機器人實時操作系統(tǒng)RGMP-ROS：VNET管道通信，擁有獨立的外設(shè)

RGMP 是一個利用多核架構(gòu)實現(xiàn)的實時與非實時操作d立運行的混合操作 系統(tǒng)框架，如圖2-3所示。通用操作系統(tǒng)(Linux) 和實時操作系統(tǒng)(RTOS) 在 各自的 CPU 上d立執(zhí)行。I/O 設(shè)備被分成實時設(shè)備和非實時設(shè)備，分別被實時 操作系統(tǒng)和非實時操作系統(tǒng)控制。中斷控制器被用作中斷路由器，將兩種設(shè)備 的中斷信號路由到相應(yīng)的操作系統(tǒng)。其中， RTOS 接受實時中斷，如電機驅(qū)動、 傳感器等產(chǎn)生的中斷信號；Linux 接受非實時中斷，如人機交互、顯示等中斷信 息。實時操作系統(tǒng)和通用操作系統(tǒng)都完全控制自己的 CPU, 所以沒有多余的軟 件層需要介入到操作系統(tǒng)和硬件之間。硬件中斷被每個操作系統(tǒng)直接處理。同 時各個操作系統(tǒng)d立運行在各自的CPU 上不僅解決了CPU 共享問題，還能確保 操作系統(tǒng)之間不會相互影響。

Nuttx 是一個實時嵌入式操作系統(tǒng)，它小巧靈活，適合在微控制器的環(huán)境中使 用，并且具有較好的可擴展性，能夠支持從小型(8位)至中型(32位)嵌入式系 統(tǒng) 。Nuttx 以完全符合標(biāo)準(zhǔn)、完全實時和完全開放為發(fā)展目標(biāo)，提供了機器人操作 系統(tǒng)所需的常用功能：UIP 協(xié)議棧、Shell、基本C 庫、簡單的幾個C++庫等。為了 解決ROS 實時性能不足的問題，基于上述技術(shù)要點，利用RGMP 本身混合操作系 統(tǒng)架構(gòu)的優(yōu)點，通過將Nuttx 實時操作系統(tǒng)移植到RGMP 的實時部分，實現(xiàn)了基本 混合操作系統(tǒng)的構(gòu)建，創(chuàng)造了一個滿足實時性需要的 ROS 混合機器人操作系統(tǒng) RGMP-ROS。

RGMP-ROS的系統(tǒng)框圖如圖2-4所示，整個機器人混合操作系統(tǒng)由兩個部分組 成：一個是安裝在Linux 上的標(biāo)準(zhǔn)ROS 系統(tǒng)，另一個是運行在實時操作系統(tǒng)Nuttx 上的實時ROS 系統(tǒng)。我們將運行在Linux 上的ROS 功能節(jié)點稱為非實時ROS 節(jié)點， 運行在實時系統(tǒng)上的ROS 節(jié)點稱為ROS 實時節(jié)點，它們運行在各自的操作系統(tǒng)之 上。實時與非實時節(jié)點之間通過RGMP 提供的VNET 管道進行通信。實時ROS 節(jié) 點運行在Nuttx 之上，能夠通過標(biāo)準(zhǔn)的ROS 通信協(xié)議實現(xiàn)實時節(jié)點與實時節(jié)點、實 時節(jié)點與非實時節(jié)點之間的通信，并且傳遞符合ROS 協(xié)議規(guī)范的消息。實時節(jié)點 通過Nuttx 驅(qū)動與Nuttx 系統(tǒng)內(nèi)核和實時系統(tǒng)掛載的外部設(shè)備進行交互，以達(dá)到控 制實時設(shè)備的目的。為了保證實時性，GPOS 與 RTOS 各自擁有d立的外設(shè)。