DOCSLIB.ORG

Zpracujte Rozbor Vlastností Systémů Reálného Času a Operačních

Total Page：16

File Type：pdf, Size：1020Kb

Download full-text PDF Read full-text
Zpracujte Rozbor Vlastností Systémů Reálného Času a Operačních View metadata, citation and similar papers at core.ac.uk brought to you by CORE provided by DSpace at VSB Technical University of Ostrava VŠB – Technická univerzita Ostrava Fakulta strojní Katedra automatizační techniky a řízení Řízení v reálném čase v prostředí MS Windows pomocí IntervalZero RTX Real-Time Control in MS Windows by Means of IntervalZero RTX Student: Bc. Dušan Kurka Vedoucí diplomové práce: Ing. David Fojtík Ph.D. Ostrava 2009 Prohlášení studenta Prohlašuji, že jsem celou diplomovou práci včetně příloh vypracoval samostatně pod vedením vedoucího diplomové práce a uvedl jsem všechny použité podklady a literaturu. V Ostravě 23. 05. 2009 ……………………………….. Dušan Kurka Prohlašuji, že • byl jsem seznámen s tím, že na moji diplomovou práci se plně vztahuje zákon č. 121/2000 Sb. – autorský zákon, zejména §35 – užití díla v rámci občanských a náboženských obřadů, v rámci školních představení a užití díla školního a §60 – školní dílo. • beru na vědomí, že Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava (dále jen VŠB - TUO) má právo nevýdělečně ke své vnitřní potřebě diplomovou (bakalářskou) práci užít (§35 odst. 3). • souhlasím s tím, že jeden výtisk diplomové práce bude uložen v Ústřední knihovně VŠB - TUO k prezenčnímu nahlédnutí a jeden výtisk bude uložen u vedoucího diplomové práce. Souhlasím s tím, že údaje o diplomové práci budou zveřejněny v informačním systému VŠB - TUO. • bylo sjednáno, že s VŠB - TUO, v případě zájmu z její strany, uzavřu licenční smlouvu s oprávněním užít dílo v rozsahu §12 odst. 4 autorského zákona. • bylo sjednáno, že užít své dílo – diplomovou práci nebo poskytnout licenci k jejímu využití mohu jen se souhlasem VŠB - TUO, která je oprávněna v takovém případě ode mne požadovat přiměřený příspěvek na úhradu nákladů, které byly VŠB-TUO na vytvoření díla vynaloženy (až do jejich skutečné výše). • beru na vědomí, že odevzdáním své práce souhlasím se zveřejněním své práce podle zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a o změně a doplnění dalších zákonů (zákon o vysokých školách), ve znění pozdějších předpisů, bez ohledu na výsledek její obhajoby. V Ostravě 23. 05. 2009 ...…………………………….. Dušan Kurka Vrbka 33, 747 28 Štěpánkovice ANOTACE DIPLOMOVÉ PRÁCE KURKA, D. Řízení v reálném čase v prostředí MS Windows pomocí IntervalZero RTX. Ostrava: katedra automatizační techniky a řízení, Fakulta strojní VŠB-Technická univerzita Ostrava, 2009, 79 s. Diplomová práce, vedoucí Fojtík, D. Diplomová práce se zabývá metodikou tvorby aplikací pro doplněk reálného času RTX v operačním systému Microsoft Windows. V úvodu je srovnání operačních systémů reálného času s operačními systémy Microsoft Windows XP a Vista. Dále je popsán doplněk reálného času RTX, pro systém Microsoft Windows, od společnosti IntervalZero. V další části je popsán postup a tvorba programů pro doplněk RTX. První z nich je aplikace pro přenos dat na paralelním portu počítače, druhá aplikace ovládá a řídí model levitace feromagnetického předmětu v elektromagnetickém poli. Zdrojové kódy aplikací jsou přiloženy v příloze diplomové práce. ANNOTATION OF THESIS KURKA, D. Real-Time Control in MS Windows by Means of IntervalZero RTX. Ostrava: Department of Control Systems and Instrumentation, Faculty of Mechanical Engineering VŠB - Technical University of Ostrava, 2009, 79 p. Thesis, head: Fojtík, D. Thesis is dealing with methods for creating applications for real time extension RTX in the Microsoft Windows operating system. In the introduction, there is comparison between real time operation systems and the Microsoft Windows operating systems XP and Vista. In the next part IntervalZero RTX supplement, for Microsoft Windows operating system is described. The next part is describing a method how to create programs for RTX supplement. The first application is using LPT port of a computer to transfer data ; the second application is controlling a model of levitation of ferromagnetic subject in the electromagnetic field. The source codes of the applications are attached in the enclosure of the thesis. Řízení v reálném čase v prostředí MS Windows pomocí IntervalZero RTX Obsah diplomové práce 1. ÚVOD ................................................................................................................................ - 9 - 2. OPERAČNÍ SYSTÉM ..................................................................................................... - 10 - 2.1. ZÁKLADNÍ ÚKOLY OPERAČNÍHO SYSTÉMU ........................................................................... - 11 - 3. SYSTÉM REÁLNÉHO ČASU A OPERAČNÍ SYSTÉM REÁLNÉHO ČASU ................ - 13 - 3.1. SYSTÉMY REÁLNÉHO ČASU .................................................................................................. - 13 - 3.2. OPERAČNÍ SYSTÉMY REÁLNÉHO ČASU (RTOS).................................................................... - 13 - 3.3. HARD RTOS ........................................................................................................................ - 14 - 3.4. SOFT RTOS ......................................................................................................................... - 15 - 4. RTOS VS. MS WINDOWS XP/VISTA ............................................................................ - 16 - 4.1. WINDOWS XP/VISTA A SYSTÉM REÁLNÉHO ČASU ............................................................... - 16 - 4.2. VÝBĚR NEJZNÁMĚJŠÍCH OS REÁLNÉHO ČASU ...................................................................... - 16 - 5. INTERVALZERO RTX (REAL-TIME EXTENSION) ....................................................... - 20 - 5.1. NASTAVENÍ VLASTNOSTÍ RTX V OPERAČNÍM SYSTÉMU WINDOWS: .................................... - 22 - 5.2. VÝVOJOVÉ NÁSTROJE RTX ................................................................................................. - 24 - 5.3. DOPLŇKY SUBSYSTÉMU RTX .............................................................................................. - 26 - 5.4. TVORBA OVLADAČŮ PROSTŘEDNICTVÍM TECHNOLOGIE RTX .............................................. - 32 - 5.5. VYTVOŘENÍ REAL-TIME (RT) PROGRAMU ........................................................................... - 32 - 5.6. PŘIDÁNÍ ZAŘÍZENÍ POD SPRÁVU RTX .................................................................................. - 32 - 6. ÚLOHA DEMONSTRUJÍCÍ SCHOPNOSTI DOPLŇKU RTX ........................................ - 34 - 6.1. PŘENOS DAT PŘES PARALELNÍ PORT (LPT) V PROSTŘEDÍ MS WINDOWS ............................. - 37 - 6.2. PŘENOS DAT PŘES LPT V PROSTŘEDÍ RTX .......................................................................... - 38 - 6.3. DÍLČÍ VÝSLEDKY DEMONSTRAČNÍ ÚLOHY ........................................................................... - 39 - 7. MULTIFUNKČNÍ MĚŘICÍ KARTY .................................................................................. - 43 - 7.1. MULTIFUNKČNÍ MĚŘÍCÍ PC KARTA PCA 7228 AS ............................................................... - 43 - 7.2. MULTIFUNKČNÍ MĚŘÍCÍ PC KARTA PCA 7428 AS ............................................................... - 44 - 8. ŘÍZENÍ MODELU LEVITACE POMOCÍ DOPLŇKU RTX .............................................. - 45 - 8.1. TECHNICKÝ POPIS MODELU LEVITACE ................................................................................. - 45 - 8.2. MATEMATICKÝ MODEL LEVITACE ....................................................................................... - 48 - 8.3. REGULÁTOR ŘÍZENÍ ............................................................................................................. - 49 - 8.4. APLIKACE ŘÍDICÍ MODEL LEVITACE ..................................................................................... - 51 - 9. ZHODNOCENÍ ................................................................................................................ - 56 - PŘÍLOHA A. ÚPRAVY PŘI ČTENÍ A ZÁPISE NA STANDARDNÍ PARALELNÍ PORT ... - 59 - PŘÍLOHA B. PŘIDÁNÍ ZAŘÍZENÍ POD SPRÁVU RTX ..................................................... - 60 - PŘÍLOHA E. ZDROJOVÉ SOUBORY K PROGRAMŮM LPT .......................................... - 72 - PŘÍLOHA F. ZDROJOVÉ SOUBORY PRO PROGRAM LEVITACE ................................ - 76 - PŘÍLOHA G. SPOUŠTĚCÍ RUTINA MĚŘÍCÍ KARTY ........................................................ - 80 - PŘÍLOHA H. TECHNICKÉ PARAMETRY KARET PCA – 7228AS A PCA – 7428AS ..... - 81 - - 6 - Řízení v reálném čase v prostředí MS Windows pomocí IntervalZero RTX Seznam použitých symbolů A/D - analogově číslicový převodník API - aplikační programové rozhraní (Application Programming Interface) D/A - číslicově analogový převodník DCX - modul doplňku RTX pro vzájemnou výměnu dat v reálném čase (Data Control and Exchange) DLL - dynamicky vázaná knihovna (Dynamic-Link Library) FIFO - typ datové fronty, položky se zpracovávají podle pořadí jejich vzniku (First In First Out) HAL - hardwarová abstrakční vrstva oddělující hardware od zbytku operačního systému jednotným softwarovým rozhraním (Hardware Abstraction Layer) I/O - vstup/výstup (Input/Output) IPC - jakýkoli způsob přenosu dat mezi procesy běžící v samostatném adresním prostoru (Inter-Process Communication) IRQ - požadavek na přerušení (Interupt ReQuest) IST - vlákno obsluhy přerušení (Interrupt Service Thread) MS Windows - počítačový operační systém vyráběný společností Microsoft NT - označení technologie architektury operačních systémů MS Windows zcela oproštěné od MS DOSu (New Technology) OS - operační systém PC - osobní počítač (Personal Computer) PID - proporcionálně integračně derivační
Load more

Recommended publications
  • Installation Manual for Simulation Versions of Servoworks CNC Products
    Installation Manual for Simulation Versions of ServoWorks CNC Products Revision 1.41 © 2009 Soft Servo Systems, Inc. INSTALLATION MANUAL FOR SIMULATION VERSIONS OF SERVOWORKS CNC PRODUCTS Warnings Warning The product described herein has the potential – through misuse, inattention, or lack of understanding – to create conditions that could result in personal injury, damage to equipment, or damage to the product(s) described herein. Machinery in motion and high-power, high-current servo drives can be dangerous; potentially hazardous situations such as runaway motors could result in death; burning or other serious personal injury to personnel; damage to equipment or machinery; or economic loss if procedures aren’t followed properly. Soft Servo Systems, Inc. assumes no liability for any personal injury, property damage, losses or claims arising from misapplication of its products. In no event shall Soft Servo Systems, Inc. or its suppliers be liable to you or any other person for any incidental collateral, special or consequential damages to machines or products, including without limitation, property damage, damages for loss of profits, loss of customers, loss of goodwill, work stoppage, data loss, computer failure or malfunction claims by any party other than you, or any and all similar damages or loss even if Soft Servo Systems, Inc., its suppliers, or its agent has been advised of the possibility of such damages. It is therefore necessary for any and all personnel involved in the installation, maintenance, or use of these products to thoroughly read this manual and related manuals and understand their contents. Soft Servo Systems, Inc. stands ready to answer any questions or clarify any confusion related to these products in as timely a manner as possible.
    [Show full text]
  • Siemens SIMATIC Winac
    CustomerSuccess Siemens SIMATIC WinAC RTX Customer Overview Based in Germany and employing more than 450,000 people, Siemens is one of the world's largest electrical engineering and electronics companies. Founded more than 150 years ago, Siemens has influenced a wide range of industries including information and communications, automation and control, power, transportation, medical, and lighting. Siemens manufactures and sells a wide variety of Programmable Logic Controllers (PLCs). These PLCs are designed to meet the needs of all applications, ranges, and connectivity requirements. Even with this extensive family of products, Siemens still recognizes the need for PC-based solutions outside of the traditional PLC paradigm. The Challenge The IntervalZero Solution PCs running automation software are increasingly being RTX not only delivered hard real-time capability, but also used for applications that typically cannot be handled made the software transition much easier. The extensive by the traditional PLC. While standard operating library that comes with RTX allowed for a smooth port systems are fine for some, in a manufacturing from the Windows environment to the RTX environment. environment where a specific action must take place RTX provided Siemens with a solution that was every two milliseconds without fail, a one-millisecond practically off-the-shelf; there was little to change of delay due to a non-real-time OS will ruin the entire run. the existing code. Further, automation and control functions demand very In researching its options for delivering hard, real-time deterministic performance since there can be problems Siemens considered using VxWorks, Linux RT, and if the control system is not as fast as the process.
    [Show full text]
  • Intervalzero RTX – Самое Доступное И Бюджетное Средство Для Добавления В OC Windows Функционала Операционной Системы Жесткого Реального Времени
    IntervalZero RTX – самое доступное и бюджетное средство для добавления в OC Windows функционала операционной системы жесткого реального времени. RTX дополняет и интегрируется с Windows, не изменяя ее модулей или поведения, и позволяет получить подсистему реального времени, работающую совместно с Windows без применения дополнительного аппаратного обеспечения и специальных ОСРВ. Полноценный функционал ОСРВ Решение, позволяющее стартовать проект в кратчайшее время RTX работает даже при «синем экране смерти» Windows Симметричное параллельное выполнение задач реального времени Поддержка многопроцессорных и многоядерных систем Cовместимость с Microsoft Windows 7, Vista, 2000, XP Embedded, Embedded Standard 7, Server Поддержка пакета Microsoft Visual Studio для полноценной разработки Независимый от Windows стек TCP/IP реального времени, совместимый с WinSock Очень простая прямая работа с аппаратурой – не сложнее, чем в DOS Основые характеристики: • Надёжное высокопроизводительное расширение операционной системы реального времени для Windows в Ring 0. • Симметричное параллельное выполнение задач реального Расширение реального времени для Windows времени (SMP). • Средство управления распределением нагрузки по ядрам. Расширение IntervalZero RTX – программное средство, предназначенное для добав- • Поддержка устройств всех стандартных Microsoft ления функциональности «жёсткого» реального времени в системы под управлением HAL, включая соответствующие спецификации ACPI операционных систем Microsoft Windows. Программный продукт RTX был с успехом контроллеров
    [Show full text]
  • IZ Pitney Bowes
    CustomerSuccess Pitney Bowes – Flexible Productivity Series™ Inserting System RTX Customer Overview Pitney Bowes started off as a small postage meter company in 1920 and has since become an international business communications corporation. Organizations use Pitney Bowes to more effectively manage staff and workloads, predict statement delivery, and enhance operational security. In particular, Pitney Bowes offers world-class process expertise that helps customers reduce mail and document costs. The Challenge it into the envelope. Pitney Bowes wanted to eliminate Although the Internet has become the premier personal the need for dual computers while keeping their and business communications medium, it has not customer’s costs low, and they needed a robust, eliminated physical mail. Pitney Bowes saw a need for dependable real-time operating system to make the more intelligent, less expensive automated mail inserting insertion process work properly. machines that would enable companies to send large quantities of mail efficiently, as well as help the The IntervalZero Solution companies leverage their mail for new marketing Pitney Bowes thought it had found a real-time product and customer service goals. that would work for them, but they soon discovered the As Michael Critelli, the CEO of Pitney Bowes, said in product and its development tools were no longer USA Today, “We call the billamonthly appointment with supported. As a result, the product could not support the customer. You know they're going to open it. That's the latest computing hardware and features such as the time to include inserts or put messages directly on MMX and hyper-threading, which Pitney Bowes desired the bill or refer customers to a Web site.
    [Show full text]
  • About Intervalzero
    About IntervalZero IntervalZero continues a 27-year tradition of developing and delivering innovative software solutions for Embedded computing markets – a tradition that began with the development of Embedded technology expertise that paved the way for Microsoft’s first Embedded operating system. The company’s name, IntervalZero, highlights its intense focus on Embedded technology and on delivering the real-time and instant-on solutions that have been embraced by thousands of customers worldwide, including Boeing, Siemens, Honda and Raytheon. IntervalZero’s history - first as VenturCom, later as Ardence, and most recently as a division of Citrix Systems, Inc. - goes back nearly three decades and includes a number of Embedded technology ‘firsts’: the development of RTX, the first real-time Windows offering; and ReadyOn, the first instant-on solution for Windows. Today, IntervalZero has three core product offerings: · RTX delivers real-time capability for direct control of embedded hardware and relies on Microsoft Windows to deliver the world-class Windows user experience. · ETS is the smallest-footprint, stand-alone, real-time operating system (RTOS) that supports the Win32 API. · Select enables multi-purpose device functionality on a single operating system as well as instant on/off capability that minimizes boot time and ends long shutdowns Citrix Systems, Inc., the global leader in application delivery infrastructure, which acquired Ardence’s Enterprise and Embedded software businesses in January 2007, is an investor in IntervalZero. Founded in 1980 as VenturCom, IntervalZero is headquartered in Waltham, MA, and operates across North America, Europe and Asia. More information can be found at www.IntervalZero.com. .
    [Show full text]
  • Suppressing Jitter by Isolating Bare-Metal Tasks Within a General
    Suppressing Jitter by Isolating Bare-Metal Tasks within a General-Purpose OS on x86 NUMA Systems Dämpfung des Jitters durch Isolation von Bare-Metal Tasks in Standardbetriebssystemen auf der x86 NUMA-Architektur Von der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Ingenieurwissenschaften genehmigte Dissertation vorgelegt von Diplom-Ingenieur Georg Wassen aus Leverkusen Berichter: Prof. Dr. rer. nat. Rainer Leupers Prof. Dr.-Ing. Stefan Kowalewski 22. Juni 2016 Diese Diessertation ist auf den Internetseiten der Hochschulbibliothek online verfügbar. ii Bildungsgang 1985 – 1989 Gemeinschaftsgrundschule im Kirchfeld, Leverkusen-Lützenkirchen. 1989 – 1998 Werner-Heisenberg-Schule, städtisches Gymnasium Leverkusen. 1999 – 2007 Diplomstudium Elektrotechnik und Informationstechnik, Studienrich- tung Informations- und Kommunikationstechnik. RWTH Aachen University. 2008 – 2015 Promotionsstudium Fakultät für Elektrotechnik und Informations- technik. RWTH Aachen University. iii Abstract Today, multi-processor systems have become commonplace in the computer market from High Performance Computing down to small embedded systems. This shift of paradigm comes at the cost of adapting the software for concurrent execution. Besides correctness, real-time systems have the additional requirement of predictable timing, especially to reliably meet deadlines. This predictability is particularly hard to implement and verify on multi-processor
    [Show full text]