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Diplomarbeit aus dem Jahr 1999 im Fachbereich Informatik - Sonstiges, Note: 1,0, Hochschule Fulda (Angewandte Informatik und Mathematik), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Einleitung:
Da der Einsatzbereich von Echtzeitsystemen in der Abteilung Elektroplanung sich im wesentlichen auf Prüfstände bezieht, ist es notwendig analoge Signale von Sensoren aufzunehmen und diese auszuwerten. Da die Architektur eines INTEL i386-System analoge Signale nicht verarbeiten kann und der Kernel 2.0.36 keine Treiber für entsprechende Meßkarten beinhaltet, entschied ich mich für eine in der Vergangenheit eingesetzte Meßkarte von der Firma Meilhaus. Hierzu ist es notwendig einen geeigneten Treiber zu entwickeln, da der Entwickler der Karte das Linux-System nicht unterstützt.
Gang der Untersuchung:
DOS- und Windows Treiber existieren im Sourcecode, was die Implementierung für LINUX erheblich vereinfachen dürfte. Aus vorab Informationen, die in der Mailingliste zum RTL-Projekt diskutiert wurden, weiß ich, daß es kein Problem ist, einen existierenden Linux-Treiber für den Echtzeitkernel zu modifizieren. Also besteht meine erste Aufgabe in der Implementierung eines Linux-Treibers für die Meßkarte ME300. Um die grundlegenden Zusammenhänge des Kernel und seiner Treiberschnittstellen zu verstehen, gebe ich einen kurzen Abriß in die Linux Kernel Programmierung. Hierbei soll besonders die einfache Erweiterung des Systems an eigene Ansprüche gezeigt werden.
Der nächste Schritt stellt das Vorstellen und Anwenden der Echtzeiterweiterungen des RTLinux dar. Hierfür werde ich den nicht echtzeitfähigen Treiber auf den RTLinux-Kernel portieren, um Messungen in {em Echtzeit} durchführen zu können.
Abschließend soll die Leistungsfähigkeit des Echtzeitbetriebssystems RTLinux mit Hilfe einiger Messungen im Mikrosekundenbereich belegt und bewertet werden. Eine Untersuchung auf verschiedenen Rechnerplattformen ist nicht Teil der Arbeit. Ebenso wenig ein Durchleuchten der internen Abhängigkeiten und Zusände des Betriebssystems.
Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
1.Einleitung1
1.1Motivation1
1.2Zielsetzung2
2.Echtzeit-Betriebssysteme3
2.1Anforderungen3
2.2Anwendungen5
3.Das Betriebssystem Linux7
3.1Allgemeines7
3.2Der Linux Kern8
3.3Das Treiberkonzept13
3.3.1Modularisierung des Kernel13
3.3.2Die Treiber Schnittstellen14
3.4Der Treiber - me30ORT20
4.Die Echtzeiterweiterung des RTLinux274.1Architektur27
4.2Installation28
4.3Task - Synchronisation29
4.4Realtime Scheduler - rt_sched.o29
4.5Realtime FIFO's - rt.-fifos.o31
4.6Shared Memory34
4.7Interprozeßkommunikation - rt-ipc.o36
4.7.1Allgemeines36
4.7.2Semaphore37
4.7.3Messagequeues37
5.Echtzeit unter RTLinux39
5.1Meßplattform39
5.2Maximale Interruptfrequenz41
5.3Interruptlatenzzeit41
5.4Zeit zum Taskwechsel44
5.5Zeiteinhaltung von periodischen Tasks45
6.Zusammenfassung49
ADie verwendeten System-Calls51
BHeaderdatei zum Module me30ORT.o55
CQuellcode zu den Meßreihen57
C.1Meßreihe 1- Interruptlatenzzeit57
C.2Meßreihe 2 - Zeit zum Taskwechsel60
C.3Meßreihe 3 - Genauigkeit der periodischen Task62
DQuellcode Teiber-ME30067
Da der Einsatzbereich von Echtzeitsystemen in der Abteilung Elektroplanung sich im wesentlichen auf Prüfstände bezieht, ist es notwendig analoge Signale von Sensoren aufzunehmen und diese auszuwerten. Da die Architektur eines INTEL i386-System analoge Signale nicht verarbeiten kann und der Kernel 2.0.36 keine Treiber für entsprechende Meßkarten beinhaltet, entschied ich mich für eine in der Vergangenheit eingesetzte Meßkarte von der Firma Meilhaus. Hierzu ist es notwendig einen geeigneten Treiber zu entwickeln, da der Entwickler der Karte das Linux-System nicht unterstützt.
Gang der Untersuchung:
DOS- und Windows Treiber existieren im Sourcecode, was die Implementierung für LINUX erheblich vereinfachen dürfte. Aus vorab Informationen, die in der Mailingliste zum RTL-Projekt diskutiert wurden, weiß ich, daß es kein Problem ist, einen existierenden Linux-Treiber für den Echtzeitkernel zu modifizieren. Also besteht meine erste Aufgabe in der Implementierung eines Linux-Treibers für die Meßkarte ME300. Um die grundlegenden Zusammenhänge des Kernel und seiner Treiberschnittstellen zu verstehen, gebe ich einen kurzen Abriß in die Linux Kernel Programmierung. Hierbei soll besonders die einfache Erweiterung des Systems an eigene Ansprüche gezeigt werden.
Der nächste Schritt stellt das Vorstellen und Anwenden der Echtzeiterweiterungen des RTLinux dar. Hierfür werde ich den nicht echtzeitfähigen Treiber auf den RTLinux-Kernel portieren, um Messungen in {em Echtzeit} durchführen zu können.
Abschließend soll die Leistungsfähigkeit des Echtzeitbetriebssystems RTLinux mit Hilfe einiger Messungen im Mikrosekundenbereich belegt und bewertet werden. Eine Untersuchung auf verschiedenen Rechnerplattformen ist nicht Teil der Arbeit. Ebenso wenig ein Durchleuchten der internen Abhängigkeiten und Zusände des Betriebssystems.
Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
1.Einleitung1
1.1Motivation1
1.2Zielsetzung2
2.Echtzeit-Betriebssysteme3
2.1Anforderungen3
2.2Anwendungen5
3.Das Betriebssystem Linux7
3.1Allgemeines7
3.2Der Linux Kern8
3.3Das Treiberkonzept13
3.3.1Modularisierung des Kernel13
3.3.2Die Treiber Schnittstellen14
3.4Der Treiber - me30ORT20
4.Die Echtzeiterweiterung des RTLinux274.1Architektur27
4.2Installation28
4.3Task - Synchronisation29
4.4Realtime Scheduler - rt_sched.o29
4.5Realtime FIFO's - rt.-fifos.o31
4.6Shared Memory34
4.7Interprozeßkommunikation - rt-ipc.o36
4.7.1Allgemeines36
4.7.2Semaphore37
4.7.3Messagequeues37
5.Echtzeit unter RTLinux39
5.1Meßplattform39
5.2Maximale Interruptfrequenz41
5.3Interruptlatenzzeit41
5.4Zeit zum Taskwechsel44
5.5Zeiteinhaltung von periodischen Tasks45
6.Zusammenfassung49
ADie verwendeten System-Calls51
BHeaderdatei zum Module me30ORT.o55
CQuellcode zu den Meßreihen57
C.1Meßreihe 1- Interruptlatenzzeit57
C.2Meßreihe 2 - Zeit zum Taskwechsel60
C.3Meßreihe 3 - Genauigkeit der periodischen Task62
DQuellcode Teiber-ME30067