基于龙芯1E的实时Linux系统移植与裁剪

发布时间：2021-02-04 17:14

　　随着近年来中国航天事业飞速发展,卫星应用的领域不断拓宽,卫星的软件功能也越来越复杂,使用操作系统对星上任务和星上有效载荷进行管理已经是必然的趋势。国产龙芯1E处理器的出现,以其高性能、低功耗的特点,打破国外对我国航天芯片的封锁。在此背景下,研究基于龙芯平台的嵌入式实时Linux系统移植具有重要的意义。本文在分析国内外嵌入式操作系统的基础上,研究了标准Linux内核的实时性方法,分析了将实时Linux移植到龙芯1E平台上的可行性,结合航天项目特殊性,设计改进了Linux系统的异常处理策略,根据航天任务的需求对内核进行裁剪,最后测试平台的实时性能。本文的主要工作为设计搭建了基于龙芯处理器的嵌入式实时操作系统平台,对国内航天领域基于MIPS架构处理器的嵌入式实时操作系统的应用研究进行了有益的探索。本文的主要研究内容包括:（1）在对常用实时操作系统进行详细调研的基础上,对比分析它们的特点,选择使用RT-Preempt patch对Linux进行实时性提升方案。同时分析RT-Preempt patch的中断线程化、临界区可抢占、高精度时钟、实时调度策略、优先级继承等技术的原理。（2）在分析MIP... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)北京市

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

硬实时与软实时系统示意图

图 2.2 中断线程化流程Figure 2.2 Process of Interrupt Threadi抢占，内核使用自旋锁和大内核锁作数据时，其它进程只能等待，任先级可继承的 rt_mutex 替换自旋锁如果此时低优先级的任务正持有 锁的 wait_list 优先级队列中，等待域，例如非线程化的中断不可以被能被其它任务抢占，系统会因中断高精度的时钟系统。标准 Linux 使

基于龙芯 1E 的实时 Linux 系统移植与裁剪分辨率可以达到纳秒级。新系统的构成主要包括两个子系统：clocksource 和clockevent，前者建立了一个抽象层，使内核能够使用同一规范的代码管理不同的时钟源；后者对各种时钟事件进行统一的抽象和管理，内核可以自行设置产生时钟中断，不再依赖使用周期性时钟中断记录内核时间。高精度时钟系统结构如下图[27]：

【参考文献】：
期刊论文
[1]航天嵌入式Linux实时性能优化研究[J]. 刘宇帅,苏宇,王金波,吴晨阳.  航天控制. 2018(03)
[2]基于龙芯1E1F航天应用平台与VxWorks系统的VxBus型驱动设计[J]. 邹玉龙,刘彬,田小莉,郭宗芝,牛崇.  计算机测量与控制. 2018(05)
[3]基于ARM的Linux实时抢占补丁的研究与实现[J]. 王帅华,杨东升,王允森,袁晓慧.  组合机床与自动化加工技术. 2015(09)
[4]Linux实时抢占补丁研究及实时性能测试[J]. 张晓龙,郭锐锋,陶耀东,刘生.  计算机工程. 2014(10)
[5]基于SPARC的VxWorks异常处理研究[J]. 黄江泉,陈晓敏,赵勋峰.  微计算机信息. 2012(05)
[6]基于RTAI改进的Linux实时调度算法[J]. 肖和龙,唐文胜.  计算机工程与应用. 2012(01)
[7]VxWorks在龙芯处理器上的移植与实现[J]. 杨晔,安军社.  微计算机信息. 2010(35)

硕士论文
[1]基于龙芯平台的U-Boot系统移植[D]. 张风.南京邮电大学 2013
[2]基于MIPS的嵌入式Linux系统开发环境的设计与实现[D]. 邱烽.上海交通大学 2011
[3]Linux实时抢占补丁的研究与实践[D]. 吴章金.兰州大学 2010
[4]嵌入式Linux操作系统实时性的改进研究与实现[D]. 王世博.东北大学 2009
[5]基于ARM的嵌入式Linux移植与裁剪研究[D]. 刘红丹.哈尔滨工程大学 2007
[6]嵌入式操作系统裁剪技术研究[D]. 王珠珠.西安电子科技大学 2007
[7]基于RTLinux的实时内核软件的研究[D]. 赖蔚蔚.西北工业大学 2004
[8]嵌入式Linux平台搭建在航天测控时钟统一控制显示系统中的应用研究[D]. 叶尚辉.国防科学技术大学 2003



本文编号：3018658