基于OSEK/VDX标准的构件化嵌入式操作系统的研究与设计

摘要

随着计算机技术和电子软、硬件技术的迅猛发展,应用于汽车电子的产品已不满足过去的微控制器(MCU)的一般控制,而是结合嵌入式操作系统向智能化方向发展。因此,对嵌入式操作系统的研究与设计具有重大意义。目前嵌入式操作系统的设计开发方法主要有两种:完全单独设计开发新的操作系统和移植已有操作系统并进行功能裁剪。根据应用需要,针对底层硬件单独设计开发嵌入式操作系统是目前普遍应用的办法。这里仍然存在一个问题,就是针对的硬件不同、应用的方向不同,所开发的嵌入式操作系统就不具有通用性,造成了开发上的资源不能重用,降低开发效率。因此,本课题提出采用构件化的设计思想,并结合当前广泛应用于汽车行业的OSEK/VDX操作系统标准,研究开发构件化的嵌入式实时操作系统。基于构件的嵌入式操作系统采用模块化、微内核的设计思想,具有良好的扩展性,将系统根据功能分成不同的模块以构件的形式实现,具有可重用性,用户可以根据不同的需要选取相应的构件,从而实现一个适用于具体应用的嵌入式操作系统。
　　 论文首先阐述了嵌入式实时操作系统(real-time operating system,RTOS)的概念,基于OSEK OS标准的嵌入式操作系统的发展历史、现状和存在的问题,引出研究构件化嵌入式操作系统的必要性。为了本课题的研究与设计,对当前国内外实时嵌入式系统的设计思想进行了调研。然后,继续介绍了构件技术思想,概述了目前比较成熟的通用构件技术,以及构件化嵌入式操作系统的特征。
　　 为了能够将构件化开发方法应用于开发嵌入式实时操作系统,本文针对符合OSEK/VDX标准的车用实时操作系统的设计和实现进行了研究,主要内容包括:
　　 1.研究了OSEK OS标准,对标准的内容进行了分析、介绍。
　　 2.研究了系统的调度策略,定义了各模块的构件模型、各模块API算法的实现。
　　 3.研究了堆栈分配机制.并分析了系统与硬件相关部分的具体实现。
　　 4.分析了系统的测试方法与手段,并结合实际的应用进行了功能与性能测试。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 嵌入式系统与实时操作系统概述

1.2 研究课题的国内外发展现状及问题

1.2.1 嵌入式实时操作系统的发展概况

1.2.2 嵌入式实时操作系统特征

1.2.3 基于OSEK标准的嵌入式操作系统发展概况及存在的问题

1.3 研究构件化嵌入式实时操作系统必要性及调研

1.3.1 研究构件化嵌入式实时操作系统的必要性

1.3.2 国内外构件化嵌入式操作系统的调研

1.4 研究课题相关背景和课题来源

1.5 本课题的主要工作

1.6 论文的组织结构

第二章 构件化嵌入式系统开发技术

2.1 引言

2.2 构件技术思想

2.3 构件化系统

2.3.1 构件化系统的层次划分

2.3.2 构件化系统的微内核特点

2.4 构件化嵌入式实时操作系统的特征

第三章 OSEK标准研究与分析

3.1 0SEK标准的研究

3.1.1 OSEK OS的特点:

3.1.2 OSEK OS的运行机制分析

第四章 构件化嵌入式操作系统AutoOSEK的设计

4.1 OSEK嵌入式软构件

4.1.1 AutoOSEK OS系统结构

4.1.2 AutoOSEK OS构件模型定义

4.1.3 AutoOSEK OS构件模型的工作过程

4.2 AutoOSEK OS构件模块开发

4.2.1 调度策略与任务管理模块开发

4.2.2 资源管理模块开发

4.2.3 事件模块开发

4.2.4 报警机制模块开发

4.2.5 消息处理模块开发

4.3 构件配置及界面

4.4 中断处理与硬件相关部分

4.4.1 中断的执行与中断的处理过程

4.4.2 中断服务子程序

4.4.3 堆栈空间分配

第五章 嵌入式系统测试

5.1 测试平台

5.2 功能测试

5.3 性能测试

5.3.1 调度策略

5.3.2 实时性

5.3.3 可靠性

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

附录 A:OSEK OS构件接口主要API列表

附录 B:攻读硕士学位期间从事的科研工作