[发明专利]一种实时Linux操作系统

说明书

技术领域

本发明涉及嵌入式技术，特别是指一种实时Linux操作系统。

背景技术

实时操作系统(RTOS)是指当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统作出快速响应，并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统。因而，提供及时响应和高可靠性是其主要特点。实时操作系统有硬实时和软实时之分，硬实时要求在规定的时间内必须完成操作，这是在操作系统设计时保证的；软实时则只要按照任务的优先级，尽可能快地完成操作即可。我们通常使用的操作系统在经过一定改变之后就可以变成实时操作系统。

实时操作系统是保证在一定时间限制内完成特定功能的操作系统。例如，可以为确保生产线上的机器人能获取某个物体而设计一个操作系统。在“硬”实时操作系统中，如果不能在允许时间内完成使物体可达的计算，操作系统将因错误结束。在“软”实时操作系统中，生产线仍然能继续工作，但产品的输出会因产品不能在允许时间内到达而减慢，这使机器人有短暂的不生产现象。一些实时操作系统是为特定的应用设计的，另一些是通用的。一些通用目的的操作系统称自己为实时操作系统。但某种程度上，大部分通用目的的操作系统，如微软的Windows NT或IBM的OS/390有实时操作系统的特征。这就是说，即使一个操作系统不是严格的实时操作系统，它们也能解决一部分实时应用问题。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在如下问题：在各种应用到实时操作系统的场合，需要针对不同的用途编写与之对应的驱动、中间件以及其他程序，加重了开发工作量，不利于后期对系统的维护。

发明内容

本发明所提供的实时Linux操作系统，用于在各种应用到实时操作系统的场合中，为实际应用提供一个可以支持各种驱动，方便扩展，维护简单的运行平台，以及填补国内还未有一种能够商业化应用的实时操作系统的技术空白。

本发明的实施例提供一种实时Linux操作系统，

一种实时Linux操作系统，包括：VIRT实时虚拟层单元，位于计算机设备的硬件与操作系统之间，用于模拟计算机设备的硬件，在硬件与操作系统之间提供硬件接口，所述操作系统能够通过所述硬件接口实现与硬件之间的交互；其中，所述操作系统包括实时操作系统和非实时通用操作系统；并且，能够区分实时操作系统和非实时通用操作系统，并将所述非实时通用操作系统作为所述实时操作系统的一个非实时线程运行；截获所有的硬件中断，将实时中断发送给对应的硬件；实现与驱动程序之间的通信；VIRT实时内核单元，用于为实时任务提供运行环境，并赋予实时任务第一优先级，且该第一优先级总是高于非实时任务的第二优先级；以及提供应用接口，所述实时任务基于所述应用接口进行开发；Linux内核单元，用于实现通用Linux操作系统的进程调度、存储管理、虚拟文件系统、网络接口和进程通信功能，并为所述非实时任务提供运行环境。

上述操作系统中，VIRT实时虚拟层单元还包括：实时中断控制模块，用于截获硬件传来的硬件中断，所述硬件中断分为实时中断和Linux中断；当截获到所述实时中断时，将所述实时中断发送给对应的硬件；当截获到所述Linux中断时，判断Linux内核单元是否屏蔽该Linux中断，如果该Linux中断被屏蔽则忽略该Linux中断，否则交于所述Linux内核单元处理。

上述操作系统中，还包括：实时高精度时间控制模块，对于一个帧，在帧内包含按时序排列的预定数目个最小时钟周期，当所述实时任务为周期性实时任务时，在一个帧内找到位于不同时序处的最小时钟周期，在该最小时钟周期内触发对于该实时任务的处理。

上述操作系统中，还包括：进程调度策略模块，用于设置实时任务对应的实时进程的优先级，将该实时进程的优先级的权重设置为该实时进程的进程计数值加1000，使得所述实时进程比所有非实时进程的优先级高。

上述操作系统中，还包括：进程间通讯处理模块，用于在实时操作系统中的进程之间、VIRT实时内核单元与进程之间通过信号进行相互通信，所述信号是基于可移植操作系统接口标准的数据结构。

上述操作系统中，还包括：实时先入先出队列模块，用于创建一个先入先出队列缓冲区，该先入先出队列缓冲区能够被实时任务对应的实时进程，以及非实时任务对应的非实时进程访问；其中，所述非实时进程采用符合可移植操作系统接口标准的访问函数对该先入先出队列缓冲区进行访问；所述实时进程采用符合可移植操作系统接口标准的访问函数或者专有函数对所述先入先出队列缓冲区进行访问。