實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、操作系統(tǒng)技術(shù)歷來(lái)就是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心技術(shù)，不管是在大型的服務(wù)器系統(tǒng)，還是在家用PC機(jī)系統(tǒng)，都可以看出操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的地位。最近幾年，在大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入相對(duì)成熟階段后，小型實(shí)時(shí)嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)迅速發(fā)展。在實(shí)時(shí)嵌入式領(lǐng)域內(nèi)，操作系統(tǒng)也處于核心地位。雖然基于大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作系統(tǒng)理論可以解決大部分實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)的問(wèn)題，但實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)有其特殊性，應(yīng)該引入新的理論或者改進(jìn)的方法來(lái)滿足這些特殊要求。 本課題的主要任務(wù)是結(jié)合當(dāng)前的

2、操作系統(tǒng)理論，研究并實(shí)現(xiàn)一個(gè)實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核原型，并在ARM7TDMI核的S3C44BOX芯片上運(yùn)行。這個(gè)內(nèi)核原型主要包括以下的5個(gè)部分： 1.內(nèi)存管理，內(nèi)存管理是操作系統(tǒng)內(nèi)核提供的基本功能之一，在實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中，內(nèi)存利用率和實(shí)時(shí)性是評(píng)估該部分的主要因素。在內(nèi)存管理實(shí)現(xiàn)中，本課題在基于常用的伙伴系統(tǒng)方式的基礎(chǔ)上，對(duì)該方法進(jìn)行了改進(jìn)。該方法在將內(nèi)存塊由2的倍數(shù)大小改進(jìn)成任意大小的基礎(chǔ)上，使得該內(nèi)存管理方式在保證伙伴系統(tǒng)方式

3、的實(shí)時(shí)性和簡(jiǎn)單性的同時(shí)，顯著提高了內(nèi)存的利用率。 2.任務(wù)管理，該部分實(shí)現(xiàn)了所有實(shí)時(shí)內(nèi)核必須支持的搶占特性。該部分的主要算法思想為：內(nèi)核將所有任務(wù)按優(yōu)先級(jí)高低分為64個(gè)組，并盡量保證高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)優(yōu)先運(yùn)行，對(duì)于同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)按照時(shí)間片的原則調(diào)度各個(gè)任務(wù)。 3.端口管理，這部分主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)處理器中斷的管理。為了便于移植，實(shí)現(xiàn)中摒棄了向量中斷模式。為了支持搶占，高優(yōu)先級(jí)任務(wù)可以在處理器中斷態(tài)下直接搶占當(dāng)前任務(wù)，這減少了內(nèi)核對(duì)

4、實(shí)時(shí)任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間。 4.任務(wù)互斥、同步與通信管理，該部分主要實(shí)現(xiàn)了任務(wù)間關(guān)系的處理方法，這些方法主要來(lái)源于傳統(tǒng)操作系統(tǒng)理論，他們包括信號(hào)量，共享內(nèi)存，郵箱和管道等技術(shù)。除此之外，還論述了自旋鎖機(jī)制與事件機(jī)制，雖然內(nèi)核未直接提供對(duì)它們的支持，但說(shuō)明了利用當(dāng)前內(nèi)核中所實(shí)現(xiàn)的機(jī)制如何實(shí)現(xiàn)這兩種機(jī)制。 5.內(nèi)核移植與驅(qū)動(dòng)，這部分主要將內(nèi)核移植到ARM7TDMI核的S3C44BOX處理器，并利用內(nèi)核提供的各種功能實(shí)現(xiàn)了串口驅(qū)動(dòng)程