基于Cortex-M4的嵌入式操作系统设计研究

来源 :南京大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jayxiandan001
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随着电子技术的飞速发展,嵌入式系统被广泛应用于人们生产生活的方方面面。而嵌入式系统的基础是嵌入式操作系统,目前国内对嵌入式操作系统的研究和发展格外重视。但是现有的众多嵌入式操作系统的设计都存在或多或少的缺陷,设计者过多的关注了系统内核功能的设计,而忽略了包括驱动体系、设备管理、以及系统输入输出管理的设计,由于缺乏完整的操作系统服务例程的支持,使得嵌入式开发的成本和技术门槛愈来愈高。因此,一个简单完善、快速掌握、且对开发人员友好的嵌入式操作系统变得越来越重要。本文研究了实时操作系统微内核的原理以及操作系统设备驱动模型,着重分析了三种典型操作系统的设计方案,总结出在进行嵌入式操作系统设计时需要考虑的问题,提出了一种对现有嵌入式操作系统的改进实现方案,设计并开发出一个基于Cortex-M4的嵌入式操作系统——EDRTOS。EDRTOS实现了任务管理、时间管理、内存管理、同步管理等内核功能,建立了一套适应于中低端微处理器和微内核结构的驱动体系,并在微内核的基础之上实现了操作系统的分层,通过I/O系统实现了一个通用的接口包装层,统一了应用编程接口。最后对EDRTOS操作系统进行测试,主要包括功能测试和性能测试。通过设计开发了一个SD卡驱动程序,验证了 EDRTOS驱动体系的正确性,之后对各个模块和相关API的时间性能测试,结果显示相关指标均在10μs以内,系统性能良好。
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