探析嵌入式实时操作系统设计方法研究

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1、西南交通大学硕士学位论文嵌入式实时操作系统设计方法研究姓名：李跃申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：诸昌钤20060501西南交通大学硕士研究生学位论文第lI页摘要嵌入式系统软件开发是目前信息技术领域极具前景的发展方向之一，嵌入式实时操作系统是其核心。由于嵌入式系统在功能、价格等方面的千差万别，寻找合适的商业通用R1Ds或自主开发适合本企业的R1[Ds己成为首要的基础的工作。本论文基于这一背景，以成熟的开源微内核_c‘c／oS_Ⅱ为蓝本，对R1DS中常见的构件如文件系统、TcP／m协议栈，利用工业标准级建模语言uML，从设计重

2、用角度，对其进行详细分析，总结出ms的一般设计方法。最后基于论文所提炼的设计方法，自主开发完成了基于x86平台的可用于教学实践的实时微型多任务操作系统RTSCcllo本文的主要工作如下：1)分析了uML的扩展部分即实时uML。从嵌入式实时系统主要特征如行为、时间和结构等出发，详细说明uML如何满足实时嵌入式系统建模需要。并引入了模型驱动设计方法(MDA)和Rhapsody建模工具。2)以Ⅳc／Os．II内核为设计参考，采用设计模式思想和uML分析了微内核设计。包括组成内核的构件划分、任务管理、任务间通信机制、内存管理、中断管理、时间管理。抽象

3、提炼出微内核的一般设计方法。3)引入嵌入式文件系统，结合当前的主流应用进行了需求说明，随后进行了详细的分析和设计。重点讨论了基于uML的Ff订格式的文件系统的设计与实现，并对核心函数实现进行了阐述。4)针对目前开源协议栈Lw口进行了详细分析，并利用uML描述了TCP协议实现。简述了x86平台移植要注意的事项。最后描述了兼容NE2000网络芯片的RTL8019As的硬件特性和收发包流程，并设计了协议测试。5)综合上述工作基础，描述了RTSCeU的开发背景和规划功能点。RTSCeu开发工作基于ROPEs方法、设计模式分析、uML建模。整套代码严格

4、限制为1．44MB大小，即普通一张软盘范围，以符合嵌入式开发资源紧张要求。关键字嵌入式实时操作系统；微内核；uML；嵌入式文件系统；嵌入式TCP／IP协议栈西南交通大学硕士研究生学位论文第1II页AbstractSoftw缸edevelopment0fembeddedsyst锄isOneOfttlemOst剐ingorientatiOnintllef0Te舯undinOfinf0珊ationtech∞logyfield．Elnbeddedr∞l—timeoperatingsyst锄(abT．R1DS)istllekemclofit．Becau

5、seoft量lefIInctions，pricc，andetc，itisa11-jmpon趾tworkmattllecommefcialRTOSisfound趾dRTOSm∞tedwjththeselfc0Iporationisd钾elopedbyseIf-dete姗ination．B硒edthisback要zound，theth船isisorigiIlal蠡mmmiao．kemel弘aDS-11whichismatureand叩en—source．m∞，衄lmdesi印rcusepointofView’“buildsdctailedanal

6、ysisalldabs劬lctcommOIllydesi印pattemfbr骶qucntlyopiIlioncomponentssuchasfilesystem，TCP／mprotoc01stackbyusingUMLthatisindus姆standardmoddlaIIgllage．Finally，b够edthetheoryofthemesisprompted'RTScell(real-timesystemcellmulti-taskop既adngsystem)thatis印pliedforeducationpracticeisdcvcl

7、oped．1hemajorrese缸cllworkdboutthemesisis勰fonow：1)AnalyzinguMLprofile(real—tiIneuML)．Ffomefnbeddedrcal—timesystelnchiefc：haracterjsticwllichisincludedbehavior'tiIIleandstnlctureetc．，thetllesisexplicateshawuMLsatisfytlle咒quiremcntofrcal-timeembcddedsystemmodelingindetail．Inad

8、dition，itmo“ccsModelDriven～chitectur《MDA)desi髓methodaIldRhapsodymodelingt001．2)Ref