Портативная жесткая библиотека протоколов C или C ++ Ethernet в реальном времени

Я пытаюсь создать портативную робототехническую библиотеку для любителей (Windows и Linux), которая обладает жесткими возможностями в реальном времени. Он должен иметь возможность подключаться по стандартному Ethernet к микроконтроллеру, загружать микропрограмму на это устройство, подключаться к другим устройствам по полевой шине и загружать микропрограмму в те другие микроконтроллеры, которые используют выделенные контроллеры. Сетевые адаптеры будут теми, которые поддерживаются RTnet, если требуется жесткий режим реального времени. Я буду хотеть типичные частоты сервопривода по крайней мере 1 кГц, но предпочтительно 2 кГц или выше. Он будет использовать полностью собственный протокол (не TCP или UDP по IP), так что издержки будут минимальными, а высокоскоростная полевая шина может быть насыщена, не получая или не передавая кадры. Полезная нагрузка в кадре Ethernet затем может быть интерпретирована или отправлена ​​на подключенные устройства.

1) Я предпочитаю хранить протокол в C ++, но знаю, что использование ключевого слова «new» не будет работать для программирования в реальном времени. С какими еще ограничениями я столкнусь, если я решу использовать язык C ++ вместо преобразования проекта в C? Люди рекомендуют книги или веб-сайты, которые учат, как использовать C ++ и соблюдать жесткие сроки в реальном времени? Я полагаю, что это возможно, и я надеюсь, что смогу использовать C ++, потому что проект Orocos использует C ++ в реальном времени. Я бы предпочел не использовать C-код.

2) Чтобы сохранить универсальную библиотеку переносимых протоколов, как программа должна обрабатывать протокол, работающий одновременно как на адаптере Ethernet не в реальном времени, так и на адаптере RTnet Ethernet?

У меня есть конкретный вопрос, скажем, о переносном классе Mutex, который может использовать буст или мьютекс Xenomai.

Решение 1 проблемы 2 может быть следующим: если приложение также было скомпилировано с библиотеками Xenomai, тогда может быть создан мьютекс с логическим флагом, чтобы указать, какие методы (boost или Xenomai) будут обернуты во время выполнения для блокировки и разблокировки. , Он может содержать буст-мьютекс и мьютекс Xenomai, если библиотека была скомпилирована для Xenomai. Мне не нравится это решение, потому что, если проект скомпилирован для Xenomai, то он будет содержать закрытые переменные мьютекса для boost и Xenomai, который кажется менее элегантным способом, чем просто наличие мьютекса, который нужен.

Решение 2 для проблемы 2 может быть следующим: записать 2 различных производных класса из абстрактного класса чисто виртуальных методов интерфейса в мьютекс, один для boost и один для Xenomai. Мне нравится этот способ лучше, но тогда говорить, какой класс использовать во время выполнения, громоздко. Возможно, мне понадобятся пулы повышения и мьютексов Xenomai. Это то, как наиболее сложные программы C ++ в реальном времени решают проблему?

У меня есть проблема не только с мьютексом, но я хотел бы получить обратную связь, так как я не хочу с самого начала копировать плохие шаблоны проектирования.

3) Я считаю, что TwinCAT от Beckoff запускает EtherCAT в режиме реального времени под Windows 7. Будет ли что-то, что не выйдет из-под контроля любителя, который поддерживает по крайней мере один сетевой адаптер с жестким режимом реального времени под Windows 7 или потом? Может быть, есть проект с открытым исходным кодом Hypervisor.

4) Кроме того, как люди загружают систему, чтобы их четырехъядерные компьютеры использовали 100% каждого из ядер, чтобы они могли определить, не работает ли их система в режиме реального времени?