99元国产ARM平台+实时系统，给工业带来何种意义？

只看该作者 · 2023-5-3 23:49

为何工业应用需要“实时操作系统”

在工业应用场景中，从信号输入到任务处理的时间确定性一般都需要满足一定的要求，且越来越多的设备需要更低的任务延时和更小的抖动要求。例如，在一个机械臂进行加工时，如果控制指令的更新时间大于2ms，机械臂可能就无法在准确位置停下，从而降低了产品的加工精度。

实时操作系统最重要的特性，就是系统中的实时任务必须要在一个可预期的时间范围内得到执行。当一个高优先级任务被唤醒执行或主动执行时，它必须可立即抢占其他任务得到CPU的执行权，这段时间必须是可预期的。也就是说，实时操作系统必须保证它的实时任务在那段时间是确定性的。

哪些工业场景需要“实时操作系统"

一般而言，常见的工业控制、工业网关、轨道交通、能源电力等工业场合均需要实现任务的高确定性，因此他们都需要一个稳定可靠的“实时操作系统”。

“Linux-RT实时操作系统”为何盛行

Linux内核因开源、免费、功能完善等特性，一直以来在工业领域有非常广泛的应用。但由于Linux内核本身并不是一个实时操作系统，而是一个分时操作系统，因此在很多工业应用场景中并不能满足实时性要求。
Linux-RT则基于普通Linux内核打上了RT PREEMPT补丁，使用Linux内核成为硬实时操作系统。PREEMPT_RT补丁的关键是最小化不可抢占的内核代码量，同时最小化必须更改的代码量，以便提供这种附加的可抢占性。PREEMPT_RT补丁利用Linux内核的SMP功能来添加这种额外的抢占性，而不需要完整的内核重写。

Linux-RT既让普通Linux内核获得了的实时性，又能和普通Linux具有相同的开发生态系统，包括相同工具链、文件系统和安装方法，以及相同的POSIX API等。这让客户的应用程序只需将有实时性要求的任务设置为实时线程，无实现性要求的任务不需要任何改动，客户可用最小的开发工作量，就能使产品满足实时性要求。

Linux-RT满足了客户在产品开发中“既要又要”的刚需——既想让产品满足实时性要求，又想开发简单尽量沿用已有的开发功能，从而实现产品快速上市的期望，因此Linux-RT在工业应用中十分盛行。目前，TI、NXP、Xilinx、全志、瑞芯微等国内外知名工业处理器原厂，已经在其主流工业处理器中适配或正在适配Linux-RT实时操作系统，例如TI AM62x、AM335x等，全志T3、A40i、T113-i等。