基于不同操作系統(tǒng)的數控系統(tǒng)任務管理的特點過去，國內的數控系統(tǒng)大多建立在DOS操作系統(tǒng)平臺和其他一些專用實時操作系統(tǒng)之上，在專用實時操作系統(tǒng)上開發(fā)數控系統(tǒng)比較方便，但價格昂貴，不適合我國數控技術的發(fā)展，也不利于數控系統(tǒng)的開放化。

　　在DOS平臺上開發(fā)數控系統(tǒng)比較經濟，我國自己設計制造的數控機床主要還是依靠DOS系統(tǒng)，由于DOS系統(tǒng)存在640K系統(tǒng)內存的限制，大大的束縛了其實時開發(fā)能力。但其操作系統(tǒng)是單任務的，沒有充分利用i386體系的硬件資源，它的內存只有640K可以利用，網絡功能欠缺，缺乏保護機等，要在DOS上增加實時多任務模塊比較麻煩。Windows是一個多任務操作系統(tǒng)，但它不是一個實時操作系統(tǒng)，因此不能直接用于數控系統(tǒng)的開發(fā)。近幾年Linux發(fā)展很快，但Linux亦不是實時系統(tǒng)，應用在數控系統(tǒng)中需將其進行改造，一般需加入實時內核RTLinux，實現高優(yōu)先級任務的搶占機制，以滿足數控系統(tǒng)對硬實時性的要求，使其可以很好的應用在數控系統(tǒng)中。

　　嵌入式Linux在數控系統(tǒng)中的應用本例將嵌入式Linux技術應用到滾軋機床中，開發(fā)基Linux平臺的滾軋機數控系統(tǒng)，下面將本系統(tǒng)的開發(fā)和研究作一介紹。

　　系統(tǒng)建模數控滾軋機是采用數控技術的機床，它采用計算機作為控制系統(tǒng)，其組成如所示。數控機床框圖現代數控系統(tǒng)基本上是由上層軟件、數據采集、程序解釋、PLC管理、刀補處理、插補計算、位置控制等幾部分構成。它的大體的數據流程如所示，首先，程序解釋任務對程序加工G代碼進行解釋，歸一化處理后放到刀補緩沖區(qū)，然后進行刀補處理，刀補處理后的數據存入插補緩沖區(qū)供插補任務處理，插補任務主要是在插補任務周期內完成各個軸的位置增量計算，*后是位置控制任務，它主要是發(fā)出運動指令控制各個軸的運動；PLC主要處理機床I/O，進行邏輯控制和機床輔助功能的控制、處理突發(fā)事件等。其中與實時相關的任務有數據采集、程序解釋、PLC管理、刀補處理、插補計算、位置控制等，它們需要被周期性的調用，并且各個任務之間要考慮到同步問題。

　　數控系統(tǒng)數據流程依據機床功能分析，我們利用嵌入式技術，結合滾軋機的特點，設計的嵌入式數控系統(tǒng)軟件體系結構如所示。Linux中的進程運行在兩種模式下：系統(tǒng)模式（核心態(tài)）和用戶模式（用戶態(tài)）。在實時Linux下，為了保證數控系統(tǒng)的實時任務能夠及時響應，所有和實時相關的任務都必須放在核心態(tài)下，每個任務用一個獨立的內核進程來執(zhí)行，這包括：位置控制，插補運算，PLC管理和數據處理等。而非實時任務則放在用戶態(tài)下，它們在任何時候都不會打斷實時任務的運行，這包括：狀態(tài)顯示，人機界面，文件管理和參數設置。

　　核心態(tài)和用戶態(tài)下進程的通訊主要是依靠實時擴展部件RTAI提供的實時FIFO和共享內存來完成。

　　系統(tǒng)實時性解決辦法從Linux進程調度的3個策略：“非實時，實時先進先出，實時基于優(yōu)先權輪轉法”可以看出，Linux對于實時任務是有特殊處理的（“軟實時”），雖然并沒有滿足“硬實時”要求，但是這種軟實時可以滿足一般嵌入式系統(tǒng)的要求。RT_Linux是能夠提供實時功能的Linux操作系統(tǒng)，它是美國新墨西哥理工學院開發(fā)的。

　　RT_Linux提供了運行特殊實時任務和中斷句柄的能力，是一種硬實時系統(tǒng)。在X86機器上，RT_Linux執(zhí)行中斷句柄的延遲不超過15微秒，當調度一個經常性任務時，該任務將在35微秒內被執(zhí)行，使它可以處理實時任務。具體講，RT_Linux內核將普通操作系統(tǒng)當作它的一個低優(yōu)先級任務，它可以在需要的時候搶占普通Linux任務，這是通過對中斷控制來實現的，因此可以滿足數控系統(tǒng)對實時性的需求。在CNC系統(tǒng)中，就要對各種任務根據實時性要求按優(yōu)先級排隊，RT_Linux和Linux相結合進行工作，按照實時性需求共同處理CNC系統(tǒng)中的任務。RT_Linux的內核負責實時任務。而一些非實時任務可交由Linux內核處理在兩個內核之間可以通過多種途徑進行通信，如FIFO，共享內存等方法，兩個內核相互協(xié)調，共同完成加工任務。