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1、TheResearchofEmbeddedReal-TimeOperatingSystemAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringbyWuZhiSupervisor:AssociateProf.LuoJunMajor:InstrumentScienceandTechnologyCollegeofOptoelectronicEngineeri
2、ngofChongqingUniversityChongqing,ChinaMay2008中文摘要摘要随着后PC时代的来临，嵌入式实时操作系统在自动控制、航空航天、消费电子、国防军事等领域发挥着越来越重要的作用。然而国内相关的研究较少，嵌入式实时操作系统基本上依赖于国外，核心技术上受制于人。因此，在实验室的十一五国防重点等多个军工项目的需求下，迫切需要研究并开发自主的嵌入式实时操作系统。针对嵌入式系统的特点，本文对嵌入式实时操作系统进行了全面的研究，在操作系统的体系结构、任务管理、内存管理和实时性方面做了深入
3、分析和研究，构建了一个新的嵌入式实时操作系统。首先，对各种操作系统体系结构和嵌入式系统特点的进行研究分析，采用了半序的层次结构。同时从软件工程角度，采用模块化的设计方法。有效保证了操作系统的可靠性和灵活性。其次，通过对任务状态更为明确、细致的划分，采用任务有限状态机更好地实现任务的状态管理。并通过信号量、消息和事件标志等多种方式实现任务的通信、同步和互斥。接着，在内存管理上面，采用内存块大小固定的动态内存管理方案，在搜索空闲内存块上采用首次适应算法实现。然后，针对开放的嵌入式实时系统的特点，提出了一种基于反馈
4、控制的动态集成调度算法。该算法将简单反馈控制与任务准入/回归控制、可达/夭折等策略相结合，设计了新的动态调度框架。该框架适用于对任务的多种特征参数的综合。并从截止期错失率、对关键任务的优先执行能力和CPU有效利用率三个方面，分析了算法的性能。实验结果表明，该算法与最早截止期优先和固定优先级算法相比具有更好的性能。最后，在中断管理方面，本文结合平台处理器的特点，采用独立的中断堆栈区，节省了系统内存占有率。同时，通过处理器工作模式的切换，更好地实现操作系统在ARM平台下的多层中断嵌套。本文设计了一个具有一定实时性
5、的嵌入式实时操作系统，为嵌入式软件的开发提供了一种新的平台。达到减轻嵌入式软件设计的复杂性，提高可维护性、可靠性、灵活性和自主创新能力的目的。关键词：嵌入式系统，实时操作系统，体系结构，任务管理，实时调度I重庆大学硕士学位论文II英文摘要ABSTRACTWiththecomingofpost-PCera,embeddedreal-timeoperatingsystem(ERTOS)playsamoreandmoreimportantroleinautomaticcontrol,aerospace,consum
6、erelectronics,defenseandmilitaryfields.However,thereareonlyafewdomesticresearchesinChina,whichmakesERTOSfundamentallydependentonforeigncountriesandthecoretechnologyalwaysenslavedtoforeigncountries.Therefore,ontheneedsofeleventhFive-YearPlanfornationaldefens
7、eandothermilitaryprojects,itisquitenecessarytoresearchanddeveloptheindependentERTOS.Aimingatthecharacteristicsofembeddedsystem,thispaperisbasedonacomprehensiveresearchonERTOS,makesadepthanalysisandresearchontheoperatingsystemarchitecture,taskmanagement,memo
8、rymanagementandReal-Timeperformanceespecially,todesignanewERTOS.First,bytheresearchandanalysisofvariousoperatingsystemsarchitectureandthecharacteristicsofembeddedsystem,thispaperusesasemi-orderhierarch
