LxWin Echtzeit-Hypervisor: Windows + Echtzeit-Linux
Linux hat sich in den letzten Jahren zu dem am weitesten verbreiteten Echtzeitbetriebssystem entwickelt. Aufgrund seines deterministischen harten Echtzeitverhaltens, leistungsfähiger Entwicklungstools und umfassender Unterstützung für Hardwaretreiber und Software wird es von führenden Herstellern industrieller Steuerungen verwendet. Typische Anwendungen sind SPS-, Motion Control- und Robotik bzw. NC-Systeme mit hohen Echtzeitanforderungen.
Mit dem LxWin Hypervisor können Windows und ein schlankes embedded Real-time Linux parallel ausgeführt werden. Linux-Treiber, z. B. für Feldbus-Controller oder GigE-Kamerasysteme, Kommunikationsstacks (EtherCAT, Profinet, OPC, OPC UA, TSN, ...) oder komplexe Softwarelösungen wie CNC-Controller oder Software-SPS können unter LxWin unverändert verwendet werden.
Existierende Kunden-Lösungen die aus einem Windows-basierten GUI-System und einem Linux-basierten Controller bestehen, können mit LxWin auf einer einzigen Hardware konsolidiert werden. Für die Softwareentwicklung der Echtzeit-Applikationen stehen wahlweise Eclipse oder Microsoft Visual Studio (ab VS 2015) zur Verfügung.
LxWin Software Architektur
Bei LxWin werden Echtzeitanwendungen und der Nicht-Echtzeit-Windows-Teil voneinander isoliert ausgeführt. Hierbei wird ein hart echtzeitfähiger, schlanker Linux-Kernel mittels einer Hypervisor-Umgebung eingebunden. Diese Hypervisor-Umgebung ist die zentrale Komponente aller acontis Echtzeitprodukte, er gewährleistet harte Echtzeit-Reaktion sowie strenge Isolation von Windows und Linux.
LxWin System Manager für Partitionierung
- Linux startet nach dem Booten von Windows
- Linux-Startmeldungen werden in der Debug-Konsole ausgegeben
- Das virtuelle Netzwerk wird als Debug-Schnittstelle für Linux verwendet
- Intel PRO/1000 Netzwerk Adapter angesteuert durch Linux-Treiber
Microsoft Visual Studio-Unterstützung
Zentraler Teil bei der Entwicklung und beim Debugging von Echtzeitanwendungen ist die Unterstützung von Visual Studio. Mithilfe von Visual Studio Wizards können Kunden auf einfache Weise Echtzeitanwendungen erstellen – auf dieselbe Weise wie beim Erstellen von Windows-Anwendungen. Das Debuggen von Echtzeitapplikationen erfolgt hierbei in gleicher Weise wie das Debuggen normaler Windows-Anwendungen.
Wichtige Funktionen auf einen Blick
- Echtzeit-Linux - 32 Bit und 64 Bit
- Optional: Unterstützung der Yocto Build-Umgebung zum Erstellen eigener Linux Kernel
- Linux kann auf einem oder mehreren CPU-Kernen ausgeführt werden
- Schnelle Interrupt-Behandlung und kurze Thread-Latenzen
- Linux wird ohne Verletzung der Echtzeit fortgesetzt für den Fall, dass ein Windows Blue-Screen aufgetreten ist
- Support für Windows 10, Windows 10 IoT, Windows 11
- Verwenden Sie optional die Intel VT/VT-d-Hardwarevirtualisierung für höhere Robustheit
- Linux-Anwendungen und -Treiber von Drittanbietern werden ohne Änderungen ausgeführt
- Virtuelle Netzwerkverbindung zwischen Windows und Linux (für TCP / IP-Kommunikation auf Anwendungsebene und lokales Debugging)
- Shared Memory, Events, Interlocked-Datenzugriff für High-Speed-Kommunikation auf Anwendungsebene
- Higher Level Windows / Linux-Kommunikation: Pipes, Message-Queues und Echtzeit-Sockets
- Die EtherCAT Master Stack-Lösung von acontis technologies ist ohne Anpassung lauffähig
Vorteile bei der Verwendung von LxWin
Hardware-Konsolidierung
- Einsparung eines zusätzlichen Steuerungssystems bzw. einer intelligenten Einsteckkarte
- Erhöhen der MTBF (mittlere Zeit zwischen zwei System-Ausfällen), da weniger Hardwarekomponenten verwendet werden
- Bau kompakterer Steuerungslösungen
Software-Konsolidierung
- Schnelle Lernkurve da kompatibel zu Linux
- Programmieren der Echtzeitanwendung, der Kommunikationsprotokolle und der grafischen Benutzeroberfläche mit leistungsstarken Entwicklungstools (Visual Studio, Eclipse)
- Vorhandene Linux-Software kann wiederverwendet werden
Skalierbarkeit
- Integration vorhandener Linux-Anwendungen in eine Windows-Umgebung ohne zusätzliche Hardwarekosten
- Nutzen der Linux-Anwendung auch auf einem Embedded System, z. B. in einer ARM-Architektur
Einfache Handhabung
- Unterstützung der Microsoft Development Tools (Visual Studio)
- Sehr komfortable Debugging-Umgebung für den Echtzeitbereich mit den Microsoft-Tools. Echtzeitanwendungen werden wie bei einer normalen Windows-Anwendung entwickelt und debuggt
Typische Anwendungen
- PC-basierte Automatisierung (SPS, Motion-Control, Maschinensteuerungen)
- Echtzeit-Messtechnik und -Datenerfassung
- Linux-Prototyping: Entwickeln und testen Sie Linux-Software auf einem normalen PC mit vollem Hardwarezugriff und harter Echtzeit
Übersicht über neue Features
Mehr Informationen über LxWin
Datenblätter und Demo-Software finden Sie im Downloadbereich.