嵌入式系统开发平台—核心层的设计与实现

发布时间：2020-07-31 10:52

【摘要】： 能够支持嵌入式系统资源复用、缩短嵌入式系统开发周期、提高嵌入式系统开发效率的嵌入式系统开发平台是嵌入式产品开发的有效工具。但嵌入式系统产品以应用为中心，不同的应用产品具有不同的功能，另外大多数应用产品对实时性有较高要求，因此，如何科学合理的设计和实现嵌入式系统开发平台的可裁剪性和实时性已经成为当今嵌入式系统开发过程中一个亟待解决的关键问题。本文主要内容为研究并实现基于层次模型的嵌入式系统开发平台的核心层。关键技术研究是该层功能的设计与实现。核心层是开发平台中涉及任务管理、异常与中断管理以及内存管理等系统资源分配的重要一层，其功能是实现嵌入式实时操作系统内核。本文在对现有的嵌入式实时操作系统内核以及其实时性和可裁减性分析的基础上，提出并实现了嵌入式系统开发平台核心层的实现方案。方案将嵌入式系统开发平台核心层分为3个模块：任务管理模块，异常与中断管理模块以及内存管理模块。任务管理模块中，设计了任务控制块(TCB)，并对任务状态进行了详细的划分，通过在任务调度中引入就绪队列、设置任务调度变量提高了任务调度的实时性；通过在并发控制中引入事件控制块、信号量、互斥型信号量、事件标志组、消息邮箱以及消息队列等方式实现了任务间的协调运行。异常与中断管理模块中，分析了异常处理原理，并设计了ESP—HAL与核心层之间异常处理函数的接口和应用程序异常处理函数接口；给出了中断处理模型，设计了中断处理流程和中断处理服务接口；此外还将异常和中断管理函数设计为以库函数或C语言宏的形式供使用者调用，缩短了异常或中断处理的响应时间。内存管理模块中，设计了内存控制块，通过内存控制块来跟踪每一个内存分区，以特殊的内存分块管理技术实现了内存分区，在较大程度上避免了内存碎片的产生。在课题组自主开发的嵌入式系统开发平台的支持下，该核心层可实现嵌入式实时操作系统内核的功能。与现有的嵌入式实时操作系统内核相比，该核心层所实现的实时操作系统内核具有较好的实时性和可裁减性，可满足当前对嵌入式系统开发的要求。
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TP368.11

【引证文献】