[发明专利]基于实时Linux平台的玻璃磨削加工设备控制方法

说明书

本发明提供了基于实时Linux平台的玻璃磨削加工设备控制方法，包括Linux系统平台与嵌入式实时内核，实时内核建立次优先级别的进程作为Linux内核的运行基础，通过地址空间共享与虚拟中断开关的控制建立起由用户态、内核态、中断态三层体系：当控制玻璃磨削加工设备实现设备功能时，系统由用户态切换进入内核态；当中断到达时，从中断注入点执行虚拟异常向量以触发切换到中断态，实时内核将虚拟异常向量拷贝至中断点处，通过虚拟中断开关判断是否为实时性中断，如果是则由实时内核进入中断处理后返回内核态，否则由实时内核将该中断退回至内核态中断处理；在返回内核态时，直接使用中断点所保存的现场；当处理完毕中断之后，系统由内核态切换进入用户态。

技术领域

本发明涉及玻璃磨削加工设备的数控系统。

背景技术

近些年来，随着计算机数字控制技术的发展，数控技术已经广泛应用于工业控制的各个领域，尤其是机械制造业中，普通机械正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控机械所代替。

目前市场上绝大部分玻璃磨削机系统是以Windows 系列为运行平台，优点是该平台市场占有率高，易于操作，开发资源丰富，但缺点是Windows系列平台属于非实时操作系统，当系统负载过大的时候，无法快速且稳定的响应外界数据请求而降低加工精度。与外部运动控制模块进行通讯时，是通过网卡中断的形式将接收到的网络数据包存放到一个缓存队列，然后操作系统会产生一个固定的定时器中断从这个缓存队形读取网络数据，最后将处理的数据包从以太网接口发送到工业现场总线接口模块。当运动控制模块或I/O模块接收到来自总线的数据包并解析后，将数据流输出到伺服驱动器来控制不同方向上的伺服电机，从而达到精确定位的目的。

实时操作系统分为硬实时操作系统和软实时操作系统，硬实时操作系统保证在一定的时间必须完成某项任务，而软实时操作系统只要按任务优先级尽可能快速的完成任务即可。由于大多数玻璃磨削机控制方法运行在非实时操作系统上，当CPU空闲的时候可以提供相当短的典型中断响应时间，若系统运行负载过大时，有时响应会变得无比漫长，以至于某一个简单的读取操作任务会长时间无响应，甚至直接挂死。但这并不能说明非实时操作系统不够快速，而是响应任务的时间不确定，这样很容易造成玻璃磨削机控制方法无法实时对运动控制模块以及其它I/O模块信息做出合理的反馈，从而在运动定位方向上造成累计误差。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供了一种以硬实时Linux系统为平台，解决在玻璃磨削加工中快速，实时响应外界数据包请求以提高加工精度的方法，在系统负载变化的情况下，能够实时处理中断任务。

为达到以上目的，本发明提供了一种基于实时Linux平台的玻璃磨削加工设备控制方法，用于对玻璃磨削加工设备的工作轨迹进行精确控制，提供一Linux系统平台，在该Linux系统平台上实时基础环境内建立一嵌入式实时内核，该嵌入式实时内核建立次优先级别的进程作为Linux内核的运行基础，由Linux内核与嵌入式实时内核通过地址空间共享与虚拟中断开关的控制建立起一套由用户态、基于用户态的内核态、基于内核态的中断态构成的三层体系，该控制方法包括如下步骤：

S1：当用户控制玻璃磨削加工设备实现设备功能时，系统由用户态切换进入内核态；

S2：当中断到达时，从中断注入点执行虚拟异常向量以触发切换到中断态，首先实时内核将虚拟异常向量拷贝至中断点处，然后通过虚拟中断开关判断该中断是否为实时性中断，如果为实时性中断则由实时内核转入函数进入中断处理后返回内核态，如果为非实时性中断则由实时内核将该中断退回至内核态进行中断处理；在返回内核态时，直接使用中断点所保存的现场；

S3：当处理完毕中断之后，系统由内核态切换进入用户态。

本发明的进一步改进在于，实时内核对实时性中断的处理过程包括如下步骤：保存现场、递增中断嵌套计数、执行中断服务程序、递减中断嵌套计数、恢复现场。