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嵌入式操作系统是嵌入式系统的基础软件平台，它具有实时性好、稳定性高、可移植性强等特点，并且针对具体的应用可裁剪、可配置。随着嵌入式技术的飞速发展，早期基于宏内核体系结构设计的嵌入式操作系统逐渐显示出了其在各方面的缺陷。本文研究了实时性好、稳定性高、可移植性强的嵌入式操作系统微内核体系结构模型-MKOS，并以此模型采用FPGA设计了嵌入式操作系统微内核IP核。
本文在分析现有的IP核设计方法基础上，采用嵌入式操作系统微内核和处理器软核一起构建工程的方法对嵌入式操作系统微内核IP核进行设计。在设计中将嵌入式操作系统微内核IP核划分为三大模块：(1)硬件系统模块。首先采用AltiumDesigner Summu09建立FPGA工程，然后采用原理图设计方法设计基于TSK51A_D的硬件系统，为了方便硬件系统模块验证，添加了一些虚拟仪器如计数器、频率计数器和分频器，最后对硬件系统进行整体性能测试和处理器时序测试，验证硬件模块设计的正确性；(2)嵌入式操作系统微内核模块。通过对MKOS微内核体系结构和原理分析，将嵌入式操作系统微内核模块划分为：与处理器无关，与处理器相关和与应用程序有关的系统配置三部分。与引用程序有关的系统配置代码，这一部分依据应用系统的要求来设置功能，主要对OS_CFGH.H和INCLUDES.H两个文件进行编写程序；与处理器无关部分主要是将系统内核和硬件结合起来。依据不同的处理器，修改这部分代码使整个系统适应不同的硬件结构；与处理器无关部分，在分析系统的结构的基础上，编写系统初始化、任务的建立和启动等程序；(3)综合模块。在分析了硬件系统结构和嵌入式操作系统微内核结构基础上，采用了Verilog HDL语言和C语言编写系统启动程序和嵌入式操作系统微内核与硬件系统链接的约束程序。
最后，对设计完成的嵌入式操作系统微内核IP核进行前期仿真和硬件平台验证。前期仿真包含对设计的IP核进行死循环任务测试和任务调度测试：死循环任务测试，采用在任务模块编写一个死循环程序的方法，在运行IP核后通过查看寄存器的值证实IP核能正常启动；任务调度测试采用编写交替打印Task0和Task1测试程序的方法，通过查看输出窗口打印结果证实IP核任务调度功能正常。通过前期仿真保证了设计的IP核正确性。前期仿真通过后，对IP核进行硬件平台验证，将编译的最终文件下载到Altium Desktop NanoBoard NB2DSK01开发板上进行测试验证，验证的结果表明本文的设计的嵌入式操作系统微内核IP核具有良好性能。