高可靠嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、進(jìn)入二十一世紀(jì)，隨著新技術(shù)不斷地涌現(xiàn)，實(shí)時(shí)軟件的復(fù)雜度大大提高，實(shí)時(shí)系統(tǒng)必須支持在線升級，而升級不可避免地存在引入錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)可能，從而即使廣泛的系統(tǒng)級綜合測試也難以確保系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，系統(tǒng)外部設(shè)備趨向于開放式、多功能、可管理的智能化設(shè)備，嵌入式應(yīng)用應(yīng)根據(jù)需要動態(tài)的定制、擴(kuò)展驅(qū)動程序，設(shè)備的安全性和易管理性變得尤為重要。 因此，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)須為嵌入式系統(tǒng)的高可靠性提供基礎(chǔ)保障，支持系統(tǒng)的可靠升級、故障隔離、故障避免和容錯(cuò)的手段

2、，保證實(shí)時(shí)軟件及時(shí)更新和可靠運(yùn)行，高可靠的嵌入式實(shí)時(shí)技術(shù)已經(jīng)成為未來實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展趨勢。 另外，現(xiàn)代的實(shí)時(shí)系統(tǒng)不再是一個(gè)孤立的系統(tǒng)，往往和其他系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，應(yīng)用的隔離和安全顯得尤為重要。在航空電子領(lǐng)域，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了從分立式、聯(lián)合式、綜合式和高度綜合式四個(gè)階段。綜合化從顯示器推進(jìn)到數(shù)據(jù)處理，又推進(jìn)到傳感器系統(tǒng)。綜合化也需要一種全新的操作系統(tǒng)來進(jìn)行支持。 本文以華東計(jì)算計(jì)算研究所開發(fā)的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)ReWorks

3、為基礎(chǔ)研究用于航空電子領(lǐng)域的高可靠嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。 本文著重研究用于航空電子的高可靠嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的構(gòu)建，主要是虛擬分區(qū)執(zhí)行環(huán)境的建立，其中涉及到分區(qū)的存儲域保護(hù)技術(shù)、分區(qū)的時(shí)間域保護(hù)技術(shù)、基于時(shí)間窗口的分區(qū)調(diào)度、基于動態(tài)加載的分區(qū)加載技術(shù)等。同時(shí)，需要建立分區(qū)，分區(qū)本身也是一實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，主要包括任務(wù)管理、任務(wù)間的通訊技術(shù)等。 高可靠嵌入式操作系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括： 基于時(shí)空域保護(hù)的高可靠技術(shù)，為使實(shí)

4、時(shí)系統(tǒng)中各功能域公平使用系統(tǒng)資源，滿足實(shí)時(shí)處理需求，將系統(tǒng)進(jìn)行邏輯分區(qū)，使各功能域中的所有任務(wù)在各自的分區(qū)上執(zhí)行。分區(qū)是任務(wù)的執(zhí)行環(huán)境，是一個(gè)執(zhí)行容器，也是安全關(guān)鍵內(nèi)核的調(diào)度單位。分區(qū)擁有獨(dú)立的CPU時(shí)間和內(nèi)存空間，并與其他分區(qū)相隔離。安全關(guān)鍵內(nèi)核根據(jù)分配的時(shí)間窗口對分區(qū)進(jìn)行全局調(diào)度。 系統(tǒng)的藍(lán)圖配置，藍(lán)圖描述了高可靠系統(tǒng)的各種資源分配以及各種動作的定義，系統(tǒng)的安全保障很大部分取決于藍(lán)圖的正確性，為提高開放性，藍(lán)圖的描述將基于商

5、用數(shù)據(jù)交換語言(XML語言)進(jìn)行。 本文的研究成果是在ReWorks的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于ARCINC653標(biāo)準(zhǔn)的高可靠嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，應(yīng)用在航空電子領(lǐng)域。 本文的創(chuàng)新在于按照虛擬分區(qū)實(shí)現(xiàn)高可靠系統(tǒng)，可以使多個(gè)系統(tǒng)功能模塊運(yùn)行在同一個(gè)CPU上，在功能上能夠相互融合，并支持系統(tǒng)的靈活配置部署。另外，本文中的高可靠嵌入式系統(tǒng)按照ARINC653標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，除了本系統(tǒng)相互間通信符合標(biāo)準(zhǔn)外，可以與其他符合ARINC