基于嵌入式Linux的儀器操作系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著測量技術(shù)的發(fā)展，更多的儀器需要安裝操作系統(tǒng)。目前儀器采用的操作系統(tǒng)主要有兩類：桌面計(jì)算機(jī)使用的操作系統(tǒng)和嵌入式操作系統(tǒng)。桌面使用的操作系統(tǒng)主要以Windows系列為主；嵌入式操作系統(tǒng)主要以商業(yè)嵌入式操作系統(tǒng)為主，如Vxworks、WindowCE等。它們都有較高的許可證使用費(fèi)用，極大地增加了產(chǎn)品的成本。Linux作為操作系統(tǒng)的后起之秀，以其開放源代碼、免費(fèi)、支持多種硬件平臺、模塊化設(shè)計(jì)、對網(wǎng)絡(luò)支持好等優(yōu)點(diǎn)，逐漸受到開發(fā)者的重視，現(xiàn)已

2、成為開發(fā)的熱點(diǎn)平臺。
　　 論文針對Linux在儀器這類嵌入式系統(tǒng)移植過程中的關(guān)鍵技術(shù)從理論方法到實(shí)際應(yīng)用等方面進(jìn)行了研究和解決。主要內(nèi)容有：內(nèi)核實(shí)時(shí)性增強(qiáng)、偏序的周期任務(wù)可調(diào)度性判定、嵌入式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、基于Linux系統(tǒng)的儀器網(wǎng)絡(luò)安全、基于嵌入式Linux的微波信號發(fā)生器的軟件設(shè)計(jì)、基于Linux系統(tǒng)的坐標(biāo)測量機(jī)對凸輪輪廓曲線的檢測等。主要成果有如下內(nèi)容：
　　 內(nèi)核實(shí)時(shí)性增強(qiáng)的研究。Linux系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能不足。多數(shù)儀

3、器的實(shí)時(shí)性要求并不強(qiáng)，屬于軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)。本文通過在內(nèi)核中增加搶占點(diǎn)的方法，實(shí)現(xiàn)了具有可剝奪性的新內(nèi)核，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試。結(jié)果表明：該方法有效地增強(qiáng)了內(nèi)核的實(shí)時(shí)性，拓寬了內(nèi)核的適用范圍，可以滿足一部分儀器的需要。
　　 偏序的周期任務(wù)可調(diào)度性判定。任務(wù)的可調(diào)度性不但與調(diào)度算法有關(guān)，還與任務(wù)集中優(yōu)先級的安排有關(guān)。對于靜態(tài)調(diào)度(如RMS)而言，開銷較小是它的優(yōu)點(diǎn)，但靈活性較差。動態(tài)調(diào)度(如EDF)開銷較大，但可調(diào)度性能優(yōu)于靜態(tài)調(diào)度。并通

4、過舉例來說明。目前多數(shù)嵌入式系統(tǒng)中采用仍是靜態(tài)調(diào)度。在測試系統(tǒng)中，大量存在著偏序的嚴(yán)周期任務(wù)和非周期任務(wù)，本文對此類任務(wù)間的可調(diào)度性提出了判定算法。
　　 嵌入式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究。本文用網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)靜態(tài)分配代替原系統(tǒng)中的動態(tài)分配以及通過虛擬內(nèi)存操作代替原來的內(nèi)核到用戶空間的拷貝等技術(shù)，在不影響網(wǎng)絡(luò)正常傳輸和編程模型的前提下，來提高Linux網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能，減少數(shù)據(jù)傳輸時(shí)內(nèi)存之間的拷貝，使其適應(yīng)儀器網(wǎng)絡(luò)化的需求。
　　 基于L

5、inux系統(tǒng)的儀器網(wǎng)絡(luò)安全的研究。本文從網(wǎng)絡(luò)儀器的訪問控制和審計(jì)兩方面入手，做了有益的探索。訪問控制可使非法用戶無法獲取網(wǎng)絡(luò)儀器的資源，同時(shí)防止未授權(quán)用戶獲得超出他權(quán)限的資源。網(wǎng)絡(luò)儀器的審計(jì)又可使使用者受到監(jiān)督，防止用戶耍賴。這兩種技術(shù)的實(shí)現(xiàn)都是基于Linux系統(tǒng)提供的LSM框架，并在此基礎(chǔ)上作了修改和創(chuàng)新，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了Linux系統(tǒng)審計(jì)的輕量化和可控化。文中還設(shè)計(jì)了一種基于網(wǎng)絡(luò)的3G信號發(fā)生器的框架結(jié)構(gòu)，在網(wǎng)絡(luò)儀器的應(yīng)用化方面做了一些探

6、索。
　　 實(shí)現(xiàn)Linux系統(tǒng)在微波信號發(fā)生器AV1486上的移植。內(nèi)容包括Av1486的編程模型、鍵盤驅(qū)動的實(shí)現(xiàn)、YTO驅(qū)動的實(shí)現(xiàn)、信號源點(diǎn)頻功能的實(shí)現(xiàn)、GUI的設(shè)計(jì)等，并進(jìn)行了測試和比較。
　　 基于Linux系統(tǒng)的坐標(biāo)測量機(jī)對凸輪輪廓曲線的檢測。本文提出了一種凸輪曲線的檢測方法，其中基圓圓心的確定和開關(guān)式球側(cè)頭的修正是重點(diǎn)。使用該方法，可以從凸輪任意位置開始檢測，僅測量一次凸輪輪廓，所有的測量數(shù)據(jù)均用于建立被測凸輪