osek_vdx操作系统的研究与应用

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1、OSEK/VDX操作系统的研究与应用摘要自从在发动机的电子控制模块中嵌入第一台微处理器以来，汽车中嵌入微处理器的数量迅速增多。目前，某些汽车已使用了70多个微处理器，汽车电子软件系统越来越复杂，使得软件工程师需花费大量的时间和精力来开发和调试软件系统，进而导致了汽车电子软件的重复开发、软件工程师效率低下等问题。为了解决这些问题，欧洲几家主要汽车制造商在适用于汽车且可通用于其他领域的嵌入式分布式操作系统的规范化方面进行合作，制定了OSEK/VDX标准。该标准定义了嵌入式操作系统、网络通信和网络管理等方面的标准接口，这使得

2、汽车电子软件的可重用性、可兼容性提高，避免了重复开发，提高了开发效率。因此，研究OSEK/VDX标准具有重要意义。近几年，国内也兴起了对OSEK/VDX标准的研究。本文首先根据OSEK/VDX操作系统标准，研究了操作系统的运行机制，对其体系结构、任务管理、事件机制、资源管理、中断机制、报警机制等进行了全面的分析。基于对运行机制的分析，设计和实现了OSEK/VDX操作系统中任务管理、事件机制、资源管理、中断机制和报警机制等模块的关键数据结构和系统调用。接着研究了OSEK/VDX操作系统的优化技术：针对每个优先级只有单个任

3、务的任务管理设计了一个就绪表，使得查询最高优先级的就绪任务变为常数时间；针对任务终止时不必保存任务的上下文环境，提供了两种任务切换策略——一般任务切换和任务终止后的任务切换；针对OSEK/VDX标准的等待事件系统调用只能等待单个事件，提供了同时等待多个事件的系统调用；针对默认情况下，中断发生在任务的栈上，每个任务都必须预留支持中断嵌套的内存空间，提供了单独中断栈以减少整个系统对内存的需求。最后，研究了OSEK操作系统的移植，根据在80X86上的实现，设计了测试程序，验证了设计和实现的正确性，并给出了在80X86平台上的

4、空间性能和时间性能指标。关键词：嵌入式操作系统；OSEK/VDX；汽车电子44目录第一章绪论71.1课题来源71.2研究的目的和意义71.3国内外研究现状81.4OSEK标准简介91.4.1OSEKOS标准简介91.4.2OSEKCOM标准简介101.4.3OSEKNM标准简介101.4.4OSEKOIL标准简介101.5主要研究内容及组织结构102.1OSEK操作系统的体系结构112.1.1OSEK操作系统的处理级别112.1.2OSEK操作系统的符合类112.2任务管理112.2.1任务状态转换模型122.2.2任

5、务的激活和终止122.2.3任务的优先级122.2.4调度策略132.3事件机制132.4资源管理132.5中断机制142.6调度点分析142.7报警机制142.8错误处理142.9本章小结15第三章KOSE操作系统的设计与实现173.1OSEK操作系统的总体设计173.2任务管理173.2.1任务控制块TCB173.2.2就绪队列183.2.3内部资源的获得与释放183.2.4任务级的任务切换193.2.5任务调度193.2.6任务的激活203.2.7任务的终止223.2.8空闲任务233.3事件机制233.4资源管

6、理253.5中断机制263.6报警机制273.7本章小结29第四章OSEK操作系统优化技术研究31444.1任务切换的优化314.2事件机制的增强功能314.3中断的优化324.4本章小结33第五章OSEK操作系统的移植和测试355.1开发环境355.2OSEK操作系统的移植355.3功能测试355.3.1测试用例1355.3.2测试用例2395.4OSEK操作系统的性能405.4.1空间性能测试415.4.2时间性能评估425.5本章小结44结论与展望45参考文献47致谢5144第一章绪论1.1课题来源如今，汽车已不

7、再是纯机电的交通工具，其中采用了大量的微处理器，汽车已进入智能化时代。有些汽车中使用了几十个通过总线互连的微处理器来完成车辆运行中的各种任务，从发动机、变速箱的控制到防抱死、悬挂控制，直至巡航、通讯、在线诊断等，控制内容越来越多，控制系统越来越复杂，其中部分新一代发动机的管理系统使用的程序已经超过500kB。数量众多且结构各异的微处理器体系结构和车用安全性能的严格要求给软件设计带来了很新的问题：汽车中软件含量增加、在操作系统和网络方面的重复开发、软件工程师的工作效率不能满足高质量产品的要求等等。为了解决这些问题，199

8、3年5月，宝马、博世、戴姆勒－克莱斯勒、欧宝、西门子和大众等几家德国汽车制造商一致同意在适合于汽车且通用的嵌入式分布式操作系统的规范化方面进行合作，由德国卡尔斯鲁厄大学协调该项目，且称之为“OffenseSystemundderenSchnittstellenfurdieElektronnikimKraftfahrzeug”（德语