一种基于ARM 核的嵌入式操作系统的设计实现

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1、第２７卷第３期计算机应用与软件Ｖｏｌ２７Ｎｏ．３２０１０年３月ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＳｏｆｔｗａｒｅＭａｒ．２０１０一种基于ＡＲＭ核的嵌入式操作系统的设计实现葛强王宜怀曹振华（苏州大学计算机科学与技术学院江苏苏州２１５００６）摘要分析了当前嵌入式实时操作系统的特点，提出并实现了一个简洁高效具有通用性的嵌入式操作系统设计方案。利用ＭＭＵ将系统分为内核空间和用户空间，成功地解决了系统和应用运行在一个特权级别而造成无法保护内核空间和外设互斥访问的问题。在调度方式上采用可变优先级的调度策略，满足了系统对稳定性和实时性的需求。关

2、键词嵌入式实时操作系统　ＡＲＭ　内存管理单元ＤＥＳＩＧＮＡＮＤＲＥＡＬＩＺＡＴＩＯＮＯＦＡＮＥＭＢＥＤＤＥＤＯＰＥＲＡＴＩＮＧＳＹＳＴＥＭＢＡＳＥＤＯＮＡＲＭＣＯＲＥＧｅＱｉａｎｇ　ＷａｎｇＹｉｈｕａｉ　ＣａｏＺｈｅｎｈｕａ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｏｏｃｈｏｗＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｕｚｈｏｕ２１５００６，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ　　Ａｓｉｍｐｌｅａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｕｎｉｖｅｒｓａｌｄｅｓｉｇｎａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒｅｍｂｅｄｄｅｄｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｙｓ

3、ｔｅｍｉｓｂｒｏｕｇｈｔｆｏｒｗａｒｄｉｎｔｈｅｔｈｅｓｉｓａｎｄｆｉｎａｌｌｙｒｅａｌｉｚｅｄ，ａｆｔｅｒａｎａｌｙｓｉｎｇｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｕｒｒｅｎｔｅｍｂｅｄｄｅｄｒｅａｌｔｉｍｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．ＴｈｅｕｓｅｏｆＭＭＵｄｉｖｉｄｅｓｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｎｔｏｋｅｒｎｅｌｓｐａｃｅａｎｄｕｓｅｒｓｐａｃｅ．Ｔｈｉｓｉｓａｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｗａｙｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｓｍｕｔｕａｌｌｙｅｘｃｌｕｓｉｖｅａｃｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｕｎａｂｌｅｔｏｐｒｏｔｅｃｔ

4、ｔｈｅｋｅｒｎｅｌｓｐａｃｅｗｈｉｃｈｉｓｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｒｕｎｎｉｎｇｏｎｓａｍｅｐｒｉｖｉｌｅｇｅｄｌｅｖｅｌ．Ｕｓｉｎｇｖａｒｉａｂｌｅｐｒｉｏｒｉｔｙｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｙｍａｋｅｓｔｈｅｓｙｓｔｅｍｍｅｅｔｔｈｅｎｅｅｄｓｏｆｒｅａｌｔｉｍｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔａｎｄｓｍｏｏｔｈｒｕｎｎｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　　Ｅｍｂｅｄｄｅｄｒｅａｌｔｉｍｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ　ＡＲＭ　Ｍｅｍｏｒｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔｕｎｉｔ（ＭＭＵ）ＳＡＵＯＳ（ＳｉｍｐｌｅＡｎｄＵｓ

5、ｅｆｕｌＯｐｅｒａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）是一个基于０　引言ＡＲＭ核的嵌入式实时操作系统，其结合了ｕＣ／ＯＳＩＩ核的实时性和Ｌｉｎｕｘ核中关于虚存的设计，充分利用ＡＲＭ９２０Ｔ核的内存管进入９０年代以来，嵌入式系统的规模和复杂程度不断加理单元（ＭＭＵ）将系统和应用分离，同时将硬件管理和操作系统强，传统的嵌入式软件设计模式已经不能适应。传统的嵌入式核分离，使得内核更加小巧，更具移植性，保证了可以在修改很系统结构和功能比较单一，是一种前后台的结构。这种应用程少代码的前提下将该操作系统移植到ＡＲＭ９２０Ｔ核的不同目标序的主体是一个无限循环，循环中调用

6、相应函数来完成各种操板上。该操作系统现在已经在一个工业现场数据采集系统上成作，这部分是后台；而中断服务程序处理异步事件称之为前台。功应用。时间相关性很强的关键操作（Ｃｒｉｔｉｃａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎ）一定是靠中断服务来保证的。因为中断服务提供的信息一直要等到后台程序走１　ＳＡＵＯＳ系统的架构到该处理这个信息这一步时才能得到相应处理。因此该类系统实时性差［１］。开发人员也会因为考虑不同功能模块间的完整操作系统一般是由以下几个模块组成的，每个模块实现一性和正确性显得力不从心。而建立在操作系统上的嵌入式系统定的功能，且模块相互作用构成了一个完整的系统

7、（如图１所示）。将应用和系统管理进行了分割，使得开发更加容易，各个模块更系统初始化模块它是操作系统能正确运行的第一段代加清晰，程序的可维护性好。更重要的是，可以多任务并发执码，主要完成系统加电后的内存初始化、底层硬件的初始化、中行，以完成一个复杂系统的需求。现在有很多优秀的嵌入式操断向量的重定向等一系列初始化工作。作系统，对于大型系统可以选择Ｌｉｎｕｘ、ＷｉｎＣＥ、ＶｘＷｏｒｋｓ等；小存储管理模块它主要对系统内存进行划分，分配每个任型的操作系统主要有ｕＣ／ＯＳＩＩ、ｅＣｏｓ等。小型操作系统的最大务的堆栈，建立系统页表和每个任务页表，最后启动Ｍ

8、ＭＵ。本问题是用户空间和系统空间在同一层次，对系统区没有保护，这系统并没有采用Ｌｉｎｕｘ那样的动态的任务，而是像ｕＣ／ＯＳ一样样应用程序可以轻易修改系