實時操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度算法的硬件實現(xiàn).pdf

1、實時操作系統(tǒng)在整個嵌入式系統(tǒng)中扮演著重要的角色,控制著整個系統(tǒng)的工作與運轉(zhuǎn),實時操作系統(tǒng)一個性能的優(yōu)劣將對整個系統(tǒng)的所有性能產(chǎn)生直接的影響。已有的實時操作系統(tǒng)內(nèi)核是加在應(yīng)用程序中的軟件,它不僅增加了存儲空間的用量,而且增加了應(yīng)用程序的額外負荷。尤其在實時性較強的場合,在限定時間內(nèi)響應(yīng)處理任務(wù)已經(jīng)成為了對實時操作系統(tǒng)的一個基本要求。
　　 針對實時操作系統(tǒng)的開銷導致應(yīng)用程序可執(zhí)行性降低的問題,單純依靠改進調(diào)度算法已不能使其實時性有

2、顯著的提高,所以提出將實時操作系統(tǒng)內(nèi)核硬化到FPGA平臺上的設(shè)計方案,作為獨立的硬件模塊與處理器并行執(zhí)行。建立由中斷控制器、輸入/輸出寄存器和實時任務(wù)管理模塊組成的硬件實時操作系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)。其主要工作過程:通過數(shù)據(jù)總線把相應(yīng)的命令和參數(shù)發(fā)送到指定硬件邏輯單元的輸入寄存器中,硬件邏輯單元作出相應(yīng)的處理,并將處理結(jié)果送到相應(yīng)的輸出寄存器中,以供CPU進行讀取。
　　 本文以嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ為研究對象,修改μC/OS-

3、Ⅱ中由軟件實現(xiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),根據(jù)硬件邏輯電路的并行性特點,搭建各個功能模塊的硬件邏輯結(jié)構(gòu),整個設(shè)計采用VHDL硬件描述語言描述各個功能模塊,利用Xilinx公司的ISE8.2軟件環(huán)境進行系統(tǒng)調(diào)試分析,完成功能仿真驗證。
　　 本文主要設(shè)計并實現(xiàn)了任務(wù)管理模塊和信號量管理模塊的硬件邏輯電路。任務(wù)管理模塊中對μC/OS-Ⅱ的任務(wù)調(diào)度算法進行改進和硬化,在uC/OS-Ⅱ內(nèi)核原有的基于優(yōu)先級搶占式調(diào)度算法的基礎(chǔ)上,擴展相同優(yōu)先級任務(wù)的調(diào)度