嵌入式操作系統(tǒng)通用硬件抽象層設(shè)計(jì)研究.pdf

1、對(duì)嵌入式系統(tǒng)而言，由于體系的多樣性、應(yīng)用的專門(mén)性、交叉平臺(tái)編譯等原因，其開(kāi)發(fā)難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于桌面型應(yīng)用。降低開(kāi)發(fā)難度一直是該領(lǐng)域研究的主要問(wèn)題之一。 其中，體系多樣性是導(dǎo)致開(kāi)發(fā)復(fù)雜和困難的主要原因之一，較為實(shí)用的辦法就是盡力消除平臺(tái)差異，使嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件運(yùn)行在一個(gè)與平臺(tái)的無(wú)關(guān)的虛擬環(huán)境上，使開(kāi)發(fā)者將主要精力集中解決應(yīng)用問(wèn)題。 大多數(shù)商業(yè)嵌入式系統(tǒng)在銷售時(shí)都會(huì)捆綁板級(jí)支持包(Board SupportPackage，

2、BSP)，從板級(jí)支持到應(yīng)用開(kāi)發(fā)，完全形成了壟斷，應(yīng)用間的共享變得困難，從軟硬件協(xié)同開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，雖然這樣能有更好的一體化設(shè)計(jì)支持服務(wù)，但卻無(wú)法讓?xiě)?yīng)用更有效地重用。 針對(duì)典型BSP和典型體系作分析之后，可以發(fā)現(xiàn)，造成BSP應(yīng)用的局限性是操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者的原因，商家總希望BSP能與上層OS緊密結(jié)合，沒(méi)有更多的考慮通用性而造成的。在同一種嵌入式微處理器的硬件平臺(tái)上支持不同嵌入式操作系統(tǒng)的BSP之間不僅從組成結(jié)構(gòu)、向操作系統(tǒng)內(nèi)核所提供的功能以

3、及所定義的服務(wù)的接口都完全不同，因而一種嵌入式操作系統(tǒng)的BSP不可能用于其他嵌入式操作系統(tǒng)。這種BSP是一種封閉的專用硬件抽象層。因此，需要為嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核開(kāi)發(fā)和應(yīng)用提供一種開(kāi)放、通用的硬件抽象層平臺(tái)(current Hardware Abstraction Layer，CHAL)，使得在某種硬件平臺(tái)上的嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核的開(kāi)發(fā)能夠在支持這種硬件平臺(tái)的硬件抽象層上進(jìn)行。 本論文探討了嵌入式操作系統(tǒng)通用硬件抽象層設(shè)計(jì)技術(shù)，在體

4、系與操作系統(tǒng)之間，建立一個(gè)相對(duì)通用和獨(dú)立的平臺(tái)，以解決嵌入式操作系統(tǒng)的移植，同時(shí)簡(jiǎn)化和加速嵌入式系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)。 首先，在對(duì)主流的體系結(jié)構(gòu)與操作系統(tǒng)充分理解的基礎(chǔ)上，提出了通用硬件抽象層(Currcnt Hardware Abstraction Layer，CHAL，)的功能模型和分層結(jié)構(gòu)。 其次，詳細(xì)探討了CHAL的關(guān)鍵技術(shù)，包括CHAL與OS、尋址模式、中斷、DMA等技術(shù)，并以實(shí)例的形式說(shuō)明了CHAL的設(shè)計(jì)原理與技巧。