?嵌入式系統(tǒng)在配電自動(dòng)化中的應(yīng)用

一、 國內(nèi)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的現(xiàn)狀和前景
1、 國內(nèi)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的現(xiàn)狀
長期以來，我國電力部門重發(fā)電，輕用電的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，將主要精力放在大電網(wǎng)、大機(jī)組上，對配電網(wǎng)用電質(zhì)量及可靠性關(guān)心不夠，忽視了配電網(wǎng)的重要性和特殊性，使配電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展受到嚴(yán)重的影響，造成了配電網(wǎng)供電可靠性差、設(shè)備落后、不安全的因素較多等狀況。
近幾年來，隨著我國輸電網(wǎng)自動(dòng)化程度的提高，地、縣調(diào)系統(tǒng)及無人值守變電站的綜合自動(dòng)化程度也隨之迅速發(fā)展與提高。隨之而來的是大家對配電網(wǎng)的重要性有了新的認(rèn)識(shí)，意識(shí)到了加快配電網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展，是提高配電網(wǎng)供電可靠性的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2、 國內(nèi)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的前景
電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化是當(dāng)前電網(wǎng)建設(shè)和熱點(diǎn)，無論是大型、中小型城市都是把電網(wǎng)建設(shè)改造及自動(dòng)化的實(shí)施列為工作重點(diǎn)，投入大量的資金和人力，其目的都是為了擴(kuò)大供電能力，提高供電可靠性，優(yōu)化電力服務(wù)。
現(xiàn)代化社會(huì)要求充足、可靠、優(yōu)質(zhì)的電能供應(yīng)。隨著城市化的進(jìn)程和現(xiàn)代化大城市的出現(xiàn)，配電系統(tǒng)的重要性與日懼增?，F(xiàn)在，發(fā)達(dá)國家近半數(shù)的電力投資用于配電系統(tǒng)?，F(xiàn)代化大都市供電負(fù)荷密度大、供電方式復(fù)雜、可靠性耍求高，以及供電負(fù)荷不斷增加、供電網(wǎng)升格快，因此，現(xiàn)代化大都市的配電系統(tǒng)運(yùn)行、調(diào)度、控制和維護(hù)都需要十分復(fù)雜的技術(shù)。

3、 與終端相關(guān)的要求
實(shí)現(xiàn)"三遙"功能的FTU，基本的遙測、遙控、遙信功能實(shí)際上就是對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、預(yù)處理和遠(yuǎn)傳，并且接收、處理和執(zhí)行由遠(yuǎn)端調(diào)度中心下發(fā)的調(diào)度命令。其中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)主要是遙測和遙信數(shù)據(jù)，其中包括各段母線和各條出線的電流、電壓、有功功率和無功功率，FTU并要對所采集量進(jìn)行數(shù)字濾波、整理、暫存和傳送等功能，對于遙信量還要求采集各路開關(guān)的的狀態(tài)和對所采集信號進(jìn)行比較、暫存和傳送等功能，并且要隨時(shí)接收調(diào)度端下發(fā)的遙控命令，并根據(jù)命令內(nèi)容調(diào)用有關(guān)的數(shù)據(jù)，通知相關(guān)的控制單元執(zhí)行遙控動(dòng)作。
由于城市發(fā)展速度越來越快，基于配電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)也要進(jìn)一步加快腳步，并且要適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的要求。為了提高供電的可靠性和更優(yōu)質(zhì)、安全的服務(wù)，不但系統(tǒng)規(guī)劃和軟件要做好，對終端設(shè)備的要求就更加高了。由于采集的數(shù)據(jù)量大而多，并且進(jìn)行較為復(fù)雜的處理，還要在短時(shí)間內(nèi)傳送，所以對于設(shè)備來說，其數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、可靠性是很重要的，并且還需要傳送通道的可靠和傳送速率相配合才能更加有效。

二、 電子技術(shù)的發(fā)展和嵌入式硬件的優(yōu)勢和應(yīng)用前景
40年代末發(fā)明晶體管，60年代初發(fā)明集成電路，自此近半個(gè)世紀(jì)微電子技術(shù)取得了驚人的發(fā)展，推動(dòng)了一大批信息科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，帶動(dòng)了物理學(xué)、材料科學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)等一系列學(xué)科，改變了人類生產(chǎn)和生活方式，名副其實(shí)地已成為現(xiàn)代社會(huì)的重要技術(shù)支柱之一。
當(dāng)前，超大規(guī)模集成電路的芯片集成度已達(dá)到108元件/芯片（動(dòng)態(tài)存貯器DRAM達(dá)到每片64兆位～256兆位），商品化的高性能微處理器工作頻率達(dá)到275兆赫，芯片加工特征線寬達(dá)到深半微米（如 0.25微米）；廠商們已著眼于吉位（1000兆位）DRAM的開發(fā)，競相發(fā)展功能更強(qiáng)、速度更快的微處理器芯片；在研究上合格的0.1微米MOS器件已研制成功，加工特征線寬已達(dá)幾十納米。
可以預(yù)期，到21世紀(jì)微電子技術(shù)仍將沿著原來的發(fā)展途徑（即按Scalingdown原則）繼續(xù)高速發(fā)展，集成度更高、工作速度更快、功能更強(qiáng)、功耗更低，但價(jià)格即大幅度降低的各種微電子產(chǎn)品將不斷涌現(xiàn)。與此同時(shí)，隨著器件尺寸減小到幾十納米范圍，MOS器件的正常開關(guān)工作將因電子波動(dòng)性體現(xiàn)而受到限制，簡單的schaling down原理將達(dá)到極限，人們也普遍地預(yù)期，到21世紀(jì)，基于某些新原理而工作的器件將"取代"傳統(tǒng)器件，而使微電子技術(shù)面目一新，它可導(dǎo)致迄今尚難于意料的更大的進(jìn)展。
嵌入式硬件是基于微處理器的計(jì)算硬件，通常安裝在單獨(dú)的電路板上來運(yùn)行特定的軟件程序。嵌入式的設(shè)備通常用來構(gòu)建大的系統(tǒng)的部分構(gòu)件。嵌入式設(shè)備使用來控制設(shè)備和外設(shè)，例如：I/O端口，網(wǎng)卡和屏幕控制器等。今天的嵌入式設(shè)備應(yīng)用很廣，從洗衣機(jī)到手持電腦。這些設(shè)備必須具有實(shí)時(shí)性--就是這些設(shè)備必須在一定的時(shí)間內(nèi)（不超過應(yīng)用程序所允許的范圍）對外部事件做出響應(yīng)。 同時(shí)也可以處理持續(xù)的信息流。

三、 嵌入式操作系統(tǒng)及其應(yīng)用
1、嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)及發(fā)展
在1970年左右就出現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)的概念，那時(shí)候的嵌入式系統(tǒng)很多都不采用操作系統(tǒng)，它們多數(shù)只是為了實(shí)現(xiàn)某個(gè)控制功能，使用一個(gè)簡單的循環(huán)控制對外界的控制請求來進(jìn)行處理。當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)越來越復(fù)雜、利用的范圍越來越廣泛的時(shí)候，每添加一項(xiàng)新的功能，都可能需要從頭開始設(shè)計(jì)。沒有操作系統(tǒng)已成為一個(gè)最大的缺點(diǎn)了。
在整個(gè)80年代，嵌入式系統(tǒng)靜悄悄地統(tǒng)治著微處理器時(shí)代，并把微處理器帶入了我們個(gè)人和職業(yè)生活的每一個(gè)角落。
隨著二十年的技術(shù)變革，出現(xiàn)了很多種不同的嵌入式系統(tǒng)，以前存在的一些嵌入式操作系統(tǒng)也有了新的變革，其中尤其以VxWorks、WinCE、VRTX及近年來越來越多人注意的的嵌入式Linux為代表。他們的出現(xiàn)可以適應(yīng)不同層次需求，不同價(jià)格需求的各種行業(yè)。在當(dāng)前數(shù)字信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的后PC（Post-PC）時(shí)代，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地滲透到科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、軍事技術(shù)、各類產(chǎn)業(yè)和商業(yè)文化藝術(shù)以及人們的日常生活等方方面面中。隨著國內(nèi)外各種嵌入式產(chǎn)品的進(jìn)一步開發(fā)和推廣，嵌入式技術(shù)越來越和人們的生活緊密結(jié)合。

2、嵌入式系統(tǒng)及實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的概念
嵌入式系統(tǒng)是指操作系統(tǒng)和功能軟件集成于計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之中。簡單的說就是系統(tǒng)的應(yīng)用軟件與系統(tǒng)的硬件一體化，類似與BIOS的工作方式。具有軟件代碼小，高度自動(dòng)化，響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。特別適合于要求實(shí)時(shí)的和多任務(wù)的體系。嵌入式系統(tǒng)為控制、監(jiān)視或輔助設(shè)備、機(jī)器或甚至工廠運(yùn)作的裝置。
實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)（Real Time Operating System）是根據(jù)操作系統(tǒng)的工作特性而言的。實(shí)時(shí)是指物理進(jìn)程的真實(shí)時(shí)間。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是指具有實(shí)時(shí)性，能支持實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)工作的操作系統(tǒng)。首要任務(wù)是調(diào)度一切可利用的資源完成實(shí)時(shí)控制任務(wù)，其次才著眼于提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用效率，重要特點(diǎn)是要滿足對時(shí)間的限制和要求。
實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在多媒體通信、在線事務(wù)處理、生產(chǎn)過程控制、交通控制、通信系統(tǒng)、武器制導(dǎo)等各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，因而越來越引起人們的重視。實(shí)時(shí)系統(tǒng)應(yīng)用的范圍很廣，按照實(shí)時(shí)系統(tǒng)在應(yīng)用中的形態(tài)特征可劃分為兩種應(yīng)用：嵌入式應(yīng)用和非嵌入式應(yīng)用。所謂嵌入式應(yīng)用，即指實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)本身作為一個(gè)大系統(tǒng)的一個(gè)部件而內(nèi)置到該系統(tǒng)中的應(yīng)用形式。內(nèi)置這種計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)功能非常強(qiáng)大，具有反應(yīng)速度快、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。

3、幾種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的介紹
l VxWorks--美國WindRiver公司開發(fā)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)
1、 系統(tǒng)簡介
VxWorks是一個(gè)運(yùn)行在目標(biāo)機(jī)上的高性能、可裁減的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。它以其良好的可靠性和卓越的實(shí)時(shí)性被廣泛地應(yīng)用在通信、軍事、航空和航天等高精尖技術(shù)及實(shí)時(shí)性要求極高的領(lǐng)域中?？梢娖鋵?shí)時(shí)性能非常好，并且只占用很小的存儲(chǔ)空間，可高度裁減，從而保證了系統(tǒng)能以較高效率運(yùn)行。目前，VxWorks已經(jīng)成為實(shí)時(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和軍用標(biāo)準(zhǔn)，大量軟硬件廠家都提供基于VxWorks的擴(kuò)展組件，因此，VxWorks可以在各種CPU硬件平臺(tái)上提供統(tǒng)一的接口和一致的運(yùn)行特征，可以以很小的工作量將原有的代碼移植到其他不同的處理器上。市場占有率相當(dāng)高，但是其價(jià)格也非常昂貴。
VxWorks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)包括微內(nèi)核wind、高級的網(wǎng)絡(luò)支持、強(qiáng)有力的文件系統(tǒng)和I/O管理、C++和其他標(biāo)準(zhǔn)支持等核心功能。這些核心功能還可以與WindRiver公司的其他產(chǎn)品以及320個(gè)WindRiver公司的合作伙伴的產(chǎn)品聯(lián)合使用。

2、 核心--Wind
VxWorks的微內(nèi)核Wind是一個(gè)具有較高性能的、標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核，其特點(diǎn)是：快速多任務(wù)切換、搶占式任務(wù)調(diào)度、任務(wù)間通信手段多樣化等。該內(nèi)核具有任務(wù)間切換時(shí)間短，中斷延遲小，網(wǎng)絡(luò)流量大等特點(diǎn)，與其他嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)相比有一定的優(yōu)勢。
它包括任務(wù)調(diào)度（采用優(yōu)先級強(qiáng)占方式），任務(wù)間的同步和進(jìn)程間通信機(jī)制以及中斷處理、看門狗和內(nèi)核管理機(jī)制。它的多任務(wù)環(huán)境允許實(shí)時(shí)應(yīng)用程序以一套獨(dú)立任務(wù)的方式構(gòu)筑，每個(gè)任務(wù)擁有獨(dú)立的執(zhí)行線程和它自己的一套系統(tǒng)資源。進(jìn)程間通信機(jī)子使得這些任務(wù)的行為能夠同步和協(xié)調(diào)進(jìn)行。
Wind使用中斷驅(qū)動(dòng)和優(yōu)先級方式，縮短了上下文轉(zhuǎn)換的時(shí)間開銷和中斷的時(shí)延。在VxWorks中，任何例程都可以啟動(dòng)為一個(gè)單獨(dú)的任務(wù)，擁有它自己的上下文和堆棧。還有一些其他的任務(wù)機(jī)制可以使任務(wù)掛起、繼續(xù)、刪除、延時(shí)或改變優(yōu)先級。
Wind提供信號量作為任務(wù)間同步和互斥的機(jī)制。在Wind中有幾種類型的信號量，它們分別針對不同的應(yīng)用需求：二進(jìn)制信號量、計(jì)數(shù)信號量、互斥信號量和POSIX信號量。所有的這些信號量都是快速和高效的，它們除了被應(yīng)用在開發(fā)設(shè)計(jì)過程中外，還被廣泛地應(yīng)用在VxWorks高層應(yīng)用系統(tǒng)中。對于進(jìn)程間通信，Wind也提供了諸如消息隊(duì)列、管道、套接字和信號等機(jī)制。

3、 系統(tǒng)特點(diǎn)
VxWorks系統(tǒng)具有較好的可剪裁的能力；支持應(yīng)用程序的動(dòng)態(tài)鏈接和動(dòng)態(tài)下載，使開發(fā)者省去了每次調(diào)試都將應(yīng)用程序與操作系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行鏈接和下載的步驟，縮短了編輯/調(diào)試的周期；具有較好的兼容性。
任務(wù)管理包括：無數(shù)多個(gè)任務(wù)，256個(gè)優(yōu)先級；具有優(yōu)先級排隊(duì)和時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度；上下文切換；二進(jìn)制、計(jì)數(shù)、有優(yōu)先級繼承特性的互斥信號燈；POSIX管道、記數(shù)信號量、消息隊(duì)列、信號和調(diào)度；共享內(nèi)存(shared memory)；動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理；系統(tǒng)時(shí)鐘和計(jì)時(shí)工具等方面。
網(wǎng)絡(luò)支持包括：TCP、IP、UDP、標(biāo)準(zhǔn)Berkeley 套接口、SNTP、FTP等常用協(xié)議。
I/O和文件系統(tǒng)：POSIX 異步I/O和目錄管理、SCSI 支持、兼容MS-DOS文件系統(tǒng)、PCMCIA支持。
目標(biāo)機(jī)開發(fā)特性：完全兼容ANSI C和C++的異常處理和模板支持；目標(biāo)機(jī)shell上的交互式C解釋器；符號調(diào)試和反匯編；強(qiáng)大的性能監(jiān)視功能；動(dòng)態(tài)連接裝載、可以從ROM、本地磁盤或通過網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)；通過以太網(wǎng)、串行線、ICE或ROM仿真器的系統(tǒng)級調(diào)試。

l Vrtx--Microtec Research出品
1、 簡介
VRTX是一款"老牌"的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，在國際RTOS市場中占有率居前五名。VRTX具有一組模塊化的編程界面和工具，具有可向上兼容編程接口和面向?qū)ο箝_發(fā)的支持。VRTX的特點(diǎn)包括易于載入定制硬件、文件系統(tǒng)支持、ANSI/POSIX接口。VRTX還支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
高可靠性的VRTX內(nèi)核唯一通過 FAA RTCA/DO-178B-A認(rèn)證，具有高性能，短延遲，高可靠等特點(diǎn) 。VRTX 依托客戶-服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)調(diào)試模式的Spectra 開發(fā)平臺(tái)，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的XRAY 多任務(wù)調(diào)試器以及Microtec 優(yōu)化C/C++技術(shù)，向用戶提供了業(yè)界唯一無須組合第三方工具的RTOS開發(fā)系統(tǒng)。

2、 主要特點(diǎn)
VRTX使用搶先算法和基本優(yōu)先級調(diào)度表法來管理多任務(wù)。你可以在創(chuàng)建任務(wù)時(shí)給每個(gè)任務(wù)分配一個(gè)優(yōu)先級，也可以在執(zhí)行時(shí)動(dòng)態(tài)修改。當(dāng)同時(shí)有不止一個(gè)任務(wù)就緒，VRTX選擇高優(yōu)先級別任務(wù)，另外當(dāng)執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用就緒一個(gè)任務(wù)后，VRTX檢查該任務(wù)優(yōu)先級，以確保高優(yōu)先級的任務(wù)正在執(zhí)行。VRTX允許你動(dòng)態(tài)地創(chuàng)建、刪除、恢復(fù)和掛起任務(wù)。當(dāng)在系統(tǒng)中有多個(gè)相同優(yōu)先級的任務(wù)時(shí)，你可以通過給相同優(yōu)先級的任務(wù)分配時(shí)間片的方法以阻止某任務(wù)占用所有的執(zhí)行時(shí)間來獨(dú)占CPU。當(dāng)你開放時(shí)間片時(shí)，按照系統(tǒng)定義的周期采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法執(zhí)行相同優(yōu)先級的任務(wù)。
VRTX是確定性的，它支持多任務(wù)系統(tǒng)而不犧牲性能。VRTX的性能獨(dú)立于許多系統(tǒng)變量。例如隊(duì)列郵箱、中斷和任務(wù)進(jìn)程調(diào)度占用的時(shí)間。實(shí)際上是固定的固定消耗算法保證了可預(yù)測的調(diào)度進(jìn)程。
VRTX為應(yīng)用程序提供了一個(gè)服務(wù)集。它支持一個(gè)可應(yīng)答聽完全的實(shí)時(shí)應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)VRTX x86/rm 的服務(wù)包括：任務(wù)服務(wù)任務(wù)服務(wù)、任務(wù)間同步和通訊、內(nèi)存管理、實(shí)時(shí)時(shí)鐘服務(wù)、字符I/O 服務(wù)、中斷管理服務(wù)。
可以用80x86的軟中斷，而不用過程或函數(shù)調(diào)用來引用VRTX服務(wù)。這樣就不必連接一個(gè)應(yīng)用程序到VRTX。C語言與VRTX的接口通過簡單的約定了VRTX編譯參數(shù)的庫例程來實(shí)現(xiàn)。

l WinCE--軟實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)
Windows CE是面向小內(nèi)存32位移動(dòng)智能連接設(shè)備而開發(fā)的模塊化實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)。Windows CE將Windows兼容性和應(yīng)用程序服務(wù)與多CPU結(jié)構(gòu)支持和內(nèi)建網(wǎng)絡(luò)通信選項(xiàng)相結(jié)合，為創(chuàng)建多種類型產(chǎn)品的努力提供了一個(gè)功能豐富的可伸縮開放式基礎(chǔ)。Windows CE可為消費(fèi)者電子設(shè)備、Web終端、Internet訪問應(yīng)用設(shè)備、專用工業(yè)控制器、移動(dòng)數(shù)據(jù)獲取手持設(shè)備及嵌入式通信設(shè)備提供軟件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。這個(gè)高度模塊化的系統(tǒng)平臺(tái)可使開發(fā)商以靈活而可靠的方式創(chuàng)建出新一代具備較低內(nèi)存占用水平的32位移動(dòng)設(shè)備，從而，實(shí)現(xiàn)Windows與Internet之間的無縫化集成。
Windows CE操作系統(tǒng)的核心全部是由C語言開發(fā)的，操作系統(tǒng)本身還包含許多由各個(gè)廠家用C和匯編語言開發(fā)的驅(qū)動(dòng)程序。其內(nèi)核提供內(nèi)存管理、搶先多任務(wù)和中斷處理功能。內(nèi)核的上面是圖形用戶界面GUI和桌面應(yīng)用程序。在GUI內(nèi)部運(yùn)行著所有的應(yīng)用程序，而且多個(gè)應(yīng)用程序可以同時(shí)運(yùn)行。
Windows CE是專門為體積小、資源要求低、便攜式的機(jī)器而設(shè)計(jì)的，主要應(yīng)用與掌上型、手持式PC。所以，其系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能不是很好，只是屬于軟實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。

l RT-Linux--硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，穩(wěn)定
1、 簡介
RT-Linux是由NMT（新墨西哥科技大學(xué)）最早開發(fā)的硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。截至目前為止，RT-Linux已成功地應(yīng)用于從航天飛機(jī)的空間數(shù)據(jù)采集、科學(xué)儀器測控到電影特技圖像處理等廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。RT-Linux開發(fā)者并沒有針對實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特性重寫Linux的內(nèi)核，這樣做工作量會(huì)非常大，而且要保證兼容性也非常困難。為此，RT-Linux提供了一個(gè)精巧的實(shí)時(shí)內(nèi)核，并把標(biāo)準(zhǔn)的Linux核心作為實(shí)時(shí)核心的一個(gè)進(jìn)程同用戶的實(shí)時(shí)進(jìn)程一起調(diào)度，這樣做的好處是對Linux的改動(dòng)量最小，充分利用了Linux平臺(tái)下現(xiàn)有的豐富的軟件資源。
在國際市場上，RT-Linux (RTL:Original和RTL:BSD)是一款由FSMLabs公司開發(fā)、推廣以及支持的快速、高效的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，它運(yùn)行在Linux或者NetBSD之上。RT-Linux的專利技術(shù)提供高度的實(shí)時(shí)性能，開發(fā)人員可以利用RT-Linux提供的特性，方便地構(gòu)建一個(gè)高性能的RT-Linux實(shí)時(shí)組件，以微秒級的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)在Linux系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和Web服務(wù)器之間建立連接。RT-Linux分為兩個(gè)商用支持版本：開放版 (GPL)和專業(yè)版 (二進(jìn)制形式發(fā)布)。專業(yè)版支持更多的硬件體系結(jié)構(gòu)，以及包括開放版中沒有的性能和特征。

2、 內(nèi)核
RT-Linux在標(biāo)準(zhǔn)Linux的基礎(chǔ)上加載一個(gè)精巧的實(shí)時(shí)內(nèi)核，使不是real time工作的Linux成為一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。在RT-Linux中的實(shí)時(shí)工作（realtime task）其實(shí)并不是一個(gè)Linux的進(jìn)程，而是一個(gè)Linux的可加載式核心模塊。RT-Linux部分支持POSIX.1b標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)小的實(shí)時(shí)核心，僅支持底層任務(wù)創(chuàng)建、中斷服務(wù)例程的裝入 、底層任務(wù)通信隊(duì)列、中斷服務(wù)例程(ISR)和Linux進(jìn)程。原來的非實(shí)時(shí)Linux核心作為一 個(gè)可搶先的任務(wù)運(yùn)行于這個(gè)小核心之上，所有的任務(wù)都在核心地址空間運(yùn)行。它不同于 微內(nèi)核和大型內(nèi)核，屬于實(shí)時(shí)EXE (realtime executive)體系結(jié)構(gòu)。其可靠性和可維護(hù)性對電信服務(wù)系統(tǒng)來說都不夠理想。
RT-Linux有兩個(gè)域：一個(gè)是實(shí)時(shí)域，一個(gè)是非實(shí)時(shí)域。實(shí)時(shí)域中的函數(shù)可以滿足自身的實(shí)時(shí)要求， 但是這些函數(shù)必須簡單，因?yàn)榭晒┧鼈兪褂玫馁Y源是有限的。另一方面，非實(shí)時(shí)功能模塊有許多可用的資源，但是不能有任何實(shí)時(shí)要求。 RT Linux提供了兩個(gè)域之間進(jìn)行通訊的工具。設(shè)計(jì)者將R- Linux設(shè)計(jì)為可搶先執(zhí)行，它將中斷分為兩組：由RT Linux控制的可搶先中斷和由Linux 控制的不可搶先中斷。Linux中斷不能中斷核心的運(yùn)行，RT-Linux中斷則可以根據(jù)需要中斷核心的運(yùn)行。
POSIX是為保證UNIX系統(tǒng)的兼容和可移植性而建立的國際標(biāo)準(zhǔn)，在POSIX1.b中，規(guī)定 了一些 實(shí)時(shí)特性，Linux中已開始實(shí)現(xiàn)這些特性，但由于Linux內(nèi)核的不可搶先性（nonpreemtable）， 無法在標(biāo)準(zhǔn)的Linux環(huán)境下實(shí)現(xiàn)真正的實(shí)時(shí)應(yīng)用。而RT-Linux用巧妙的技術(shù)解決了此問題 。RTLinux實(shí)現(xiàn)了一個(gè)高效的可搶先的實(shí)時(shí)調(diào)度核心，并把Linux作為此核心的一個(gè)優(yōu) 先級最 低的進(jìn)程運(yùn)行，用戶可以編寫自己的實(shí)時(shí)進(jìn)程，和標(biāo)準(zhǔn)Linux共同運(yùn)行。 為了達(dá)到中斷的實(shí)時(shí)響應(yīng)，RT-Linux接收所有中斷，然后傳給Linux內(nèi)核處理，因此當(dāng)Linux 內(nèi)核屏蔽中斷時(shí)，不影響中斷的處理，據(jù)測試，在Pentium 120的PC上，Linux中斷延遲是 20 uS左右。
KURT和RT-Linux都在系統(tǒng)時(shí)間片的細(xì)化方面作了較大的修改，主要采用的是動(dòng)態(tài)切分時(shí)間片的方法，對于實(shí)時(shí)線程，就把時(shí)間片切得盡量小，對于非實(shí)時(shí)線程，就把時(shí)間片切得大些，這樣就最大程度上保證了原系統(tǒng)的正常運(yùn)行?，F(xiàn)在KURT和RT-Linux都可以達(dá)到10us的控制精度。

3、 系統(tǒng)特點(diǎn)
RT-Linux的設(shè)計(jì)者們在操作系統(tǒng)的底層實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡單的實(shí)時(shí)核心，而Linux本身將作為一個(gè)具有最低優(yōu)先級的任務(wù)在核心中運(yùn)行，它在任意時(shí)刻都可以被高優(yōu)先級任務(wù)搶先。 從嚴(yán)格意義上講，RT-Linux只是Linux的某種變種，它提供實(shí)時(shí)應(yīng)用程序所需的控制功能，這使得RT- Linux成為Linux 的一個(gè)新版本。RT-Linux幾乎完全依賴Linux來提供所需的服務(wù)，而它自身只提供任務(wù)創(chuàng)建、中斷服務(wù)例程的安裝、任務(wù)間通訊的排隊(duì)、ISR及Linux 進(jìn)程。
RT-Linux（實(shí)時(shí)擴(kuò)展的 Linux 系統(tǒng)）里含有時(shí)間緊要的函數(shù)可以用中斷管理器來精確控制中斷處理，從而很好地確保了關(guān)鍵性中斷可以在需要時(shí)得到執(zhí)行。這種方法的硬度主要取決于 CPU 中斷結(jié)構(gòu)和環(huán)境轉(zhuǎn)換的硬件支持。這種方法可以滿足廣泛范圍內(nèi)的實(shí)時(shí)要求。即使沒有實(shí)時(shí)擴(kuò)展，Linux 也能很好地處理多個(gè)事件流。
RT-Linux在操作系統(tǒng)之下實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡單的實(shí)時(shí)核心，Linux本身作為一個(gè)可搶占的任務(wù)在核內(nèi)運(yùn)行，優(yōu)先級最低，隨時(shí)會(huì)被高優(yōu)先級任務(wù)搶占。用戶可自行編寫調(diào)度程序，它們可實(shí)現(xiàn)為可加載的核心模塊；已實(shí)現(xiàn)的調(diào)度程序有：基于優(yōu)先級的搶占式調(diào)度和EDF調(diào)度； 基于優(yōu)先級的調(diào)度使用"單調(diào)率算法"，它直接支持周期任務(wù)。
用戶可得到UNIX的全部開發(fā)工具，可使用市場上便宜又常見的硬件。程序源代碼全部公開，任何人都可以修改源代碼并在GNU通用公共許可證下發(fā)行修改后的源代碼。

四、 基于RTOS的配電監(jiān)控終端FTU

參考文獻(xiàn)：
《電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化的 應(yīng)用現(xiàn)狀及展望》----河南尉氏縣供電局(銀海電力)
《VxWorks操作系統(tǒng)指南》

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總結(jié)

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