基于CORTEX-A8处理器的嵌入式数控系统实时平台的设计与实现

针对低端数控系统计算能力不足等特点.提出一种嵌入式数控系统的解决方案.本文详细介绍了嵌入式实时系统的实现方法,重点阐述了基于嵌入式实时系统的数控系统的实现.文章针对高性能嵌入式处理器,结合可适应多域的操作系统的实时化技术实现嵌入式实时系统,将数控系统集成到嵌入式实时操作系统中.最后针对实时系统的任务调度延迟和周期抖动以及数控系统的核心线程的执行时间进行测试.经实验验证,本文提供的嵌入式实时系统可以满足数控系统的要求,运行于实时嵌入式平台的数控系统可以满足实时加工的需求.     

μC/OS在龙芯处理器上的移植及性能分析

在以国产CPU龙芯2E为核心的PC104 Plus处理器模块上移植嵌入式实时操作系统μC/OS-II,对其实时性能进行评价。阐述处理器相关函数的编写及与PMON的整合等关键技术,讨论系统实时性能评价的一般方法,包括Rhealstone方法、进程分派延迟时间法和三维表示法等。在此基础上选择Rhealstone方法中的2个指标对整个系统的实时性能进行分析。实验结果表明,系统的实时性能可满足一般实时系统的需求。     

基于Lebesgue采样的动态反馈实时调度模型

提出一种基于Lebesgue采样方法和弹性调度算法的动态反馈实时调度模型。通过调整实时任务的执行速率,使软实时系统的系统负载始终保持在参考值以下。利用硬件看门狗技术在系统过载时产生中断,实现基于事件的Lebesgue采样。在实时操作系统RTAI中实现该调度模型,并对模型的暂态性能和稳态性能进行分析验证。实验结果表明,该模型不仅保持了系统的稳定性,还能显著降低调度算法的系统开销。     

Linux实时抢占补丁研究及实时性能测试

准确的量化数据可作为评测及选择实时Linux系统的参考依据。研究实时Linux系统中实时抢占补丁的关键特性,提出一种代码插桩的实时性能评测方法。在增加实时抢占补丁的Linux操作系统上加载运行测试程序,利用测试程序关键位置的代码探测段来获取运行系统中的重要信息,以完成实时性能的评测。对基于数控平台上该实时系统的中断响应时间和上下文切换时间等评测指标进行测试,结果表明,与标准Linux系统的评测指标相比,该系统的中断响应时间和上下文切换时间分别约减少10%和99%,达到了硬实时系统的要求,满足数控应用的实时需求。     

RTAI的实时性测试及在CNC控制器的应用

主要介绍RTAI的实时性测试及其在数控系统控制器的应用.RTAI优秀的实现构架为其实时性奠定良好的基础,在PC机 Linux-2.6.17 RTAI-3.5的平台中进行响应测试,结果表明RTAI的实时性能较好.基于RTAI的实时性能好,应用RTAI到数控系统控制器的实现中.该数控系统控制器的结构框图、硬件组成和软件框架在文中得到简要介绍.该控制器应用在本实验室开发的数控系统,工作效果良好.     

基于Windows CE.NET的数控系统实时性能测试与分析

Windows CE.NET自问世以来,得到了越来越广泛的应用.本文在对Windows CE.NET的特点、体系结构及实时性能进行综述的基础上,介绍了数控系统对实时性能的要求以及在基于Windows CE.NET的数控系统中控制实时任务的方法.然后,为了验证Windows CE.NET是否适合作为数控系统的开发平台,本文重点测试并分析了了基于Windows CE.NET数控系统的实时性能.     

实时多任务系统可调度性工程评估方法研究

在实时多任务系统中,偶发任务的不可预见性会对实时系统的可调度性造成影响,甚至导致实时系统崩溃;针对此问题研究了对实时多任务系统进行工程评估的方法,将偶发任务对实时系统的影响进行了充分考虑和分析,建立了任务调度的目标规划模型,定义了超时百分比;仿真结果和物理实验都表明,最坏情况(图1中第三种情况)下,如果实时系统的超时百分比小于35%,系统任务就可以在任务时限内完成,这说明该评估方法能够保证实时系统可调度.     

VxWorks5.5在龙芯2号处理器的移植和性能分析

通过分析VxWorks5.5启动流程,根据龙芯2号处理器的特征,提出BSP移植的基本思路,从中断管理、Cache库、地址空间的扩展、PCI库等方面给出了移植的关键解决方法,实现了VxWorks下图形模式下的PC控制台,通过为屏幕创建副本缓冲区和利用GPU的加速特性分别对PC控制台的滚屏性能进行显示优化,测试表明平均性能分别提升到约11.90倍和约166.67倍;最后从上下文切换和中断响应时间等两方面对BSP包的实时性能进行分析,试验表明基于龙芯2E的VxWorks系统可满足一般实时系统的需要,为嵌入式实时应用提供参考。     

电机动平衡过程中转子转速测试系统

根据动平衡过程中对转子转速测量的要求,介绍了一种采用PC机和霍尔元件对转速进行实时检测的计算机辅助测试方法.讨论了该系统的硬件组成结构和软件实现方法,并对系统的性能进行评估和分析.最后,在摩托车1 000～12 000 r/min的常用转速范围内,对系统的误差和稳定性进行了测试验证,结果表明:该测试系统完全能满足设计要求.     

基于Windows NT开放式数控系统实时扩展技术研究

对开放式数控发展概况和数控任务的实时要求进行了讨论,在分析WindowsNT的实时性能的基础上,对WindowsNT进行实时扩展的常见方法进行了论述,实现了一个基于嵌入代码方法的开放式数控实时核心,并对其实时性能进行了测试与分析。该实时核心能够满足数控系统实时要求。     

基于EDF调度策略的端到端实时系统可调度性分析算法

端到端实时任务调度模型可用于描述许多分布式实时系统.提出一种基于EDF调度策略的端到端实时任务调度模型,给出了端到端实时系统的可调度性判定条件,并提出其可调度性分析算法,该可调度性判定条件及可调度性分析算法适用于采用非连续工作型同步协议和连续工作型同步协议控制下的端到端实时系统.与固定优先级的端到端实时任务调度模型及其算法相比,基于EDF调度策略的端到端实时任务调度模型和算法更加简单和易于实现,仿真结果也表明具有较高的性能.     

基于内存数据库的电站实时系统的设计和实现

针对目前电站实时系统实时性较差,稳定性不好,可伸缩性太差等问题,对实时系统的核心--实时数据接口进行了分析和研究,开发了基于Windows COM 的实时数据接口组件,构建了较为成熟的电厂实时内存数据库,为构建高性能的实时数据平台起到借鉴作用.     

基于RTAI的数控系统跟踪调试模型的设计与实现

为了丰富数控系统的调试手段,本文在RTAI进程间通信和环形缓冲区技术的基础上,提出一种基于RTAI的数控系统实时任务跟踪调试模型.该模型实现了动态地对数控系统中的实时任务进行跟踪,获取有效的调试信息,并在进行跟踪时对实时任务的性能影响尽量小,而在不跟踪时对实时任务几乎没有性能影响.该模型已在我们开发的数控系统调试工具中得到实际应用.     

网络性能评估系统研究

为了及时了解网络运行状态,准确评估网络性能水平,保障网络应用获得较为理想性能,对网络实时性能监测系统的结构进行了研究;从数据采集、数据管理、数据分析、数据表示4个层次进行了分析,重点介绍了两个关键层次:数据采集层和数据分析层;在数据采集层,实现了基于主动测量与被动测量相结合的网络性能监测方法;在数据分析层,重点介绍延迟、可用带宽两个关键性能参数测量模型,采用相关分析法对监测数据进行分析处理;实验表明本系统达到了实时监测网络性能、分析评估网络性能水平的目的.     

一种实时数据库事务处理策略的应用

通过对实时事务特点的分析和对实时数据库中事务处理策略的研究,提出了一种把优先级分配策略与定时调度策略相结合的实时事务调度策略,并融合快照机制与优先级分配策略建立了一种新的基于乐观法的并发控制策略。将这种策略应用于一个实时系统的实时数据库,系统的性能和稳定性明显提高。实验结果表明所给出的新策略及方法的正确性和有效性。     

一种实时数据库事务处理策略的应用

通过对实时事务特点的分析和对实时数据库中事务处理策略的研究，提出了一种把优先级分配策略与定时调度策略相结合的实时事务调度策略，并融合快照机制与优先级分配策略建立了一种新的基于乐观法的并发控制策略。将这种策略应用于一个实时系统的实时数据库，系统的性能和稳定性明显提高。实验结果表明所给出的新策略及方法的正确性和有效性。     

运动控制中的调度抖动补偿方法的研究与应用

数控系统是一种典型的运动控制系统和实时应用,要求系统必须在事先设定好的时限内做出相应的响应.实时系统中存在的调度抖动会影响实时控制的精确度,抖动补偿是解决这一问题的重要手段.本文讨论了抖动的测试和补偿技术,针对当前数控系统的运动控制中任务的调度抖动的特点,提出了两种高效的抖动补偿方法,并对这两种方法的性能进行了对比分析;最后在我们开发的蓝天数控系统中对这两种补偿方法进行了实际应用,取得了较好的效果.     

一种基于服务质量的多媒体任务模型

实时调度算法研究一直是实时系统领域的热点和难点.近年来,发展快速的多媒体应用由于需要保证一定的服务质量而呈现实时需求.然而,多媒体应用的特点使得很难使用传统任务模型对其进行描述.本文提出了一种基于服务质量的多媒体任务模型,并给出了在该模型下计算系统QoS指标的算法.该模型将有助于多媒体实时系统的理论分析和调度算法研究.     

Linux在数控系统中的实时性改造

以通用PC为硬件平台、PC操作系统为软件平台开发基于PC的数控系统是当前数控系统的一个重要发展方向。目前,DOS和Windows是PC上的主流操作系统,但由于DOS实现功能的局限性和Windows非实时性的特点,本文提出了完全以实时应用为目标的RT-Linux解决方案。着重介绍了RT-Linux在数控系统中的实时控制实现原理,给出了基于RT-Linux的数控系统软件结构。并指出了该技术今后的发展方向。     

基于区域生长处理的视频运动车辆提取新方法

车辆提取在视频交通流量检测系统中是最重要、最关键的一环。提出一种基于区域生长算法的简单、快速的车辆提取方法。这种方法通过差分图像估计阴影灰度近似值,然后用该值作为参考值删除输入图像属于背景和阴影的像素,最后得到运动车辆图像。利用该方法进行了大量的实验,从实验结果来看,此方法具有较好的稳定性和有效性;从计算时间来看,该方法也能满足实时系统的需要。