實(shí)時域在設(shè)計上遵循實(shí)時操作系統(tǒng)的設(shè)計原則,即系統(tǒng)具有透明性、模塊化和可擴(kuò)展性。RT-Linux的實(shí)時內(nèi)核由一個核心部分和多個可選部分組成,核心部分只負(fù)責(zé)高速中斷處理,支持SMP操作且不會被底層同步或中斷例程延遲或重入。其它功能則由可動態(tài)加載的模塊擴(kuò)充。RT-Linux把不影響系統(tǒng)實(shí)時性的操作(即非實(shí)時域的操作)都留給了非實(shí)時的Linux系統(tǒng)完成。基于多任務(wù)環(huán)境的Linux為軟件開發(fā)提供了豐富的系統(tǒng)資源,如多種進(jìn)程間通訊機(jī)制,靈活的內(nèi)存管理機(jī)制。
嵌入式PLC的設(shè)計及實(shí)現(xiàn)
嵌入式PLC的模塊組成
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數(shù)控系統(tǒng)的PLC控制模塊實(shí)時性要求較高,因而必須在系統(tǒng)的實(shí)時域內(nèi)運(yùn)行。根據(jù)通用數(shù)控系統(tǒng)的PLC控制以及數(shù)控系統(tǒng)軟件模塊化設(shè)計的要求,將數(shù)控系統(tǒng)的PLC控制模塊作為RT-Linux系統(tǒng)的實(shí)時任務(wù)之一,其優(yōu)先級和調(diào)用周期取決于數(shù)控系統(tǒng)各任務(wù)的實(shí)時性要求以及控制要求的響應(yīng)時間。PLC控制模塊主要完成數(shù)控系統(tǒng)的邏輯控制,而被控制的輸入輸出也就是I/O的輸入輸出由PC機(jī)I/O接口卡輸入輸出模塊來完成,即完成數(shù)控系統(tǒng)的PLC控制需要兩個RT-Linux實(shí)時任務(wù),如圖3所示,這兩個任務(wù)分別為RT-Task1(以下稱“適配卡輸入輸出”)、RT-Task2(以下稱“PLC控制”)。
圖3是基于RT-Linux系統(tǒng)的嵌入式PLC實(shí)時任務(wù)關(guān)系圖,其中適配卡輸入輸出主要是完成數(shù)控系統(tǒng)的輸入輸出,即各軸位置控制命令的輸出、I/O的輸出、I/O輸入以及位置反饋輸入,它實(shí)際上是數(shù)控系統(tǒng)控制卡的設(shè)備驅(qū)動模塊,其優(yōu)先級在數(shù)控系統(tǒng)的各實(shí)時任務(wù)中為最高級。根據(jù)其硬件特征以及運(yùn)動控制要求,其響應(yīng)周期為100μs,響應(yīng)時鐘周期由PC機(jī)I/O接口卡上的硬件定時器產(chǎn)生。根據(jù)RT-Linux系統(tǒng)對硬件中斷的響應(yīng)機(jī)制,輸入輸出控制任務(wù)的實(shí)時性是可以保證的,這一點(diǎn)在我們的數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)得到驗(yàn)證。
圖3中PLC控制主要是完成數(shù)控系統(tǒng)的PLC控制功能,其任務(wù)優(yōu)先級低于適配卡輸入輸出,同時也低于數(shù)控系統(tǒng)的精插補(bǔ)實(shí)時任務(wù)和位置伺服實(shí)時任務(wù)。根據(jù)通用數(shù)控系統(tǒng)的PLC控制要求,確定其響應(yīng)周期為5ms,響應(yīng)周期由RT-Linux的軟件定時器產(chǎn)生,根據(jù)RT-Linux系統(tǒng)的實(shí)時多任務(wù)調(diào)度機(jī)制,PLC控制任務(wù)的實(shí)時性是可以保證的。在實(shí)際應(yīng)用中也得到驗(yàn)證。
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