為何工業應用需要“實時操作系統”

在工業應用場景中，從信號輸入到任務處理的時間確定性一般都需要滿足一定的要求，且越來越多的設備需要更低的任務延時和更小的抖動要求。例如，在一個機械臂進行加工時，如果控制指令的更新時間大于2ms，機械臂可能就無法在準確位置停下，從而降低了產品的加工精度。

實時操作系統最重要的特性，就是系統中的實時任務必須要在一個可預期的時間范圍內得到執行。當一個高優先級任務被喚醒執行或主動執行時，它必須可立即搶占其他任務得到CPU的執行權，這段時間必須是可預期的。也就是說，實時操作系統必須保證它的實時任務在那段時間是確定性的。

哪些工業場景需要“實時操作系統"

一般而言，常見的工業控制、工業網關、軌道交通、能源電力等工業場合均需要實現任務的高確定性，因此他們都需要一個穩定可靠的“實時操作系統”。

“Linux-RT實時操作系統”為何盛行

Linux內核因開源、免費、功能完善等特性，一直以來在工業領域有非常廣泛的應用。但由于Linux內核本身并不是一個實時操作系統，而是一個分時操作系統，因此在很多工業應用場景中并不能滿足實時性要求。

Linux-RT則基于普通Linux內核打上了RT PREEMPT補丁，使用Linux內核成為硬實時操作系統。PREEMPT_RT補丁的關鍵是最小化不可搶占的內核代碼量，同時最小化必須更改的代碼量，以便提供這種附加的可搶占性。PREEMPT_RT補丁利用Linux內核的SMP功能來添加這種額外的搶占性，而不需要完整的內核重寫。

Linux-RT既讓普通Linux內核獲得了的實時性，又能和普通Linux具有相同的開發生態系統，包括相同工具鏈、文件系統和安裝方法，以及相同的POSIX API等。這讓客戶的應用程序只需將有實時性要求的任務設置為實時線程，無實現性要求的任務不需要任何改動，客戶可用最小的開發工作量，就能使產品滿足實時性要求。

Linux-RT滿足了客戶在產品開發中“既要又要”的剛需——既想讓產品滿足實時性要求，又想開發簡單盡量沿用已有的開發功能，從而實現產品快速上市的期望，因此Linux-RT在工業應用中十分盛行。目前，TI、NXP、Xilinx、全志、瑞芯微等國內外知名工業處理器原廠，已經在其主流工業處理器中適配或正在適配Linux-RT實時操作系統，例如TI AM62x、AM335x等，全志T3、A40i、T113-i等。

全志國產平臺T113-i的Linux-RT實測數據

通過高性能ARM處理器平臺運行Linux-RT實時操作系統，可幫助研發工程師大幅提生系統開發效率，從而使客戶可完成產品的快速上市。

通過對創龍科技全志國產平臺T113-i（SOM-TL113工業核心板）的Linux-RT實時性數據進行測試，可看到Linux-RT內核與普通Linux內核相比，系統延時更加穩定，平均延時、最大延時更低，系統實時性更佳。

T113-iLinux-RT內核測試結果

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創龍科技SOM-TLT113工業核心板基于全志最新一代22nm國產工業處理器T113-i設計，雙核ARM-Cortex [email protected]。令人驚喜的是，如此高性能的工業核心板批量含稅僅99元起售，且國產化率100%。

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T113-i工業評估板資源框圖