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内核一种车用嵌入式实时操作系统内核设计和实现

收藏本文 2024-04-17 点赞:32667 浏览:147627 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:现代汽车中电控单元数量不断增加使得汽车变得更安全更智能化,但不同硬件的电控单元使得汽车电子软件的可复用性大幅降低,严重影响产能和新产品的研发。基于这种情况,汽车电子业界提出了AUTOSAR规范,其在车用操作系统方面定义了完整的内核标准和统一的程序接口,使软件的复用性得到了很大提升。目前主要的汽车厂商都开始向AUTOSAR规范过渡,使得此规范具有了很大的实用价值,而对其所定义的操作系统的探讨也就具有了实际作用。本论文就针对车用嵌入式环境,在深入探讨AUTOSAR规范的基础上,设计并实现了一款兼容AUTOSAR规范的车用嵌入式实时操作系统内核。本论文的主要工作如下:首先深入探讨AUTOSAR规范和OSEK/VDX规范对车用操作系统内核的定义。通过浅析这些定义对操作系统所提出的要求,总结出本论文需要探讨的内容。在需求浅析的基础上,设计了兼容AUTOSAR规范的车用嵌入式实时操作系统内核。在采取层次设计的同时,在功能上把操作系统划分为任务管理、中断管理、资源管理、事件管理、报警管理和调度表管理几个功能模块,并根据系统的行为对每个模块进行详细的设计。根据设计案例,实现了此兼容AUTOSAR规范的操作系统内核。并在AtmelAT91平台上,给出了操作系统的代码结构和各模块的数据结构,同时对于各模块的关键部分,如系统启动、调度器、中断寻址和嵌套、优先级天花板协议、报警队列和调度表同步等给出了具体的实现算法。最后验证了此操作系统内核的功能与性能。首先在SkyEye仿真平台上对操作系统各模块的功能进行了测试,通过对运转结果的浅析,证明了操作系统在功能上是正确的。然后在CodeWarrior集成开发环境中测试了操作系统的空间性能和时间性能,并与几种车用操作系统进行了比较,证明了此操作系统空间占用较小并且实时性较强。关键词:AUTOSAR论文嵌入式实时操作系统论文内核论文RTOS论文

    摘要4-5

    Abstract5-9

    插图索引9-11

    附表索引11-12

    第1章 绪论12-15

    1.1 课题来源12

    1.2 探讨目的与作用12-13

    1.3 本论文探讨内容13

    1.4 本论文主要工作13-14

    1.5 本论文章节安排14-15

    第2章 车用嵌入式实时操作系统技术基础15-26

    2.1 车用嵌入式实时操作系统相关探讨15-18

    2.1.1 可预测的调度对策15-17

    2.1.2 资源的制约机制17-18

    2.1.3 健壮的安全机制18

    2.2 OSEK/VDX 和 AUTOSAR 介绍18-19

    2.3 OSEK OS 规范19-22

    2.3.1 OSEK OS 系统结构19-20

    2.3.2 OSEK OS 一致性类20-21

    2.3.3 OSEK OS 的任务21

    2.3.4 OSEK OS 的中断21-22

    2.3.5 OSEK OS 的资源22

    2.3.6 OSEK OS 的报警22

    2.4 AUTOSAR OS 规范22-24

    2.4.1 AUTOSAR OS 的可扩展类22-23

    2.4.2 AUTOSAR OS 的 OS-Apppcation23-24

    2.4.3 AUTOSAR OS 的时间保护24

    2.5 几种车用嵌入式实时操作系统24-25

    2.6 小结25-26

    第3章 兼容 AUTOSAR OS 的车用嵌入式实时操作系统内核设计26-35

    3.1 操作系统整体结构26-27

    3.2 任务管理的设计27-28

    3.3 中断管理的设计28-30

    3.4 资源管理的设计30-31

    3.5 事件管理的设计31

    3.6 报警管理的设计31

    3.7 调度表管理的设计31-34

    3.8 小结34-35

    第4章 兼容 AUTOSAR OS 的车用嵌入式实时操作系统内核实现35-53

    4.1 操作系统的文件结构35-36

    4.2 操作系统启动历程36-37

    4.3 任务管理的实现37-41

    4.3.1 任务的数据结构37-39

    4.3.2 任务的查找39-40

    4.3.3 任务的调度40-41

    4.4 中断管理的实现41-45

    4.4.1 一类中断的实现42-43

    4.4.2 二类中断的实现43-45

    4.5 资源管理的实现45-46

    4.6 事件管理的实现46-47

    4.7 报警管理的实现47-49

    4.7.1 计数器的实现47-48

    4.7.2 报警器的实现48-49

    4.8 调度表的实现49-52

    4.8.1 调度表的数据结构49-50

    4.8.2 调度表同步的实现50-52

    4.9 小结52-53

    第5章 系统功能验证与性能浅析53-64

    5.1 实验平台53-54

    5.2 系统模块功能验证54-59

    5.2.1 任务模块功能验证54-55

    5.2.2 中断模块功能验证55-56

    5.2.3 资源模块功能验证56-57

    5.2.4 事件模块功能验证57-58

    5.2.5 报警模块功能验证58

    5.2.6 调度表模块功能验证58-59

    5.3 系统性能浅析59-63

    5.3.1 存储需求浅析60-61

    5.3.2 实时性能浅析61-63

    5.4 小结63-64

    结论64-66

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