实时操作系统μc/os-Ⅱ内核分析与移植

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嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可剪裁,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用性系统。它一般由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及上层应用软件系统组成,用以实现对其它设备的控制、监视和管理等功能。μc/os-Ⅱ作为一种嵌入式硬实时操作系统,以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中。μc/os-Ⅱ实际上是一个实时操作系统内核,只包含了任务调度、任务管理、时间管理、内存管理和任务间的通信与同步等基本功能,本文重点分析了其中的任务管理机制。μc/os-Ⅱ对任务的管理和调度主要是通过任务控制块和任务就绪表来实现的。但由于μc/os-Ⅱ就绪表结构是基于所有任务的优先级都不同这个前提,因此在μc/os-Ⅱ中,任意的两个任务都必须有不同的优先级,即使这两个任务具有同等的重要性,这种设计就导致了μc/os-Ⅱ任务切换不合理、处理优先级反转麻烦等一系列问题。针对这种情况,本文对μc/os-Ⅱ的任务调度进行了改进,将原有的基于就绪表的调度视为对优先级下就绪任务集合的调度,在确定当前优先级最高的就绪任务集合之后,再使用时间片轮转调度进行具体任务的调度。在此基础上,针对实时内核中最易出现的优先级反转问题,通过对μc/os-Ⅱ中与互斥信号量相关的函数的修改,使μc/os-Ⅱ具备了优先级继承的功能,从而消除了优先级反转。LPC2000系列是基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7TDMI-STMCPU的微控制器。本文将μc/os-Ⅱ移植到该处理器上,给出了相关移植文件的详细代码,并编写了一个多任务程序,对移植后的系统进行了测试,通过在实验箱上的仿真,表明了移植的正确性。文章最后利用移植后的平台,开发了一个简易的数字示波器系统,进一步了解了基于嵌入式实时操作系统的程序设计技术。
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