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当前嵌入式系统的开发多为在嵌入式操作系统基础上的开发,这样可使开发人员专注于应用功能的开发,加快开发速度,降低开发风险。现有的商业嵌入式操作系统可提供通常的技术服务,但它不开放内核源代码,不能针对特定应用裁减内核,且使用价格高。开源的嵌入式操作系统例如Linux等,虽可根据需要进行内核裁减,但它又缺少必要的技术服务,同时由于它的实时性等问题,在实时控制领域使用时需要进行必要的改造。所有这些开发,都需要开发人员具有较深专业知识和技能,而许多其他专业的技术人员,也期望使用嵌入式技术和嵌入式操作系统去解决他们各自领域的特定技术问题,这就要求业界能够提供一种易于进行个性化定制(装配)的嵌入式操作系统和与之相配套的开发工具。
针对这种情况,本文以数控应用为背景,提出一个基于源码资源库和组装技术的嵌入式实时操作系统。论文主要研究内容如下。
1.对当前开源嵌入式操作系统进行研究,分析它们的优缺点,提出本操作系统的两个基本目标——可组装性和硬实时性。
2.以功能完整、独立、冗余度小为原则,将操作系统分解成多个源码组件,为代码组装提供基础。实现上:将操作系统分为四层——硬件层、基本实时内核层、操作系统服务层和用户应用层;每层再按功能划分模块,每个模块由若干函数组成,将函数作为代码组装的最小单位——源码组件。
3.通过源码资源库管理共性模块的源代码组件,在资源库中,代码组件按照(层次名一模块功能名一函数名)三级索引存储。代码组装时,建立一个源代码库函数使用情况登记表S_CODE_USED_TAB,通过该表在源码资源库查找源码块。
4.采用两种调度策略实现对普通任务和实时任务调度,一定程度的开放硬件中断资源,最大限度的提高系统的实时性,同时又设法避免某些任务过长时间得不到服务。
5.利用该操作系统实现一个电火花加工的三轴两联动的特殊数控系统,完成了针对该系统软硬件功能的操作系统配置、组装,应用层任务的实现,及其与操作系统的挂接。经过系统测试,嵌入式操作系统能满足该数控系统的要求。
本课题设计的嵌入式实时系统适用于数控类、智能控制类系统。利用本操作系统,可以较方便快捷的完成嵌入式系统软件的开发。不同应用可以根据自身需求,对系统中的功能模块有选择性的加以裁减使用,减少重复性的工作,使开发工作简单、快速。