[发明专利]基于ZYNQ双核处理器的RTOS-GPOS双操作系统机器人控制器

权利要求书

1.一种基于ZYNQ双核处理器的RTOS-GPOS双操作系统机器人控制器，其特征在于，包括ZYNQ双核处理器。

2.根据权利要求1所述的机器控制器，其特征在于，所述控制器还包括以ZYNQ双核处理器为控制核心的外围硬件模块，所述外围硬件模块包括电机驱动模块、应急制动模块、电机状态反馈模块、电源模块和人机交互模块；所述电机驱动模块包括差动驱动器电路和光耦电路，用于将处理器输出的脉冲信号、方向信号以及控制信号通过差动放大以及和光耦隔离控制伺服电机驱动器；所述应急制动模块利用伺服电机驱动器输出的电磁刹车控制信号控制继电器通断，控制抱闸电源的接通和断开；所述电机状态反馈模块利用伺服电机驱动器的串列通信功能，通过串口与驱动器进行通信；所述电源模块通过电源转换芯片以及稳压器件为其他各模块所供电；所述人机交互模块包括触摸屏和上位机连接串口，触摸屏用于人机交互软件显示，上位机串口用于与PC相连将通用系统输出信息打印到PC端。

3.根据权利要求1-2所述的机器人控制器，其特征在于，所述控制器还包括以ZYNQ双核处理器为硬件基础的RTOS-GPOS双操作系统，所述RTOS-GPOS双操作系统包括主系统模块、从系统模块、系统启动控制模块和双核通信模块。

4.根据权利要求1-3所述的机器人控制器，其特征在于，所述主系统模块包括通用操作系统Linux，用于控制从系统的启动关闭、运行上层非实时软件；所述从系统模块包括实时操作系统FreeRTOS，用于运行底层实时任务软件；所述系统启动控制模块运行在主系统模块中，用于控制在从CPU上加载和卸载非对称多处理架构下的从系统模块的过程；所述双核通信模块以驱动程序的形式运行在主系统模块中，以库函数的形式运行于从系统模块中，利用共享内存，在两CPU间建立通信通道，用于主系统和从系统间的通信。

5.根据权利要求1-3所述的机器人控制器，其特征在于，所述RTOS-GPOS双操作系统运行在拥有双ARM内核的ZYNQ芯片上，其中有主CPU和从CPU，双操作系统包括运行在主CPU上的主系统通用操作系统Linux和运行在从CPU上的从系统实时操作系统FreeRTOS，二者在非对称多处理架构下并行运行，由主系统引导从系统的启动和关闭，其中主操作系统运行上层非实时任务，从操作系统运行底层实时任务。

6.根据权利要求1-3所述的机器控制器，其特征在于，所述双核通信模块将外部DDR3内存一部分取消掉cache功能，由软件控制读取，划分为双核共享内存作为通信通道；使用基于中断的通信机制通信，通信过程中发送方通过向ICDSGIR寄存器写入SGI中断号以及指定目标CPU来产生一个软件中断，接收方收到中断后读取内存，并向ICDICPR寄存器相应位置写1清除中断。

7.根据权利要求1-6所述的机器控制器，其特征在于，所述双核启动模块采用由主CPU引导的启动方式，从操作系统以主系统上运行的远程固件的形式由其控制开启和关闭；双核启动模块是Linux驱动程序，它控制在从CPU上加载和卸载非对称多处理架构下的从操作系统的过程。

8.双核启动模块的启动方法，其特征在于，由主CPU引导，首先双核在对称多处理架构下共同运行主系统Linux，当双核启动模块启动后，主CPU调用启动控制模块获取从系统启动镜像并获取资源列表，并将从系统的系统镜像文件和资源列表文件加载到从CPU的内存空间上，加载完毕后再给从CPU发送复位启动信号，使其读取从系统镜像，从操作系统镜像作为一个固件存储在主系统Linux的文件系统目录下；启动完成后，双操作系统控制器开始运行，两系统中的程序通过调用通信模块进行通信，当需要从操作系统关闭时，由主系统通过通信模块向从系统发送特定的关闭信息，从系统确认后再次调用双核启动控制模块进行析构，释放从系统使用的资源，使双CPU重新在对称多处理架构下运行Linux。