嵌入式系统是以应用为中心的硬件设计和面向应用的软件产品开发为基础的专用计算机系统，广泛应用于制造工业、过程控制、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等领域。典型的嵌入式应用是以微处理器或者微控制器为核心的硬件设计和基于嵌入式实时操作系统的软件开发。 嵌入式实时操作系统开发和嵌入式网络技术应用是非常有前景的两个领域，具有深远的理论研究和实践应用价值。本论文的研究课题——基于实时内核的嵌入式网络通信系统研究与设计——正是在此背景下提出，开展的工作主要体现在三个方面：设计嵌入式实时内核、研究实时任务调度算法、设计基于实时内核的嵌入式网络通信子系统。 嵌入式实时内核ert-kernel（embedded real-time kernel）是本文基于微内核体系结构进行设计的实时内核，提供最必要的系统服务：内存管理、进程和线程、任务间通信、信号量机制，实现高效精简的内核服务。其设计目标是在资源有限的嵌入式系统中保持内核运行开销最小、而性能最佳。因为Intel体系结构的嵌入式处理器使用很普遍，而且可以在标准计算机平台实现和调试嵌入式软件，并直接移植到嵌入式环境，所以选择x86微处理器作为开发实时内核的硬件平台。利用微处理器的硬件特点，本文提出实现内存保护、优化上下文转换的方法；并重点研究高效、低开销的信号量实现机制，从而节省上下文转换，降低系统软件开销，保证良好的OS性能。 本文认为基于优先级的抢占式任务调度更适合嵌入式实时多任务环境，对单调率（RM）调度和最早时限优先（EDF）调度方法进行分析和研究，采用组合的EDF调度和RM调度（CER）方法，保证任务调度的运行时开销和调度性开销最小。CER调度根据工作量中任务的时间要求特点，将一部分任务分配到动态任务队列，采用EDF调度；将另一部分任务分配到静态任务队列，采用RM调度。因此正确划分任务到调度队列是完成CER调度的关键。本文研究CER调度开销，并利用调度可行性算法确定工作量中的关键任务。对于工作量任务数目增多的情况，本文对CER调度算法进行优化：使用两个动态任务队列、一个静态任务队列对工作量进行调度，从而保证良好的调度性能。经分析和比较，证明在工作量增加以后，优化的CER调度产生的调度开销更小。f。ed，lfgLH／H：NW＼．．、一／u方xRS 工HS卜 嵌入式设备的iteme连接是嵌人式系统应用的新兴领域，TCPns协议族 是实现此连接的关键技术。本文在对 BSD 4．3 TCP／IP协议原理及其实现代码进 行深入研究和分析的基础上，结合嵌入式通信系统应用的特点，提出基于实时 微小内核的网络通信软件体系结构；对TCPHP协议处理进行优化和简化，将 传统的层次式内核协议栈在用户空间以单一的平面方式实现，从而使应用程序 对网络功能的利用，从传统的系统调用转变为函数调用：使用改善数据接触开 销和非数据接触开销的方法，改善系统开销；并提出报文头预留缓存机制，减 少数据拷贝，实现嵌入式通信软件良好的性能。 随着电子技术和计算技术的发展，嵌人式系统核心一一微处理器或者微控 制器的性价比不断提高，嵌入式系统的功能需求日益复杂，因此嵌入式应用开 发和设计的方式也相应改变，从过去单一模式的前台／后台控制，转变为利用嵌 入式实时操作系统的多任务实时控制。同时，网络技术的迅速发展为嵌入式设 备网络化提供必要的网络基础设施，针对嵌入式设备连接到网络的各种协议标 准已经制定出来，用于组建各种家庭设备网络、个人信息网络、小型办公网络， 网络应用己经成为嵌入式系统的新兴应用领域，在不久的将来连接到网络的嵌 入式产品将提供更广阔的市场和应用前景。