基于xscale架构实训的嵌入式操作系统研究

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1、基于Xscale架构实训的嵌入式操作系统研究基于Xscale架构实训的嵌入式操作系统研究基于Xscale架构实训的嵌入式操作系统研究基于Xscale架构实训的嵌入式操作系统研究基于Xscale架构实训的嵌入式操作系统研究基于Xscale架构实训的嵌入式操作系统研究　　摘要：通过研究一套基于Xscale架构实训的嵌入式操作系统，使得学生在运用此操作系统构造嵌入式应用系统时变得相对简单、明了，该系统学起来比较容易，更便于学生掌握与理解，该系统是一套应用程序和系统分离的全新设计的嵌入式操作系统；系统应用程序可以独立编译和下载，与嵌入式系统分离；系统具有针对性强、体积小、无关代码少等优点。

2、系统研究是针对嵌入式系统教学实验的要求，紧密结合教学实践，该系统内核精巧，结构清晰，利于学生理解和认识操作系统；外围模块易于扩展，便于在实验中扩展外围设备，应用程序容易构造，便于学生编写实验控制的程序。运用本系统开发嵌入式系统，可降低系统开发难度，提高开发效率。　　关键词：Xscale架构；任务调度；资源管理；实训　　作者简介：邱小林，男，江西樟树人，南昌理工学院理事长，教授；周亦人，男，江西宜春人，南昌理工学院实验中心，高级工程师。　　中图分类号：     文献标识码：A     文章编号：1007-007920-0125-03　　　　近几年来随着嵌入式系统突飞猛进的发展，对技术

3、人员的专业能力要求也越来越高，这就增加了嵌入式人才培养的难度，而高校在培养嵌入式人才时使用的操作系统基本上是基于Linux的，对通用的Linux系统进行裁剪，将不需要的模块和功能去除掉，仅保留与需求相关的模块，这样就可以实现应用系统。但是，这种系统在裁剪时很容易出问题，首先，从应用上看，这一类经过裁剪得到的系统其实还是面向一个通用的平台，比如HOpen实际上是一个桌面系统；手机操作系统其实也是一个“五脏俱全”的通用平台。其次，这一类系统大多对系统资源要求比较高，在手机、PDA、机顶盒上跑起来比较顺，如果应用到微波炉控制就”装”不下了。再次，能够裁剪这一类系统的专业水平要求更高，不是

4、普通程序员通过简单看资料就能做到的，即使是有些系统配备了裁剪软件，那也对技术人员要求很高，这给嵌入式系统教学带来了很大难度。而且这些操作系统都是在服务器上编写实验程序，应用服务器的编译系统生成一套完整的嵌入式操作系统下载到目标板上，每次改写程序都需要重新生成一遍系统。这就造成了资源浪费、实验周期加长，下载过程中出错概论增大等弊病。为解决这些问题，本文介绍了一套基于Xscale架构的应用程序和系统分离的全新设计的嵌入式操作系统，该系统应用程序可以独立编译和下载，与嵌入式系统分离。该系统还具有针对性更强，体积更小，无关代码更少等优点，学起来比较容易，更便于学生掌握，该系统具有很好的推广

5、价值。　　一、基于Xscale架构实训的嵌入式操作系统的设计　　1.内核功能分析与设计　　一个完整的操作系统由如下几个部分组成：内存管理；任务调度；输入输出管理；设备管理；文件管理。嵌入式操作系统面向特定的应用，本身不追求大而全，相反，嵌入式系统更强调的是精巧使用，量身定制，不使用无关的代码。嵌入式系统将做主要的管理功能保留在内核中，其余模块则作为可扩展模块根据具体的应用，确定是否链接到系统中。嵌入式系统的内核中主要是任务调度和资源管理。　　任务调度。任务调度是嵌入式操作系统内核的核心，无论是实时性还是多任务操作系统，任务调度提供决定何时必须执行哪个任务，即在嵌入式硬件系统环境下，

6、准时地完成多个任务的运行。实时性操作系统和多任务操作系统以及多任务实时性操作系统，差别在与内核中对任务和实时性处理的机制不同。多任务是操作系统在设定的时序内处理多个活动的能力，即多个执行线程在并发地运行。在单处理器环境下，内核是依据预先设定的调度算法，按照任务的优先级执行的。各个扩展功能在不同的任务或者进程中体现，不嵌入到内核中。　　资源管理。对于嵌入式系统来说，资源往往是有限的，如何管理好系统资源，保证在任务切换的时候，资源和任务能够相互匹配，不出现资源争用或者使用内存跨界等问题，保证任务运行能够有足够的资源支撑，同时在访问可共享资源的时候不出现冲突导致死锁等异常情况。本系统面向

7、嵌入式教学实验，所以选择多任务操作系统作为整个操作系统设计目标。　　任务调度部分包括创建任务、删除任务、改变任务的目前状态和查询任务状态等功能。重点在于任务调度策略的设计和实现上，调度策略是否适合嵌入式应用的特定要求，是直接影响操作系统的关键因素。资源管理，重点是资源和任务的关联，互斥资源的管理，资源申请和释放，在任务切换的时候，能够释放资源，启用的时候能够申请到资源。在资源不能满足的情况下，挂起任务，并暂时释放已经申请到的互斥资源。　　将文件管理、中断管理、设备管理