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基于RTLinux系统低杂波数据采集与控制系统
[正文]:1．引言　　能源危机是困扰人类发展的重要问题之一。
在发展未来能源的核聚变技术中，低杂波系统是核聚变实验装置（超导托卡马克）中驱动等离子体的主要“动力”之一。
目前ht-7u装置上使用的微波速调管为thd2103c型汤姆生管，输出微波频率为3.7ghz，最大输出功率为750千瓦，输出时间长达1000秒。
由于这种型号的速调管输出功率大，因此打火保护的反应时间要求小于10微秒。
为此在设计其监控系统时，把系统的实时性放在首位，采用了目前比较流行的实时操作系统rtlinux作为下位机操作系统平台。
　　rtlinux是由新墨西大学的victor yodaiken等人开发的，目前rtlinux/pro3.2版本增加了网络的支持。
rtlinux采用的是嵌入式的、高效的可抢先的实时调度核心，全面接管中断，并把linux作为此实时核心的一个优先级最低的进程运行。
当有实时任务需要处理时，rtlinux运行实时任务；无实时任务时，rtlinux运行linux的非<实时进程。
用户的任务分为实时任务和非实时任务。
实时任务是一种可由多个线程构成的内核任务，工作在操作系统核心态的实时区，由于实时任务能利用的系统资源有限，且要求工作速度快，往往进行一些简单的实时处理；而位于非实时区的用户进程可利用常规linux操作系统提供的大量资源，如：进行tcp/ip网络通信、用户交互、设备初始化、开发需要中文支持的图形界面程序等。
因此在构建大型实时应程序时，就需要在实时区与非实时区的任务之间进行协调工作。
rtlinux采用了rt—fifo进行数据交换。
2．采集与控制系统结构2．1 系统硬件组成　　由于ht-7u低杂波系统现场环境比较恶劣，再加上采集的数据量很大，并且要将信号数据存入数据库以便后期的实验结果的处理。
低杂波数据采集与控制系统采用了分布式控制系统结构。
整个系统的硬件分为上位机与下位机两个部分。
　　上位机采用普通pc机，操作系统采用的是windows2000系统。
cpu为pentiumⅳ1.4ghz， 由10/100mbpspci网卡rtl-8139(a)接入以太网。
下位机为compactpci平台，型号为cpci-3700a ，操作系统采用redhat7.3内嵌rtlinux/pro3.2实时内核。
采集卡采用pxi-2010、四路、2ms/s、14bit同步数据采集卡，带2路1ms/s d/a输出。
d/o卡采用cpci7230型，5000v光电隔离，16di/16do。
上下位机之间的通信采用快速以太网。
2．2 系统软件组成　　低杂波数据采集与控制系统的软件部分也由两个部分组成。
一个为运行于上位机的图形界面用户交互程序。
另一个为运行于下位机的实时数据采集、传输与控制程序。
　　图形界面用户交互程序采用visual c++开发。
主要负责接收ht-7u总控台发送来的控制参数，如：加波脉宽、触发时刻、功率大小、天线位置等参数，给下机发送控制参数，接收下位机传输来的信号数据，并将数据实时显示和存入mdsplus数据库。
实时数据采集、传输与控制程序在linux环境下用c语言开发，根据其实时性的要求分为两个部分，一个是运行于linux的非实时进程，一个是运行于rtlinux的内核态的实时进程。
非实时进程主要负责接受上位机传下来的控制参数并初始化i/o设备，实时进程主要负责采集传输数据，采集的同时根据控制参数进行信号诊断或控制输出。
2．3 系统运行原理　　图1—1是整个系统的运行原理图，左边为上位机部分，右边为下位机部分。
上下位机之间以及和ht-7u之间的通信依靠快速以太网。