基于CortexM3处理器的RTOS研究与设计-计算机科学与技术专业论文.docxVIP

摘要随着科学技术的发展，越来越多的嵌入式产品开始融入到人们的生活中， 摘要 随着科学技术的发展，越来越多的嵌入式产品开始融入到人们的生活中， 多任务的要求使得嵌入式实时操作系统技术变成嵌入式研究焦点。现在市面上 知名的嵌入式实时操作系统几乎都是由国外公司开发的。而且国外实时系统一 般价格昂贵，各项特性也难以满足大众需求，因地域、语言原因，技术支持也 多有不便。因此，对嵌入式实时系统的研究有着重要的意义。本文在研究国内 外现有的嵌入式实时操作系统内核的基础上，结合Cortex M3处理器的特性，设 计了一款功能齐全的实时操作系统内核CoOS，具有如下特性： ●针对Cortex M3系列微控制器设计的实时系统内核； ·支持优先级抢占和时间片轮转两种调度方式； ●零中断延迟时间； ◆高度可裁剪性； ·支持信号量、事件标志、互斥体、邮箱、队列五种同步与通信方式； ·支持堆栈溢出检测。 本设计从最核心的任务调度开始设计整个系统，包括底层实现、调度模块 等，并进行单元测试。测试通过后，再逐步添加时间管理、同步与通信方式以 及存储管理到整个系统中，并进行单元测试和集成测试。经过测试以及修改， 目前系统能够稳定运行。系统的任务调度和中断正常，达到了设计目标。 本文从处理器架构分类开始，首先简单介绍了Cortex M3处理器的特性和国 内外的一些RTOS发展现状，并给出CoOS的设计目标。其次介绍了Cortex M3 处理器与RTOS密切相关的一些部件，包括寄存器、指令集、工作模式、特权等 级、堆栈设置、嵌套向量中断控制器等模块，为后面CoOS的设计与实现奠定理 论基础。然后详细地介绍了实时系统内核的设计与实现，主要包括：任务管理、 时间管理、同步与通信机制、存储管理等，并给出了各个模块测试方法以及集 成测试方法，并分析了CoOS具备的几大特性，包括实时性、安全性、可移植性、 可裁剪性等，给出了CoOS与目前两种主流RTOS的性能对比。最后给出了一个 STM32设备上基于CoOS多任务应用程序设计的实例。通过这个实例介绍了 CoOS的配置和使用方法。 关键词：CortexM3处理器，实时操作系统，任务管理，中断 AbstractWith Abstract With the development of science and technology,more and more embedded products began to fitting into people’S lives．The requirements of multiple Tasks make the technology of embedded real—time operating system becomes the focus of embedded research．Now,nearly all well-known embedded real-time operating system on market al e developed by foreign companies．The foreign real-time systems usually expensive，character also have difficult to satisfy the public demand，and technical support are much inconvenience for rc酉onal language reasons．So the study of embedded real·time system has all important significance．Based on the study of current embedded real-time operating system kernel in domestic and on abroad，this thesis combining the characteristics of Cortex M3 processor,designed a fully functional real—time operating system kernel CoOS．It has the following features： e Specially designed for Cortex·M3 series micro controller *Supports preemptive priority and round-robin scheduling mode ●Interrupt latency is 0 $highly Scalable ●Semaphore，Mutex，Flag,Mailbo