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随着半导体技术、计算机技术、通讯技术等信息技术的发展,作为21世纪的计算模式,普适计算将对人们的生活产生深远的影响。利用微型嵌入式计算设备采集处理各种相关信息,然后利用各种通信技术手段同其它异构的设备实现各种互联事务处理和数据交互,向人们提供需要的信息,这就形成了无线传感网络。其中对于无线传感节点中嵌入式操作系统的开发成为其关键的技术。本文力图在这个领域进行探索。
本文在研究几种常用的嵌入式操作系统的基础上,综合各个内核的基本特点并结合无线传感网络的应用需要,介绍了一种面向无线传感网络节点平台的嵌入式操作系统SmartOS的设计过程。
首先,分析了无线传感网络的特点和嵌入式实时系统的概念。在这个操作系统的设计中,围绕无线传感网络的特点和如何提高实时系统的性能,主要讨论了系统的进程管理、任务管理、中断管理和内存管理等组成内核不可缺少的部分的设计方法。本文结合了基于优先级的抢占式调度方法和时间片轮转法,辅助采用先进先出的队列,设计了进程的调度策略,在保证系统的实时性的同时赋予了进程比较公平的运行机会。考虑到一般嵌入式系统内存有限,作者尝试将任务堆栈核和中断嵌套堆栈进行分离,从而有效的节省了系统的内存开销。
然后,在此操作系统的基础上,构建了一个无线应用系统,作为无线传感网络节点平台,并进行了相关的系统测试实验,验证了系统的正确性。该系统为无线传感网络提供一个真实的节点,并为相关的网络协议的研究、以及探索新的嵌入式系统应用提供了一个理想的平台。
最后,本文总结了前面的工作,展望了微型嵌入式操作系统在无线传感节点上应用的未来发展情况,指出了今后的研究方向。