高可靠嵌入式實時操作系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).pdf

1、進入二十一世紀，隨著新技術(shù)不斷地涌現(xiàn)，實時軟件的復(fù)雜度大大提高，實時系統(tǒng)必須支持在線升級，而升級不可避免地存在引入錯誤的風(fēng)險可能，從而即使廣泛的系統(tǒng)級綜合測試也難以確保系統(tǒng)的可靠性。同時，系統(tǒng)外部設(shè)備趨向于開放式、多功能、可管理的智能化設(shè)備，嵌入式應(yīng)用應(yīng)根據(jù)需要動態(tài)的定制、擴展驅(qū)動程序，設(shè)備的安全性和易管理性變得尤為重要。 因此，實時操作系統(tǒng)須為嵌入式系統(tǒng)的高可靠性提供基礎(chǔ)保障，支持系統(tǒng)的可靠升級、故障隔離、故障避免和容錯的手段

2、，保證實時軟件及時更新和可靠運行，高可靠的嵌入式實時技術(shù)已經(jīng)成為未來實時操作系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展趨勢。 另外，現(xiàn)代的實時系統(tǒng)不再是一個孤立的系統(tǒng)，往往和其他系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，應(yīng)用的隔離和安全顯得尤為重要。在航空電子領(lǐng)域，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了從分立式、聯(lián)合式、綜合式和高度綜合式四個階段。綜合化從顯示器推進到數(shù)據(jù)處理，又推進到傳感器系統(tǒng)。綜合化也需要一種全新的操作系統(tǒng)來進行支持。 本文以華東計算計算研究所開發(fā)的嵌入式實時操作系統(tǒng)ReWorks

3、為基礎(chǔ)研究用于航空電子領(lǐng)域的高可靠嵌入式實時操作系統(tǒng)。 本文著重研究用于航空電子的高可靠嵌入式實時操作系統(tǒng)的構(gòu)建，主要是虛擬分區(qū)執(zhí)行環(huán)境的建立，其中涉及到分區(qū)的存儲域保護技術(shù)、分區(qū)的時間域保護技術(shù)、基于時間窗口的分區(qū)調(diào)度、基于動態(tài)加載的分區(qū)加載技術(shù)等。同時，需要建立分區(qū)，分區(qū)本身也是一實時操作系統(tǒng)，主要包括任務(wù)管理、任務(wù)間的通訊技術(shù)等。 高可靠嵌入式操作系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括： 基于時空域保護的高可靠技術(shù)，為使實

4、時系統(tǒng)中各功能域公平使用系統(tǒng)資源，滿足實時處理需求，將系統(tǒng)進行邏輯分區(qū)，使各功能域中的所有任務(wù)在各自的分區(qū)上執(zhí)行。分區(qū)是任務(wù)的執(zhí)行環(huán)境，是一個執(zhí)行容器，也是安全關(guān)鍵內(nèi)核的調(diào)度單位。分區(qū)擁有獨立的CPU時間和內(nèi)存空間，并與其他分區(qū)相隔離。安全關(guān)鍵內(nèi)核根據(jù)分配的時間窗口對分區(qū)進行全局調(diào)度。 系統(tǒng)的藍圖配置，藍圖描述了高可靠系統(tǒng)的各種資源分配以及各種動作的定義，系統(tǒng)的安全保障很大部分取決于藍圖的正確性，為提高開放性，藍圖的描述將基于商

5、用數(shù)據(jù)交換語言(XML語言)進行。 本文的研究成果是在ReWorks的基礎(chǔ)上設(shè)計和實現(xiàn)一個基于ARCINC653標準的高可靠嵌入式實時操作系統(tǒng)，應(yīng)用在航空電子領(lǐng)域。 本文的創(chuàng)新在于按照虛擬分區(qū)實現(xiàn)高可靠系統(tǒng)，可以使多個系統(tǒng)功能模塊運行在同一個CPU上，在功能上能夠相互融合，并支持系統(tǒng)的靈活配置部署。另外，本文中的高可靠嵌入式系統(tǒng)按照ARINC653標準進行設(shè)計實現(xiàn)，除了本系統(tǒng)相互間通信符合標準外，可以與其他符合ARINC