基于ARM9芯片S3C2410异常中断程序设计

实时操作系统要求处理器快速响应异常中断.以S3C2410为硬件平台,结合经过实际验证的代码详细分析了基于ARM嵌入式系统的异常处理流程.然后阐明关键字＂-irq＂的作用,设计出中断处理函数.最后,通过设置中断控制寄存器,设计外部中断EINT3的初始化程序,并给出主程序流程图.实践证明程序运行稳定可靠.     

嵌入式实时操作系统分析

实时多任务操作系统（RTOS）是嵌入式应用软件的基础和开发平台。在从功能、性能模型等角度对实时操作系统进行分析的基础上,描述了抢占式任务调度和中断禁止时间与中断延迟事件的实现。对Linux的系统调用功能的分析,是研究Linux内核源码几个很好的入口点之一。     

微内核操作系统互斥量模块功能正确性的形式化验证

操作系统在许多安全攸关领域为软件系统提供关键性底层支撑，操作系统中一个微小的错误或漏洞都可能引起整个软件系统的重大故障，造成巨大经济损失或危及人身安全.为了减少此类安全事故的发生，对操作系统正确性进行验证十分必要.传统测试手段无法穷尽系统中的所有潜在错误，因而操作系统验证有必要使用具有严格数学理论基础的形式化方法.在操作系统中，互斥量可协调多任务对资源的访问，是一种常用的任务同步方式，其功能正确性对于保障多任务应用的正确性十分关键.本文基于定理证明方法，在交互式定理证明器Coq中对某抢占式微内核操作系统的互斥量模块进行代码级形式化建模，给出其接口函数的形式化规范，并实现这些接口函数的功能正确性验证.     

Cortex-A8平台的μC/OS-Ⅱ及LwIP协议栈的移植与实现

提出一种嵌入式实时操作系统设备实现接入以太网功能的方案。利用TI公司推出的TMS320DM8168 DaVinciTM数字多媒体处理器的Cortex-A8平台进行μC/OS-Ⅱ和LwIP协议栈的移植并实现嵌入式TCP/IP网络协议。通过对Cortex-A8内核体系结构研究,详细阐述了μC/OS-Ⅱ和LwIP针对Cortex-A8的移植要点与LwIP的高效邮箱机制的实现并给出部分关键代码。通过系统多任务调度及Web server功能应用的测试验证:移植操作系统运行正常,网络通信成功。在嵌入式设备上实现了嵌入式TCP/IP协议,使嵌入式实时操作系统设备具备了接入以太网的功能。     

基于ARM的嵌入式Linux系统异常和中断的实现及优化

AT91M40800 是一款ARM核的嵌入式微处理器,EV40是基于该处理器的开发板.针对嵌入式Linux(uClinux)在该开发板上异常中断管理机制,利用硬件的异常和中断特性,实现了对操作系统性能的优化,明显提高了系统的中断响应速度和系统稳定性.该实现对AT91X40系列微处理器的应用同样适用.     

基于堆栈处理器的实时多任务调度机制研究与实现

针对堆栈处理器特殊架构,为提高实时性,引入多任务堆栈技术,采用Forth自生成器技术,提出一种基于堆栈处理器的抢占式与时间片轮转调度方法,实现了在Forth堆栈处理器中实时多任务的运行,弥补了Forth堆栈处理器在实时多任务操作系统方面的的不足.实验表明,与当前基于寄存器处理器的嵌入式Forth实时系统相比,本文方法在最大关中断时间、任务上下文切换时间和任务响应时间三项重要的实时任务性能指标方面,实时性能有明显提升,从而保证了Forth系统应用的高效性和安全性,满足人们对Forth堆栈处理器实时多任务操作系统方面的应用需求.     

S3C44B0X平台上μC/OS-II的中断系统设计

中断是嵌入式系统的重要组成部分.通过对三星ARM7处理器S3C44B0X中断控制系统和嵌入式实时操作系统μC/OS-II中断管理机制的分析,进行嵌入式中断系统设计.此系统包含IRQ中断和FIQ中断.经过实验验证,该方法同样适用于其他嵌入式中断系统的设计.     

基于VxWorks的多任务程序设计

VxWorks是一种嵌入式实时多任务操作系统,以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在航天、航空、通信等领域中。随着嵌入式系统功能的不断复杂和性能需求的不断提高,多任务程序的合理设计对嵌入式系统软件的稳定、可靠运行起着重要的作用。文中对VxWorks下的多任务调度机制进行分析,然后介绍多任务程序设计过程中任务优先级的设置、多任务间通信、中断处理等关键要点,结合FC通信的应用实例给出多任务程序设计的步骤和方法,在实际应用中验证了设计的合理性和可靠性,为基于VxWorks的多任务程序设计提供一定的参考。     

UCOS-II操作系统在数码相框中的应用

传统的嵌入式系统软件设计中广泛采用单任务顺序机制,它带来的重要问题是编程复杂,同时系统的稳定性较差。为此,引入了UCOS-II实时操作系统来对多任务进行管理与调度,实践证明该系统对多任务的管理和调度有着卓越的性能和稳定性。本文成功将该系统运用于数码相框系统,详细描述了UCOS-II操作系统在ZEVIO 1020双核处理器的移植过程,并且对于多任务的调度处理,设计了基于两级状态机的通信机制,解决了多任务之间消息处理复杂性的问题,最后给出了系统的实现过程。     

航天器用实时操作系统设计

针对航天器在应用实时操作系统时的特殊需要,设计了航天器用实时操作系统的总体设计方案及内核;总体设计中,将操作系统分为板卡级驱动层、系统内核层、接口层三个层次,并确定了满足航天器任务的最简需求与各层的关系;在内核设计中,设计了双向链表管理器、多任务调度管理器、时钟管理器、消息队列管理器、中断管理器,并在其中体现了最简设计的思想;最后,对航天器用实时操作系统的可靠性设计思路进行了描述;此操作系统目前已应用多个航天器中。     

Verification of Real Time Operating System Exception Management Based on SPARCv8

Exception management,as the lowest level function module of the operating system,is responsible for making abrupt changes in the control flow to react to exception events in the system.The correctness of the exception management is crucial to guaranteeing the safety of the whole system.However,existing formal verification projects have not fully considered the issues of exceptions at the assembly level.Especially for real-time operating systems,in addition to basic exception handling,there are nested exceptions and task switching by exceptions service routine.In our previous work,we used high-level abstraction to describe the basic elements of the exception management and verified correctness only at the requirement layer.Building on earlier work,this paper proposes EMS(Exception Management SPARCv8),a practical Hoare-style program framework to verify the exception management based on SPARCv8(Scalable Processor Architecture Version 8) at the design layer.The framework describes the low-level details of the machine,such as registers and memory stack.It divides the execution logic of the exception management into six phases for comprehensive formal modeling.Taking the executing scenario of the real-time operating system SpaceOS on the Beidou-3 satellite as an example,we use the EMS framework to verify the exception management.All the formalization and proofs are implemented in the interactive theorem prover Coq.     

火炮控制系统健康管理

武器装备系统的健康管理研究是世界各国研究的热点. 本文针对新型火炮控制系统的工作特点, 研究了针对火炮控制系统基于数据驱动的健康管理系统的实施框架、关键技术和系统开发与实现. 阐述了基于嵌入式操作系统VxWorks健康管理系统的多任务程序设计与实现. 围绕数据存储与实时数据可视化, 进行了嵌入式数据库设计与基于Tilcon的界面工程的设计与实现. 经过实际工程验证, 健康管理系统任务划分合理, 系统可靠性实时性高, 显著提高了火炮控制系统的保障性.     

具有远程网管功能的智能光纤收发器的设计与实现

针对目前网络监控中心不能实时和有效地对光纤收发器的状态进行远程监控的问题,提出了一种新型带内网管功能的智能光纤收发器的设计方案,详细介绍了该收发器的硬件组成及软件设计。该收发器采用基于ARM的LPC2210嵌入式处理器和IP113S光电介质转换芯片为核心,通过移植嵌入式多任务操作系统μCLinux实现新型智能光纤收发器远程网管的功能。测试结果表明,该收发器性能稳定、网管功能强,满足了实时性要求,适合电信级业务应用。     

基于国产CPU的立方星星载计算机系统设计

翱翔一号立方星是欧盟第七框架协议QB50立方星网络大气探测项目50颗立方星中的一员。通过对翱翔一号立方星的任务及运行环境进行分析,基于软硬件协同设计方法,设计面向多任务的立方星星载计算机(OBC)系统。该系统以基于SPARCV8架构的国产高性能处理器平台BM3109IB作为核心处理模块,采用集中式数据处理与星务管理方式,同时引入嵌入式多任务实时操作系统进行立方星任务调度,实现立方星的姿态确定与控制、数据处理与存储、操作模式管理以及日常工作管理等功能。翱翔一号立方星OBC系统在功耗、体积、性能等方面达到平衡,满足QB50飞行应用的需求。     

基于Event-B的航天器内存管理系统形式化验证

内存管理系统位于操作系统内核的最底层,为上层提供内存分配和回收机制.在航天器这类安全攸关的关键系统中,其可靠性和安全性至关重要,必须要考虑到强实时性、有限空间限制、高分配效率以及各种边界条件约束.因此,系统通常采用较为复杂的数据结构和算法来管理内存空间,同时需要采用非常严格的形式化方法来保证航天器这类安全攸关系统的高可信性.对复杂内存管理系统的形式化验证也会较之前的验证工作带来更多难题,主要体现在：内存管理模块中的复杂数据结构的形式化描述;操作的规范语义;行为的建模;内部函数的规范及断言定义与循环不变式的定义;实时性验证等方面.本文拟针对这些问题,深入分析实际的航天器操作系统内存管理系统的特性;探索基于分层迭代的语义描述与验证的一般性方法与理论,并应用这些理论方法,来验证一个具有实际应用的航天嵌入式操作系统的内存管理系统.本文研究成果有望被直接应用于我国新一代的航天器系统上.     

基于龙芯3 A处理器的Del taOS嵌入式系统移植

嵌入式系统移植是嵌入式开发中经常遇到的问题。本文以龙芯3A处理器为载体,根据其通用异常处理机制和硬件资源配置,完成系统的启动,并对串口驱动进行开发与配置,成功将实时嵌入式道系统(DeltaOS)移植到龙芯3 A平台上,为应用程序和驱动程序的开发提供了必要的基础。     

基于MiniGUI的GPS自动定位系统设计

为方便获取移动目标的位置信息,提出了基于MiniGUI的嵌入式GPS的自动定位系统的硬件及软件设计方法。硬件采用ARM7内核嵌入式处理器LPC2103,使用GPS模块接收地理位置信息,设计了系统LCD、GPS接口、键盘以及最小系统硬件电路。软件采用μC/OS-Ⅱ操作系统,进行系统软件多任务管理,使用MiniGUI制作图形界面,并显示数据。制作了样机并进行了实验,实现了系统要求的各项功能。     

Compositional power-aware real-time scheduling with discrete frequency levels

Power consumption remains a hot issue in all areas of computing ranging from embedded systems that rely on batteries to large scale data centers where reducing the power consumption of computing devices directly affects not only the management cost, but also contributes to a greener computing environment. The power-aware real-time scheduling problem has recently been addressed for a compositional framework with periodic task model under the assumption that a processor can continuously vary its operating frequency and voltage. However, in practice, this technique is only suboptimal and still produce the waste of computational resources. This paper introduces new frequency scaling schemes that statically determine optimal processor speeds at system, component, and task levels with the objective of minimizing the total energy consumption of the entire framework. Since real-world processors support only a finite set of operating frequencies, our algorithms also consider only discrete speed levels and guarantee still that each task meets its deadline. We implemented and evaluated the performance of a prototype framework that incorporates our algorithms on top of the RT-Xen hypervisor in order to provide power-aware compositional real-time scheduling framework to virtual machines.     

嵌入式通讯管理机在企业电能管理系统中的应用

将嵌入式通讯管理机应用于电能管理系统中,可以有效解决电能管理系统中实时通信和组网的问题．本文分析了采用嵌入式通讯管理机构建电能管理系统的优点,给出了基于MPC860T处理器平台和NucleusPLUS操作系统的通讯管理机方案,介绍了硬件系统组成原理和软件设计方案,最后给出了基于通讯管理机的电能管理系统的设计与实现,调试结果表明该方案符合实际应用需求．