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北京盟通科技為客戶提供優質、快速、前沿的軟硬件產品及服務

LxWin


Windows系統是當前面向用戶應用最多的操作系統之一,該系統配套有成熟且豐富的軟件開發程序,如Eclipse和Visual Studio等。然而,Windows操作系統由其特性決定了其不能保證系統行為的確定性和可預測性,難以直接應用于實時領域,此時,則需要對Windows進行實時擴展。為幫助客戶更好地進行開發,北京盟通科技將向您介紹和推薦不同場景下的Windows實施擴展產品,為您的開發提供更多選擇。


LxWin
實時Hypervisor:

Windows + Real-time Linux

現今,Linux已經成為最流行的實時操作系統。得益于其確定性的硬實時能力,完善的開發工具和配套的板級硬件驅動和軟件的支持,吸引了眾多領先的工業控制器制造商使用它開發產品。典型應用包括帶有高實時性需求的PLC、運動控制、數控系統。

使用LxWin Hypervisor可以Windows和非??焖俚膶崟rLinux并行運行,面對大量的Linux驅動程序:現場總線控制器、GigE攝像機系統、通信協議棧EtherCAT,Profinet,OPC,OPC UA,TSN等)或復雜的軟件解決方案(例如CNC控制器或PLC)時,客戶可以直接使用這些驅動程序,不需要重新在LxWin下重新進行任何更改。

在上述案例中,客戶通常需要構建多種跨操作平臺、應用于不同形式對象的應用方案,在這類客戶應用方案中客戶需要分別部署基于Windows的GUI系統和基于Linux的控制器兩個獨立的部分,LxWin對此需求解決方法則是將應用整合到單個硬件上,進而讓用戶能使用更為熟悉的Eclipse或Microsoft Visual Studio(從VS 2015開始)等軟件來完成設計。(點此了解下載Eclipse或者Microsoft Visual Studio )

 acontis 公司的Windows實時擴展方案包括兩個重要的組成部分。首先,實現環境可以在不同的實時操作系統之間選擇。我們推薦用戶使用Linux RT Preempt或RTOS-32 Ontime系統作為實時環境。當然客戶也可以選擇VxWorks、QNX、WinCE以及自行開發實時操作系統作為實時環境。

 

1 LxWin設計思想


LxWin 系統預覽

 

2 實時環境框架圖

2是選擇Real Time Linux 作為實時環境的框架示意圖??刂破鲝S商在Windows上開發的非實時應用程序和客戶圖形界面可以繼續保留在Windows系統下,而EtherCAT主站、運動控制算法等實時應用需要運行在Linux RT Preempt實時環境中。圖2中同樣可以看出,Windows操作系統和實時Linux系統被隔離在不同的CPU核和不同的內存空間中,兩個操作系統相互獨立,并分別獨立控制被分配給其的硬件。隔離帶來的好處顯而易見,兩個系統的隔離可以在一個系統出現異常時,比如Windows被某個應用阻塞或者藍屏,實時Linux下的應用程序將繼續正常運行而不受Windows故障狀態的影響。LxWin方案對實時應用程序部分和非實時Windows部分設置了隔離的方法。 LxWin在hypervisor基礎上嵌入了Linux硬實時內核。 該hypervisor環境是關鍵,可確保實時性能以及與Windows的隔離。


重要特性

LxWin有以下重要特性:

- 支持實時Linux-32位和64位;

- 支持Linux Yocto;

- 可以在一個或多個CPU內核上運行Linux;

- 快速中斷處理和極短線程延遲;

- 在Windows藍屏發生后,Linux繼續運行而且沒有實時損;

- 支持Windows 7,8,10-32/64位;

- 可選用英特爾®VT,VT-d硬件虛擬化以增強魯棒性;

- 第三方Linux應用程序和驅動程序無需修改即可運;

- 搭建Windows和Linux之間的虛擬網絡連接(用于應用程序級TCP/IP通信和本地調試);

- 共享內存,事件,互鎖數據訪問,可實現應用級高速通信;

- 可以實現更高級別的Windows/Linux通信:管道,消息隊列和實時套接字;

- 支持TSN協議棧,集成acontis technologies的EtherCAT主站協議棧解決方案。

使用LxWin的優勢

硬件整合

- 節省了第二個控制系統或者功能擴展卡;

- 隨著硬件組件的減少,增加了MTBF(平均無故障時間);

- 可以搭建更緊湊的控制器。

軟件整合

- 與Linux完全兼容的快速學習曲線;

- 使用功能強大的開發工具(Visual Studio,Eclipse)對實時應用程序,通信協議和GUI進行編程;

- 可重用現有的Linux軟件。

可擴展性

- 將現有Linux應用程序集成到Windows環境中,無需額外的硬件成本;

- 在嵌入式系統上使用相同的Linux應用程序,例如,基于ARM體系結構的應用。


典型應用

- 基于PC的自動控制(PLC,運動控制、其他控制器);

- 實時數據測試和數據采集;

- 在同一臺PC上通過添加Windows功能來擴展現有的Linux應用程序;

- Linux原型:在具有完全硬件訪問權限的常規PC上開發和測試Linux軟件。

LxWin 截圖

      Windows實時擴展使用Linux RT Preempt作為實時環境,因此這個解決方案被命名為LxWIN。LxWIN包含了已經做過實時性能優化的實時Linux系統,使用Visual Studio作為應用開發IDE,以及圖形化配置界面,如圖3所示。即使缺乏Linux經驗的用戶,也可以在較短的時間內開發標準的EtherCAT應用。

 

3.LxWIN圖形化配置界面

LxWin方案運行如圖4:

Windows啟動后啟動Linux

在調試終端上打印Linux啟動信息

Linux使用虛擬網絡作為調試接口

通過Linux控制Intel PRO/1000網卡

 

4.LxWin運行過程

架構

 

5.LxWIN體系架構


支持與服務

如您對相關產品感興趣,我們將為您提供專業的技術指導,開發控制系統時,如果需要,我們可以為您提供完整的系統集成解決方案,針對性地滿足您的差異化需求。

同時,我們可以為您提供方案設計和咨詢服務,對您的系統進行性能分析和優化,為您開發最新的以太網網絡驅動程序和軟件等,歡迎您就具體事宜和具體需求與我們溝通和聯系。