嵌入式实时操作系统ARTs-OS的时间管理

发布时间：2020-07-13 23:42

【摘要】：嵌入式实时操作系统是一种特殊的操作系统。是一种当外界事件或数据产生时,能够接受并以足够快的速度予以处理,其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统作出快速响应,并控制所有实时任务协调一致运行的嵌入式操作系统。其对于响应速度,时间的准确性,系统的可靠性提出了更为严格的要求。与此同时,其硬件资源如内存空间等非常有限,这就造成了空间与时间的尖锐的对立。因此,设计一个高效的,稳定的,功耗合理的时间管理子系统,无疑是整个操作系统提高性能的一个关键和瓶颈所在。针对嵌入式实时操作系统的特点,以S3C2410开发板为硬件平台,系统的介绍了时间管理子系统的设计与实现,主要包括系统时钟,定时器,看门狗等几个功能模块的分析和设计。通过论述各个模块的工作原理,基于S3C2410开发板,详细介绍了时间管理子系统各种功能的实现。其中,重点介绍了分层时间车轮和差分时间链两种定时器算法,对其优劣进行比较,在此基础上设计了一种优化的算法,有效的提高了定时器的性能。其次,较为详细的讨论了看门狗的工作原理以及应用技巧。为整个操作系统的稳定性提供了一道保障。通过对系统稳定性,定时器性能的测试与比较,该时间管理子系统显著提高了系统性能。定时器在各种负载下的平均性能均有大幅提高。在最高精度,最大调度时间,CPU计算量,增减定时器的耗时等方面都有显著的改善。而看门狗定时器有效的实现了系统崩溃自恢复的功能。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP368.1;TP316.2
【图文】：

体系结构图,体系结构,微内核,系统服务

OS 采用现代微内核设计思想和模块结构，分为四个层次：时微内核层、系统服务层和用户接口层，支持动态裁剪和系的 ARTs-OS 系统结构如图 2.1 所示。

内核,实时微内核,接口机制,软中断

管理负责对整个系统物理内存进行管理，包空间的管理，逻辑地址与物理地址间映射的管理负责实现中断处理例程，包括中断进入挂接服务。维护中断/异常处理向量表。管理负责维护系统时间，产生系统滴答中断器，以及对看门狗定时器的启动和维护。模块提供的功能以函数的形式提供给其它内。因此，提供一种专门的接口机制来实现用。在核外，接口使用软中断技术进入内核，传递给内核，并将程序控制流转向相应的内，由于嵌入式操作系统在各种硬件平台间植性。硬件抽象层位于实时微内核与硬件简化对其的操作。它屏蔽了特定平台的硬件

硬件结构图,硬件结构,芯片,开发板

换为 8 位数据。这些数据包括秒、分、时、日期、星期、月、年。RTC 芯片基于一个能够提供 32.768kHz 频率的外部晶振工作，它也能完成报警功能。3.1.1 RTC 芯片硬件结构和工作原理S3C2410 开发板中 RTC 的硬件结构如图 3-1 所示。

【参考文献】