實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)概述

　　實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）是指當(dāng)外界事件或數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí)，能夠接受并以足夠快的速度予以處理，其處理的結(jié)果又能在規(guī)定的時(shí)間之內(nèi)來控制生產(chǎn)過程或?qū)μ幚硐到y(tǒng)做出快速響應(yīng)，調(diào)度一切可利用的資源完成實(shí)時(shí)任務(wù)，并控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致運(yùn)行的操作系統(tǒng)。

　　實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是保證在一定時(shí)間限制內(nèi)完成特定功能的操作系統(tǒng)。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有硬實(shí)時(shí)和軟實(shí)時(shí)之分，硬實(shí)時(shí)要求在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)必須完成操作，這是在操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)保證的；軟實(shí)時(shí)則只要按照任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，盡可能快地完成操作即可。我們通常使用的操作系統(tǒng)在經(jīng)過一定改變之后就可以變成實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。

　　實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)

　　1）高精度計(jì)時(shí)系統(tǒng)

　　計(jì)時(shí)精度是影響實(shí)時(shí)性的一個(gè)重要因素。在實(shí)時(shí)應(yīng)用系統(tǒng)中，經(jīng)常需要精確確定實(shí)時(shí)地操作某個(gè)設(shè)備或執(zhí)行某個(gè)任務(wù)，或精確的計(jì)算一個(gè)時(shí)間函數(shù)。這些不僅依賴于一些硬件提供的時(shí)鐘精度，也依賴于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的高精度計(jì)時(shí)功能。

　　2）多級(jí)中斷機(jī)制

　　一個(gè)實(shí)時(shí)應(yīng)用系統(tǒng)通常需要處理多種外部信息或事件，但處理的緊迫程度有輕重緩急之分。有的必須立即作出反應(yīng)，有的則可以延后處理。因此，需要建立多級(jí)中斷嵌套處理機(jī)制，以確保對緊迫程度較高的實(shí)時(shí)事件進(jìn)行及時(shí)響應(yīng)和處理。

　　3）實(shí)時(shí)調(diào)度機(jī)制

　　實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)不僅要及時(shí)響應(yīng)實(shí)時(shí)事件中斷，同時(shí)也要及時(shí)調(diào)度運(yùn)行實(shí)時(shí)任務(wù)。但是，處理機(jī)調(diào)度并不能隨心所欲的進(jìn)行，因?yàn)樯婕暗絻蓚€(gè)進(jìn)程之間的切換，只能在確?！鞍踩袚Q”的時(shí)間點(diǎn)上進(jìn)行，實(shí)時(shí)調(diào)度機(jī)制包括兩個(gè)方面，一是在調(diào)度策略和算法上保證優(yōu)先調(diào)度實(shí)時(shí)任務(wù)；二是建立更多“安全切換”時(shí)間點(diǎn)，保證及時(shí)調(diào)度實(shí)時(shí)任務(wù)。

　　實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的組成

　　實(shí)時(shí)系統(tǒng)由軟件和硬件兩部分組成。軟件部分包括LabVIEW、RT引擎，以及LabVIEW項(xiàng)目和VI。硬件部分包括主機(jī)和RT終端。實(shí)時(shí)系統(tǒng)各個(gè)部分的介紹如下。

　　主機(jī)

　　主機(jī)是裝有LabVIEW和LabVIEW Real-Time模塊的計(jì)算機(jī)，在主機(jī)上開發(fā)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的VI。開發(fā)實(shí)時(shí)系統(tǒng)VI后，可將VI下載到RT終端上。主機(jī)上可運(yùn)行與RT終端交互的VI，作為用戶界面。

　　LabVIEW

　　用戶在主機(jī)上通過LabVIEW開發(fā)VI。Real-Time模塊擴(kuò)展了LabVIEW的功能，提供了創(chuàng)建、調(diào)試和部署確定性VI的額外工具。

　　LabVIEW項(xiàng)目

　　使用LabVIEW項(xiàng)目將LabVIEW文件和非LabVIEW文件組合，創(chuàng)建獨(dú)立的實(shí)時(shí)應(yīng)用程序，然后將VI和其它文件下載或部署到RT終端上。保存項(xiàng)目時(shí)，LabVIEW會(huì)創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目文件（.lvproj），其中包括對項(xiàng)目中文件的引用、配置信息、生成信息以及部署信息等。

　　RT引擎

　　RT引擎是在RT終端上運(yùn)行的LabVIEW。RT引擎運(yùn)行下載至RT終端的VI。RT引擎具有實(shí)時(shí)性，因?yàn)椋?/p>

　　RT引擎在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）上運(yùn)行，這保證了LabVIEW執(zhí)行系統(tǒng)和其它服務(wù)均為實(shí)時(shí)操作。

　　RT引擎在RT系列硬件上運(yùn)行。RT終端僅用于運(yùn)行RT應(yīng)用程序所需的VI和設(shè)備驅(qū)動(dòng)，避免其它應(yīng)用程序干擾RT VI的運(yùn)行。

　　RT終端不使用虛擬內(nèi)存，因?yàn)樘摂M內(nèi)存可能會(huì)造成不可預(yù)期的結(jié)果。

　　RT終端

　　RT終端指運(yùn)行RT引擎和VI的RT系列硬件。聯(lián)網(wǎng)RT系列設(shè)備是具有嵌入式處理器和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)用于用于RT引擎和VI。可使用單獨(dú)的主機(jī)通過以太網(wǎng)與聯(lián)網(wǎng)RT設(shè)備的控制VI進(jìn)行通信。聯(lián)網(wǎng)RT系列設(shè)備的范例如下：

　　NI RT系列PXI控制器－安裝在NI PXI機(jī)箱中的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，與機(jī)箱中的NI PXI模塊通信。可編寫VI，使用PXI機(jī)箱中所有PXI模塊、SCXI模塊和其它信號(hào)調(diào)理設(shè)備的I/O功能。RT引擎也支持RT系列PXI控制器的功能。關(guān)于RT引擎支持的特定網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能，請參考NI網(wǎng)站上的LabVIEW Real-Time支持頁。

　　NI CompactRIO系列－可重配置的控制和采集系統(tǒng)，高速可靠。

　　NI RT系列FP和cFP－運(yùn)行ETS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

　　NI 1450系列緊湊型視覺系統(tǒng)－易用的分布式實(shí)時(shí)圖像系統(tǒng)，通過IEEE 1394攝像頭采集、處理和顯示圖像。

　　臺(tái)式機(jī)RT終端－配置RT引擎的臺(tái)式機(jī)。關(guān)于將臺(tái)式計(jì)算機(jī)配置為聯(lián)網(wǎng)RT終端的詳細(xì)信息，請參考將臺(tái)式計(jì)算機(jī)作為RT終端與RT終端配合使用。

　　注： LabVIEW幫助中不包含硬件相關(guān)的信息。關(guān)于設(shè)備的詳細(xì)信息，請參考特定的設(shè)備文檔。

　　USB存儲(chǔ)設(shè)備

　　Real-Time模塊支持在RT終端上使用USB存儲(chǔ)設(shè)備，例如，閃存盤、USB硬盤。將外部USB存儲(chǔ)設(shè)備連接至RT終端的USB端口，然后通過RT終端運(yùn)行的VI訪問這些設(shè)備。

　　把閃存盤插入RT系統(tǒng)時(shí)，閃存盤會(huì)被自動(dòng)分配盤符U：。每個(gè)新增的驅(qū)動(dòng)器都會(huì)被分配一個(gè)盤符，盤符為下一個(gè)可用的字母。例如，V：、W：、X：，等等。