嵌入式实时操作系统MQX应用框架研究
本文选题:MQX + Kinetis ; 参考:《苏州大学》2013年硕士论文
【摘要】:MQX是一款主要面向工业控制、汽车电子及消费电子等领域实时多任务应用的嵌入式实时操作系统。2009年,,飞思卡尔公司半导体公司开始免费开放MQX3.0.1版源代码,同年,苏州大学飞思卡尔嵌入式中心接受其委托,利用ColdFire微控制器为硬件平台开始对MQX原理及应用进行初步研究。2010年以来,飞思卡尔陆续推出了面向工业领域ARM Cortex-M4内核的Kinetis系列微控制器,该系列微控制器具有复杂性高、性能卓越、硬件资源丰富且对运行操作系统软件有良好支持等特点,对MQX提供了更好的支持。同时,MQX也不断发展,目前已经更新至4.0.0版。在此背景下,开展对MQX调度机制、组织框架及驱动模型等问题的深入分析研究,对MQX的应用与推广具有重要意义。 本文以Kinetis K系列微控制器为硬件蓝本,对MQX的应用进行研究。通过分析MQX源码,剖析其基于优先级可抢占的调度机制,揭示了MQX的调度实质并给出清晰表述,为应用及进一步深入研究奠定了基础。提出了应用工程框架SD-MQX,该框架实现了使用MQX及无操作系统NOS应用工程的统一,从而使前导启动过程、底层驱动的一致性得到较好的满足。同时,该框架简化了从传统开发模式向使用MQX进行过渡的过程。提出了基于构件的MQX设备分层驱动模型,通过设计接口驱动构件,解决了MQX标准调用接口与底层驱动构件的对接问题,有效地实现有无操作系统情况的底层驱动的统一。基于对硬件抽象层的研究,提出了一种MQX跨平台的简捷移植方法,并结合Cortex-M4处理器架构的特点在K60N512微控制器上进行了实现和性能测评。最后,设计了基于MQX的简易数码相框系统作为应用实例。 鉴于MQX在国内的推广为时尚短,相关研究较少,本文深入分析与研究了MQX的调度机制、组织框架、驱动设计和系统移植等基本问题并给出了解决方案,有助于降低MQX的开发难度,缩短开发周期,提高软件质量,为MQX应用开发提供范例。
[Abstract]:MQX is an embedded real-time operating system for real-time multitasking applications in industrial control, automotive electronics and consumer electronics. In 2009, Freescale Semiconductor began to open free MQX3.0.1 source code, the same year,The Freescale embedded Center of Suzhou University accepted the commission and began to study the principle and application of MQX using ColdFire microcontroller as the hardware platform.Freescale has successively introduced Kinetis series microcontrollers for industrial ARM Cortex-M4 kernel. The series microcontrollers have the characteristics of high complexity, excellent performance, abundant hardware resources and good support for operating system software, etc.Better support for MQX.At the same time, MQX is also evolving and has been updated to version 4.0.0.Under this background, it is of great significance for the application and popularization of MQX to carry out in-depth analysis and research on MQX scheduling mechanism, organization framework and driving model.In this paper, Kinetis K series microcontrollers are used as hardware blueprint to study the application of MQX.By analyzing the source code of MQX, the scheduling mechanism based on priority preemption is analyzed, and the essence of MQX scheduling is revealed and clearly described, which lays a foundation for application and further research.An application engineering framework SD-MQX is proposed, which realizes the unification of application engineering using MQX and NOS without operating system, so that the consistency of the bottom driver and the leading start process can be well satisfied.At the same time, the framework simplifies the transition from the traditional development model to the use of MQX.A component-based layered driver model for MQX devices is proposed. The interface driver component is designed to solve the problem of interfacing between the MQX standard calling interface and the underlying driver component, and the unification of the underlying driver with or without operating system is effectively realized.Based on the research of hardware abstraction layer, this paper presents a simple and convenient method of transplanting MQX across platforms, and implements and evaluates the performance of K60N512 microcontroller based on the characteristics of Cortex-M4 processor architecture.Finally, a simple digital photo frame system based on MQX is designed as an application example.In view of the short popularity of MQX in China and the lack of related research, this paper deeply analyzes and studies the basic problems of MQX scheduling mechanism, organization framework, driver design and system porting, and gives the solutions.It is helpful to reduce the difficulty of MQX development, shorten the development cycle, improve the software quality, and provide an example for MQX application development.
【学位授予单位】:苏州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TP316.2;TP368.1
【参考文献】
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本文编号:1758381
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