基于RTLinux的软件无线电侦察预处理系统

，尤其是对于复杂数字信号处理算法的调试特别有效，是今后DSP开发领域发展的方向，但对开发者的软、硬件设计能力水平要求较高。

因此，DSP的开发对开发者的软、硬件设计能力水平都有很高的要求，如果要充分发挥DSP的优势，最好采用汇编语言进行软件开发，这样就会开发周期长，开发难度加大，并且DSP的软件可移植性比较差。由于DSP的指令都和它处理器芯片内部结构有关，每一代处理器的结构都有所不同，结构发生变化后，在其之上的软件也要发生很大的变化，如C64的内部硬件结构不同于C5X，所以C64的一些指令就不同于C5X，曾经熟悉C5X的技术人员不得不从头开始学起C64的指令，这就给编程人员带来了很大的不便，增加了开发的难度和周期。而且现在DSP芯片更新换代很快，技术人员很难跟上更换的步伐。这就降低了整个系统的灵活性，软件的可移植性差。

三、采用RTLinux的高速预处理方案

1.嵌入式系统

嵌入式系统被定义为：以应用为中心、以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，嵌入式处理器的功耗、体积、成本、可靠性、速度、处理能力、电磁兼容性等方面均受到应用要求的制约。在嵌入式系统下系统一般没有多少可用的内存，更没有可用的外存，操作系统就装在有限的存储器中如ROM或FLASH。嵌入式系统一般由一个很小的内核及一些可以根据需要定制的系统模块组成，所占空间很小，具有很高的灵活性。嵌入式处理器的应用软件是实现嵌入式系统功能的关键。软件要求固化存储，软件代码要求高质量、高可靠性，系统软件(OS)的高实时性是基本要求。

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