基于RTLinux的软件无线电侦察预处理系统

2.嵌入式实时Linux

许多嵌入式系统要求能预测、可限定响应时间地响应外界事件，也就是有实时性的要求。用于嵌入式场合的实时操作系统就是嵌入式实时操作系统，此类实时系统包括自动控制、数据采集和信号处理等系统。一般“实时”的含义是指对来自外界的事件必须在可预测的、相对短的时间段内得到响应。实时系统一般分为2种类型：软实时系统和硬实时系统。软实时系统指系统整体吞吐量大或者整体响应速度快，但是不能保证在规定的时间内完成规定的任务。硬实时系统指任务必须在规定的时间内正确的完成。

嵌入式实时系统有很多，这里只介绍实时Linux系统。Linux本身不是一个是真正的实时操作系统，通用的Linux操作系统有3个不利于实现实时性的弊端：中断封锁时间过长；非抢占式Linux内核；耗尽式、机会均等的进程调度策略。但是它已经有几个增加的选择可以给基于Linux的系统提供实时特性。其中，最常用的办法是双内核相结合，把一个通用操作系统作为一个任务运行在一个实时内核上。通用操作系统提供磁盘读写、网络及通讯、串/并口读写、系统初始化、内存管理等功能，而实时内核则处理实时事件的响应。双内核策略充分兼容标准的Linux，而又采用一种不干扰原Linux的方式来增加了实时功能。

RTLinux（RealTimeLinux）是一个嵌入式硬实时操作系统，RTLinux实现了一个小的实时核心，仅支持底层任务创建、中断服务例程的装入、底层任务通信队列、中断服务例程(ISR)和Linux进程。原来的非实时Linux核心作为一个可抢先的任务运行于这个小核心之上，优先级最低，随时会被高优先级任务抢占。用户可自行编写调度程序，它们可实现为可加载的核心模块；已实现的调度程序有：基于优先级的抢占式调度和EDF调度；基于优先级的调度使用“单调率算法”，它直接支持周期任务。RTLinux是硬实时系统，系统响应速度可达微秒级。

3.RTLinux预处理系统

我们采用RTLinuxv3.0来开发预处理系统。从资料上看，RTLinuxv3.0为某些嵌入式处理器提供低于10μm的中断响应时间（最差情况），为标准PC提供低于20μm的中断响应时间（最差情况）。为了进一步验证RTLinux是否满足项目实时性能的要求，我们对它的实时性能指标进行了测试。由于在项目中主要的技术指标是中断响应时间，我们采用并口中断的方法进行测试中断响应时间。在PII300MHz的PC机上做一个并口中断卡，每10μm中断一次，测试中断响应时间，结果如表1所示。从测试结果可以看出，RTLinux具有很好的实时性。

采用RTLinux的预处理系统还需要编写设备驱动程序。按照在Linux下编写驱动程序的规则编写，编写以下驱动程序：（１）对设备初始化和释放；（２）把数据从内核传到硬件和从硬件读取数据；（３）读取应用程序传递给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据；（４）检测和处理设备出现的错误。

如图3所示，在相应的硬件基础上，我们加载RTLinuxv3.0操作系统、设备驱动程序和预处理程序，就组成了一个预处理系统。在整个侦察系统的性能调试中，预处理部分经测试运行效果良好，并满足实时性要求。

四、结束语

嵌入式实时操作系统是源码开放、系统可裁减的，可以根据处理器的和硬件的类型进行配置，精简了内核，达到最简最优的系统，使系统具有很好的实时性。嵌入式实时Linux操作系统运行于高速的微处理器之上，随着微处理器的快速发展，处理速度几乎可以和DSP相媲美。作为操作系统，它使用户不需和硬件打交道，利用操作系统提供一些标准的接口，可用高级语言来编写程序，缩短软件开发周期，降低软件开发难度，并且大大提高了程序的可移植性和扩展性。所以用嵌入式实时Linux操作系统来代替DSP来实现预处理，可以大大提高系统的灵活性和软件的可移植性，便于系统的维护和升级换代。因此采用RTLinux预处理的软件无线电通信侦察系统具有很大的优越性。更为重要的是，Linux源码开放的，在该操作系统上开发的程序具有自主知识产权，保密性好，更适应于军用软件无线电通信侦察设备。