嵌入式软件异常处理机制的研究

异常处理作为实现嵌入式软件容错的一种机制,对嵌入式系统的可靠性具有十分重要的作用.文中主要分析了嵌入式系统原有的异常处理机制的不足,并依据实际工作中的发现,加入了新的异常处理机制,作为对原有异常处理机制的补充.并且以uC/OS-Ⅱ为例,叙述了这种新的异常处理机制的设计和应用.最后说明了在实际工作中应用这种新的异常处理机制应该注意的问题.     

嵌入式操作系统异常处理框架设计与实现

异常处理对于提升嵌入式系统可靠性至关重要,而传统面向硬件的异常处理方法难以适应当前嵌入式应用的发展。通过分析嵌入式系统新的异常处理需求,提出一种结构化异常处理框架,在传统的异常处理机制基础上引入了新的功能特性,并以电信级嵌入式Linux为原型,描述了该框架的具体实现及应用。与其他主流异常处理机制的对比结果表明,异常处理框架功能完善,接口丰富,多级异常处理流程为系统解决各类异常提供多层面的支持。     

基于嵌入式系统的核心转储设计与实现

通常情况下，嵌入式操作系统的健康管理机制能够在系统或应用发生异常时有效阻止异常的蔓延，并保存异常日志。但健康管理保存的日志中通常不包含调用栈、内存、变量等信息，且难以将异常现场以直观的方式展现给维护人员，不便于异常原因分析。针对上述问题，在嵌入式系统中设计了采集操作系统、应用软件运行时剖面信息的核心转储功能，结合操作系统异常处理机制，实现在系统或应用发生异常的临界点获取并记录异常现场信息的能力，并基于调试环境提供图形用户界面，支持对异常现场信息的解析和显示，为嵌入式系统异常分析提供了有效方法。     

嵌入式WebServer的研究与实现

主要论述了基于实时嵌入式系统的WebServer的关键技术和特点,并结合在第3层交换机中的实际应用,阐述了嵌入式WebServer的设计思路和具体实现方法,提出了一种新的表单处理方式——BuildForm.这种处理方式有效地克服了CGI的一些缺点,提高了嵌入式系统的运行效率.另外,针对有些系统可能不提供文件系统支持的情况,WebServer采用了一种新的机制来解决这一问题.实际运行表明,该设计显著提高了嵌入式WebServer的稳定性和运行效率,具有很好的平台无关性.     

一种异常处理机制的设计与实现

异常处理是一种用来检测异常并时其进行处理的技术。异常处理机制已作为现代程序设计语言的一个重要的特性被广泛地采纳，以增强系统运行的可靠性，提高软件的健壮性。对异常处理在程序语言的实现进行了一般性研究，分析比较几种异常处理机制及其实现方法，提出了一种新的异常处理机制的实现方法。     

.NET下不连续异步消息处理的研究

针对服务器端与嵌入式客户端之间通过GPRS通信存在连接不连续性的问题,研究了一种基于.NET框架下的异步消息处理机制,并利用这种机制提出了一种在网络通信连接不连续情况下实现消息异步处理的解决方案。最后将这种方案应用到实际项目中,验证了这种方案可保证数据的可靠传送和一次传输成功,从而提高了系统的吞吐量和稳定性,同时优化了系统的性能。     

一种基于Linux的网络协议栈的设计与实现

实现网络协议栈是嵌入式系统开发中的重要内容,并且具有一定的难度。文章利用Linux内核中基于AF_INET套接字类型的TCP/IP网络协议栈的实现机制,在不影响Linux系统原有网络协议栈的情况下创建了一种新的套接字类型的网络协议栈,并应用于实际路由器软件的实现,通过在原有的Linux内核中添加新的服务,实现了对路由器硬件的操作。     

一种新颖的嵌入式数据管理算法设计

随着云、边、端计算概念的逐步推进,嵌入式平台作为重要的主控平台,处理与管理外部数据即是一项重要任务.在实际应用中,开发一种简单轻量的嵌入式数据管理算法,实现了高实时性的存储处理工作,提高了系统运行的实时性,提高了嵌入式系统运行性能.     

实时多任务嵌入系统的实现

主要研究了嵌入式系统中实时多任务的机制。通过与传统系统的比较，对实时多任务嵌入系统机制和性能作了综合描述，对其应用进行划分，并给出了抢占式和时间片循环调度式两种实现机制和实现情况。最后针对特殊的应用系统，提出一种实现这种实时多任务机制的具体方法。在嵌入式系统应用规模不断扩大的情况下，具有很好的实用价值。     

LPC2200的嵌入式系统中断设计

嵌入式微处理器的应用设计中,中断处理通常是系统的核心任务之一。ARM作为嵌入式微处理器的典型代表,为保证系统的实时性和稳定性,建立了一套完整的异常处理机制。ARMTTDMI内核微处理器支持7种处理器模式,有5种异常模式：快中断、中断、管理、中止和未定义模式。只要正常的程序流程被打断,处理器就进入异常模式,并由固定人口地址转入相应模式,如表1所列。     

通信领域中嵌入式软件异常处理模块分析与实现

异常处理是实现嵌入式应用软件系统可靠性和容错性的重要手段。该文探讨了通信领域内嵌入式软件设计中异常处理的相关技术，分别以X86和PowePC硬件平台为例对异常发生时的运行栈进行了深入的分析，给出了一种通信领域内较通用的异常处理模型，并基于商用嵌入式操作系统VxWorks讨论了该模型的实现。     

Embedded software debugging using virtual filesystem abstractions

We present a scalable technique to simplify the software debugging process for embedded systems that is based on the use of distributed filesystem abstractions. In this technique, the principal building blocks within embedded systems comprising “system-on-chip” (SoC) devices export debugging interfaces realized with filesystem abstractions. These filesystem interfaces are composed in a manner consistent with the hardware hierarchy and provide a portable interface to concurrently debug software executing in the various processing elements within the embedded system. We illustrate application of the model to support the various software debugging requirements unique to SoCs, many of which traditional methods are ill-equipped to deal with. We also present an architecture that may be used to realize distributed filesystem abstractions within resource constrained embedded architectures.     

高可靠性的嵌入式软件现场更新方法

针对传统嵌入式软件更新方法的不足,提出了一种高可靠性的嵌入式软件现场更新方法,通过读取SD卡上的更新文件来更新嵌入式设备的Flash分区,从而实现设备软件的更新。该方法在保证快速更新功能的前提下,采用更新文件兼容性避错检测、双Bootloader设计、更新文件验证及软件异常处理机制,有效提高了软件的避错、容错性能。通过Nelson模型可靠性评估及其在产品中的应用,证明该更新方法具有高可靠性。     

嵌入式脑机接口系统的软件设计与实现

脑机接口的出现使得人与外设之间新型交互方式的实现成为可能,为了加强其实验平台的便携性和灵活性,文中着重探讨了基于先进精简指令微处理器(Advanced RISC Machines)的嵌入式脑机接口(brain-computer interface)系统的数据采集、数据传输、数据处理以及应用控制等方面的设计;采用基于TCP/IP协议的方法实现脑电采集和主模块之间的通信;并利用高性能处理器和多线程技术构建了具有实时数据处理能力、可衔接不同脑电实验应用程序的实验平台.     

Digital Image Forensics via Intrinsic Fingerprints

Digital imaging has experienced tremendous growth in recent decades, and digital camera images have been used in a growing number of applications. With such increasing popularity and the availability of low-cost image editing software, the integrity of digital image content can no longer be taken for granted. This paper introduces a new methodology for the forensic analysis of digital camera images. The proposed method is based on the observation that many processing operations, both inside and outside acquisition devices, leave distinct intrinsic traces on digital images, and these intrinsic fingerprints can be identified and employed to verify the integrity of digital data. The intrinsic fingerprints of the various in-camera processing operations can be estimated through a detailed imaging model and its component analysis. Further processing applied to the camera captured image is modelled as a manipulation filter, for which a blind deconvolution technique is applied to obtain a linear time-invariant approximation and to estimate the intrinsic fingerprints associated with these postcamera operations. The absence of camera-imposed fingerprints from a test image indicates that the test image is not a camera output and is possibly generated by other image production processes. Any change or inconsistencies among the estimated camera-imposed fingerprints, or the presence of new types of fingerprints suggest that the image has undergone some kind of processing after the initial capture, such as tampering or steganographic embedding. Through analysis and extensive experimental studies, this paper demonstrates the effectiveness of the proposed framework for nonintrusive digital image forensics.     

嵌入式软件测试的数据获取技术

测试数据获取是嵌入式软件测试的关键技术,其准确性.实时性和可靠性对测试质量有决定性影响.嵌入式软件测试需要根据软件特性和测试要求对数据获取方法进行定制设计.针对侵入式的软件插桩测试技术,着重研究了硬件采集、硬件收发、纯软件方式的插桩实现过程.对非侵入式的边界扫描技术和虚拟仿真技术的数据获取原理进行了分析,并提出了嵌入式开发测试一体化集成应用和全生存周期嵌入式软件开发,测试与管理的思想,指出了嵌入式软件测试的新方向.     

病理设备中嵌入式系统异常处理

针对病理设备中嵌入式系统中的软硬件异常. 利用状态机原理提出了一种新的异常处理算法. 该算法首先根据不同类型的异常. 得到相应的异常代码;然后根据不同的异常. 利用XML形式定义的异常处理表及异常处理状态机. 对该异常进行处理. 首先介绍了本算法提出的背景. 然后描述了它的具体设计及实现. 并通过一个运行示例对本算法进行了验证分析. 最后. 简要讨论了如何对本算法进行扩展.     

Retargeting sequential image-processing programs for data parallel execution

New compact, low-power implementation technologies for processors and imaging arrays can enable a new generation of portable video products. However, software compatibility with large bodies of existing applications written in C prevents more efficient, higher performance data parallel architectures from being used in these embedded products. If this software could be automatically retargeted explicitly for data parallel execution, product designers could incorporate these architectures into embedded products. The key challenge is exposing the parallelism that is inherent in these applications but that is obscured by artifacts imposed by sequential programming languages. This paper presents a recognition-based approach for automatically extracting a data parallel program model from sequential image processing code and retargeting it to data parallel execution mechanisms. The explicitly parallel model presented, called multidimensional data flow (MDDF), captures a model of how operations on data regions (e.g., rows, columns, and tiled blocks) are composed and interact. To extract an MDDF model, a partial recognition technique is used that focuses on identifying array access patterns in loops, transforming only those program elements that hinder parallelization, while leaving the core algorithmic computations intact. The paper presents results of retargeting a set of production programs to a representative data parallel processor array to demonstrate the capacity to extract parallelism using this technique. The retargeted applications yield a potential execution throughput limited only by the number of processing elements, exceeding thousands of instructions per cycle in massively parallel implementations.     

基于UML的嵌入式软件建模研究

本文以某型嵌入式控制系统软件的设计建模为例,证明了以可视化面向对象的UML建模工具,能够有效克服传统嵌入式系统软件设计中出现的问题,为嵌入式系统软件开发人员提供了一种新的设计开发方法。     

面向SPARC处理器架构的操作系统异常管理验证

航天器等安全关键系统是典型的嵌入式系统,具有多任务并发、中断频发等特点,操作系统是其最基础的软件,构建一个正确的操作系统是保障航天器系统高可信运行的关键.异常管理作为操作系统最底层的功能负责引导系统控制流的突变来响应处理器状态中的某些变化,异常管理的正确性是整个操作系统正确性的基础.本文提出了一种基于Hoare-logic的验证框架,用于证明面向SPARC处理器架构操作系统异常管理的正确性,特别针对多任务并发和中断频发实时操作系统异常嵌套与异常中发生任务切换的情况,将异常管理划分为五个阶段进行全面的形式化建模,并且在Coq证明定理辅助工具中实现了此框架.基于该框架验证了我国北斗三号在轨实际应用的航天器嵌入式实时操作系统SpaceOS异常管理功能的正确性.