微实时操作系统计与实现_毕业设计.doc

目 录 摘要 1 1.1 选题的目的和意义 3 1.2 国内外的研究现状和趋势 3 1.2.1 ARM处理器 3 1.2.2 操作系统 5 2 系统设计 7 2.1 可行性分析 7 2.2 需求分析 7 2.3 系统功能设计 8 2.3.1总体结构 8 2.3.2 RTOS内核处理流程 8 3 系统开发环境和工具 10 3.1 开发环境 10 3.2 开发工具 10 4 系统详细设计 10 4.1 任务创建模块 11 4.2 任务调度模块 12 4.3 任务通信模块 12 5 系统具体实现 13 5.1 任务创建模块 13 5.1.1 任务 13 5.1.2 任务状态 13 5.1.3 任务控制块 14 5.1.4 任务就绪表 15 5.2 任务调度模块 17 5.2.1 基于优先级抢占调度 17 5.2.2 时钟节拍函数 18 5.3 任务间的通信 19 6 系统测试 21 6.1 项目一：内核移植到周立功LPC2138测试及RS232串口的实现 21 6.2 项目二：内核多任务的抢占调度及任务的睡眠机制 22 6.3 项目三：任务管理测试 22 6.4 项目四：任务间通信测试-互斥信号量 22 7 总结和展望 22 Abstract 24 参考文献 25 摘要 微实时操作系统设计与实现 田德伟 （德州学院计算机系，山东德州 253023） 摘要：随着物联网的发展，嵌入式系统在人们的生活中的作用日益凸显。嵌入式操作系统在嵌入式开发中也逐步得到了开发人员的关注，如何在保证嵌入式系统的效率的前提下，降低开发成本，成为诸多厂商关注的焦点。该微实时操作系统与现行linux系统具有相比，具有更高实时性；与μ/COS-ii相比内核更精简、在控制产品成本中有巨大优势。该系统主要针对低端微处理器平台，旨在降低开发成本同时提高嵌入式系统对外围设备管理效率。该系统支持八个优先级，每个优先级可以创建一个任务，任务间同步采用信号量机制。 关键字：嵌入式实时操作系统，μ/COS-ii，嵌入式系统1 引言 1.1 选题的目的和意义 随着微电子技术的快速发展，芯片功能更加强大，将成，这不仅能降低成本，缩小产品体积，还增强产品的可靠性。同时，软件硬件的紧密结合，嵌入式软件与硬件界线更加模糊，嵌入式软件时常以硬件形态存在，这种方式可提高实时性，增强可维护性。嵌入式操作系统种类繁多，有资源开销很少的卡操作系统，也有功能较强的网络计算机操作系统。这些嵌入式操作系统从功能到性能各具特色，为各种硬件环境及应用提供了相应的支持和服务。 目前市场上共有几十种操作系统，有多任务系统，也有单任务系统；有实时系统系统，也有分时系统。总之，不同厂商推出的操作系统或多或少都有差异，但许多嵌入式操作系统一般具有如下一些内容和功能：系统核心、窗口图形系统、文件系统、设备驱动程序和网络协议等。嵌入式系统将有以下方向趋势 随着微电子技术的快速发展，芯片功能更加强大，将成趋势，这不仅能降低成本，缩小产品体积，还增强产品的可靠性。同时，软件硬件的紧密结合，嵌入式软件与硬件界线更加模糊，嵌入式软件时常以硬件形态存在，这种方式可提高实时性，增强可维护性。嵌入式操作系统会与嵌入应用软件协同发展。嵌入式系统中的重要角色包括嵌入式应用软件，嵌入式系统应用领域千差万别，只有充分重视应用软件的发展，才能满足丰富多彩的应用要求。 ARM（Advanced RISC Machines）是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。技术具有性能高、成本低和能耗的特点。适用于多种领域，比如嵌入控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式应用等。M处理器共有7种运行模式： 用户模式（user，use） 正常程序执行模式 快速中断模式（fiq）用于高速数据传输和通道处理 外部中断模式（irq）用于通常的中断处理 管理模式（sve） 操作系统使用的一种保护模式 数据访问终止模式（abt）用于虚拟存储及存储保护 未定义指令终止模式（und）用于支持通过软件方针硬件的协处理器 系统模式（sys）用于运行特权级的操作系统任务除了用户模式之外的6种处理器模式称为特权模式（privileged modes）。在这些模式下，程序可以访问所有的系统资源，也可以任意进行处理器模式切换。除系统模式外，其他5种特权模式又称为异常模式。 处理器模式可以通过软件控制进行切换，也可以通过外部中断或异常处理过程进行切换。大多数的用户程序运行在用户模式下。这时应用程序不能够访问一些受操作系统保护的系统资源应用程序也不能直接进行处理器模式的切换。当需要进行处理器模式切换时，应用程序可以产生异常处理，在异常处理过程中进行处理器处理器模式的切换。这种体系结构可以使系统控制整个系统的资源。 当应用程序发生