基于RTLinux的实时控制系统

在编写实时程序时，应特别注意的是：实时任务运行在内核水平，是为了提供对计算机硬件的直接访问能力，为避免不确定的延迟，RTLinux给代码和数据分配固定的内存空间。实时任务不能使用Linux的系统调用及Linux中的程序与数据结构，否则难以保证数据的一致性。此外应控制实时程序的执行时间，编写程序时应注意包含与API函数对应的头文件。

内核程序中与RT-FIFO相关的函数有：

rtf_create()：创建RT-FIFO。

rtf_get():从RT-FIFO读数据。

rtf_put():向RT-FIFO写数据。

rtf_create_handler()：建立响应RT-FIFO变化的子程序。

内核程序中与实时任务线程相关的函数有：

pthread_create():创建实时任务对应的线程。

pthread_wait_np():将当前线程挂起，直至下一个周期线程。

pthread_makeperiodic_np()：设置线程的属性并启动线程。

pthread_suspend_np()：将本线程无限期挂起，即终止任务。

3.2 应用程序

Linux下应用程序gatect1_app工作流程见图4，其程序用Linux下的C语言开发。集中监控站和维护站的程序在Windows下用Visual C++开发。其中有几点要说明：

·RT-FIFO被Linux视为字符设备，因此可以通过调用open("/dev/rtf1",O_RDONLY)来获得rtf1的指针，rtf2的rtf3类似。获得指针后通过read和write函数实现对RT_FIFO的读写操作。

·程序中调用select函数检查RT_FIFO是否忙，以避免读RT_FIFO时出现阻塞现象。

·LCD显示模块MGLS-240128内置智能控制器，只需将待显示的数据送控制器的显示缓冲区就能实现显示功能，数据显示不会占用系统过多的时间。

    ·系统数据传输和维护通过网络数据库来实现。数据库采用客户端/服务器模块，将LCU、集中维护站设置为客户端，将集中监控站设置为服务器。本系统采用基于TCP/IP协议的MYSQL数据库为实现数据管理。MYSQL是一个多用户、多线程的SQL数据库服务器，由客户端/服务器结构来实现。它由一个服务器守护程序mysqld和不同的客户程序及库组成，使用TCP/IP把多个客户（LCU等）连接到一个服务器（集中监控站）上。在运行前应将主机名、IP地址等设备就绪，在LCU的应用程序gatectl_app中应包含MYSQL.h头文件，其中有MYSQL的API函数的具体实现。在用户空间，C语言程序通过这些API函数访问远程的数据库服务器。

·数据的预处理：为防止被干扰的数据上传到服务器，应用程序对数据进行滤波，再对数据进行分类。经过预处理后的数据才可以送数据缓冲区，通过API函数向数据库服务器上传。

4 应用效果

目前该系统正在试验室运行。从连续运转的情况看，控制实时性和可靠性均达到了设计要求，网络和数据库均运行正常，可见本设计思路是可行的。下一步将设放到工业现场进一步验证。RTLinux实现实时控制功能并与Linux有机结合，这一设计思路既满足了实时控制系统对响应的快速性、时间的精确性和控制的可预测性的要求，又充分发挥了Linux对网络和数据库的支持功能。将RTLinux