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嵌入式系统在社会生产和生活中的应用日益广泛,人们对嵌入式系统的功能要求及系统的软硬件复杂程度也日益提高。直接基于硬件的开发方式严重阻碍了生产效率的提高,嵌入式操作系统通过管理和封装硬件,为系统开发者提供了一个快速开发的平台,使得生产效率得到明显提高,维护和开发的成本有效降低。在嵌入式系统中使用操作系统正在成为一种趋势。
嵌入式操作系统Particula OS由内核和核外子系统组成。内核支持分时轮转和优先级混合调度,负责中断、上下文切换等底层支持功能。核外子系统包括进程管理、时间管理以及进程间通信。主要向用户提供进程创建、挂起及恢复,延时挂起与恢复,信号量通信和消息队列通信等系统服务。嵌入式操作系统Particula OS是南开大学机器人与信息自动化研究所针对嵌入式系统的实际,自行开发的已经获得软件登机证书的嵌入式操作系统,具有可配置、可剪裁、易移植等特点。
任务切换和堆栈技术是Particula OS设计和实现中的两个关键技术。任务切换技术是多任务系统的基础,论文结合PIC18F8621/8622的实际,详细定义了上下文的内容,剖析上下文保存和上下文恢复的机器执行过程,从而阐明了上下文切换的过程。堆栈对于嵌入式系统紧张的数据内存的影响非常直接,论文在给出了堆栈设计的一般方法的基础上,利用P89C668的硬件特点,采用将中断堆栈和任务堆栈相分离的方法,从而优化了堆栈设计。
中断响应时间和任务切换时间是Particula OS 中具有代表性的两个时间指标。一个标志着对外部事件的反应速度,一个指明了对CPU的利用效率。经过在PIC18F452平台上的一系列实验,得到了上述两个时间指标分别为61μs和139μs,可以满足应用系统对其的时间要求。