡介

1.簡介

      Xenomai 是一種採用雙核心機制的Linux 核心的強即時擴充。優先順序高於Linux 核心，它負責處理系統的即時任務。Xenomai 無縫整合到Linux作業系統，從而無障礙所有的Linux軟體棧原始碼和更多的東西Xenomai 即時核心為開發強即時應用提供了豐富的功能， 主要包括即時線程調度與系統管理使用者空間即時任務支援中斷服務線程同步服務即時對象註冊服務和動態記憶體申請等。

     和典型的Linux即時方案( RTLinux和RTAI) 相比，Xenomai擁有自己的兩個特色: 一是支援完全的效能優異的使用者態下的即時性; 二是它相容常見的vxworks pSOS+ VRTX等成熟的即時作業系統的API，這為各類傳統即時作業系統的即時程式快速移植到新的平台上提供了便利，同時還提供了原生API和即時驅動模型( RTDM) 。

    

2. 結構 

      Xenomai項目起始於2001年。從2003年夏天起，Xenomai和RTAI有了兩年時間的合作，期間開發了廣為人知的RTAI/fusion項目分支。到2005年，Xenomai項目又重新獨立出來。而從2.0.0版本開始，Xenomai在硬體平台的移植就一直是基於Adeos構架來實現的。

      在基於ADEOS技術的Xenomai系統中，通常有A、B、C和D四種類型的互動。： 

 

1. A類互動是各個域和硬體裝置直接聯絡，包括訪問記憶體等; 
2. B類互動指當ADEOS接收到硬體中斷後，會根據中斷來對相應的域進行中斷服務; 
3. C類互動指當前域內的作業系統主動向ADEOS請求某些服務; 
4. D類互動是指ADEOS接收硬體產生的中斷和異常，同時也可以直接控制硬體

      Xenomai在ADEOS系統中的域優先順序要高於標準Linux域，每當中斷到來之後，ADEOS先調度Xenomai對該中斷進行處理執行中斷相應的即時任務，只有當Xenomai沒有即時任務和中斷需要處理的時候，ADEOS才會調度Linux運行，這就保證了Xenomai的中斷響應速度和即時任務不受Linux的影響，從而提供了即時系統的可確定性。

      Xenomai 還提供了使用者態下的任務的混合執行模式，即任務運行於主域時，任務是由Xenomai直接調度的，可以隨時搶佔標準Linux的非即時任務; 當任務運行於從域時，任務由標準Linux核心調度，任務切換的時間較長且不支援隨時搶佔，但可以應用Linux所有的系統調用 然而，由於某些具體任務具有優先順序繼承的 特 性，在 標 准Linux 進 行 內 核 調 用 時，標 准Linux中斷可能搶佔即時任務的調度權，對即時任務造成不必要的延時 對此，Xenomai 引進了中斷屏蔽機制，即在即時任務執行過程中，任何來自標準Linux核心的中斷都將被延遲處理 它支援的優先順序繼承的策略，可以防止它檢測到一個同步對象時發生優先順序的翻轉。     

      即時作業系統的即時性的一個評價指標是任務響應延遲，這其中一個就是中斷延遲時間 為了能從根本上解決中斷延遲時間過大的問題，ADEOS巧妙地通過一種虛擬中斷技術來有效地減少中斷服務時間和中斷指派時間，以此獲得更佳的任務回應時間 當產生一個硬中斷時，系統既不去查看中斷向量表，也不去執行相應的中斷服務程式，而是將事件直接記錄到一個事件表中，然後立即將CPU的控制權返回給作業系統 此過程僅需儲存中斷類比程式的寄存器，從而省去了在硬體服務中要儲存上下文環境的時間。

 

二、對於小組任務的看法

      對於一個軟體的開發包括很多的步驟，從最開始的需求分析入手，到系統架構，每一部分的編寫實現等，都需要每個人好好協作，發揮自己的特點與優勢，完成這個軟體。 
      對於二軸機械手的模擬，我對軌跡插補任務比較有興趣，這部分要求演算法的計算比較好，設計一個比較好的模型方便編程。我軟體編寫能力比較弱，但有比較好的邏輯思維能力和數學計算能力，因此在功能分析、演算法設計方面比較有興趣。

 

三、編程作業

      編程作業已上交於GITHUB。

 

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