Plattform für das Prototyping und die Evaluierung von Betriebssystemkonzepten in Echtzeitumgebungen
Einfache und leicht zu bedienende Prototyping-Plattform für eingebettete Echtzeitsysteme für eine problemlose Evaluierung von Betriebssystemkonzepten in industriellen Anwendungen (bis zur Technologiebereitschaftsstufe 7). Mit toki wird das Entwickeln, Bauen, Simulieren und Flashen von eingebetteter Software auf das Komfortniveau der Linux-Anwendungsentwicklung gebracht.
Typischerweise werden sogar Low-Level-Betriebssystemkonzepte, wie z. B. Strategien zur gemeinsamen Nutzung von Ressourcen und Vorhersagbarkeitsmaßnahmen, mit Linux auf PC-Hardware evaluiert. Dies lässt eine große Lücke zu realen industriellen Anwendungen. Daher kann die direkte Übertragung der Ergebnisse schwierig sein. Als Lösung stellen wir toki vor, eine Prototypisierungs- und Evaluierungsplattform, die auf FreeRTOS und mehreren Open-Source-Bibliotheken basiert. toki wird mit einer einheitlichen Build- und Testumgebung auf der Basis von Yocto und QEMU geliefert, wodurch es sich gut für Rapid Prototyping eignet. Mit seiner Architektur, die ähnlich wie bei industriellen Produktionssystemen gewählt wurde, bietet toki die Grundlage, um mit geringem Aufwand frühe Prototypen von Forschungsergebnissen für Echtzeitsysteme bis zur technologischen Bereitschaftsstufe 7 zu implementieren.
Derzeit werden die meisten Prototypen der angewandten Echtzeit-Systemforschung auf PC-Hardware unter Linux entwickelt und evaluiert. Dadurch bleibt eine große Lücke zwischen realen industriellen Anwendungen in diesem Bereich und dem Prototyp. Im Fall von Low-Level-Betriebssystemkonzepten, die z. B. Kontextwechselzeiten, gemeinsame Ressourcennutzung, Intra-Knoten-Kommunikation und Vorhersagbarkeit betreffen, könnten die gezogenen Schlussfolgerungen aufgrund der völlig anderen Natur der industriellen Plattform sogar nichtig sein. Darüber hinaus sehen wir einen Mangel an praktischen Untersuchungen, welche Latenzzeit und wie viel zeitliche Vorhersagbarkeit mit bestimmten Konfigurationen (z. B. Softwarearchitekturen und Vorhersagbarkeitsmaßnahmen) erreichbar ist. Daher sehen wir die Notwendigkeit, die Konstruktion früher prototypischer Implementierungen von Forschungsergebnissen auf relevanter Hardware in relevanten Umgebungen zu erleichtern.
Daher sehen wir die Notwendigkeit eines minimalen, aber flexiblen Echtzeitsystem-Frameworks, das einen ähnlichen Komfort wie kommerzielle Plattformen bietet, aber ohne eine komplexe Softwarearchitektur und strenge inhärente Designkonzepte auskommt. Dementsprechend stellt toki ein flexibles und konfigurierbares Betriebssystem-Framework zur Verfügung, das nahe an industriellen Produktionssystemen liegt, aber ohne den Aufwand komplexer Softwarearchitekturen auskommt.
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Die vollständige Dokumentation zur toki-Software finden Sie zum Downloaden hier.
