基于Xscale架構(gòu)實訓(xùn)的嵌入式操作系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種基于Xscale架構(gòu)實訓(xùn)的嵌入式操作系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來隨著嵌入式系統(tǒng)突飛猛進的發(fā)展，對技術(shù)人員的專業(yè)能力要求也越來越高，而目前常使用的操作系統(tǒng)包括Linux、WinCE、uCos、VXWorks等，這些操作系統(tǒng)主要面向商業(yè)應(yīng)用，為更好的適應(yīng)不同的應(yīng)用場景，需要對所用系統(tǒng)進行裁剪，如在高校中，培養(yǎng)嵌入式人才時使用的操作系統(tǒng)基本上是基于Linux的，為適合教學(xué)用，需要對通用的Linux系統(tǒng)進行裁剪，將不需要的模塊和功能去除掉，僅保留與需求相關(guān)的模塊。然而，對系統(tǒng)裁剪起來很困難，且容易出問題。
[0003]從應(yīng)用上來看，這些經(jīng)過裁剪得到的系統(tǒng)還是面向一個通用的平臺，比如HOpen實際上是一個桌面系統(tǒng)；手機操作系統(tǒng)其實也是一個“五臟倶全”的通用平臺。其次，這一類系統(tǒng)大多對系統(tǒng)資源要求比較高，在手機、PDA、機頂盒上跑起來比較順，如果應(yīng)用到微波爐控制就“裝”不下了。
[0004]在現(xiàn)有的操作系統(tǒng)中，其功能全面，但過于龐雜，且針對不同的應(yīng)用會浪費很多系統(tǒng)資源，要裁剪這些系統(tǒng)的專業(yè)水平要求也高，不是普通程序員通過簡單看資料就能做到的，即使是有些系統(tǒng)配備了裁剪軟件，那也對技術(shù)人員要求很高，而且這些操作系統(tǒng)都是在服務(wù)器(PC)上編寫程序，應(yīng)用服務(wù)器的編譯系統(tǒng)生成一套完整的嵌入式操作系統(tǒng)下載到目標(biāo)板上，每次改寫程序都需要重新生成一遍系統(tǒng)。這就出現(xiàn)了資源浪費、耗時長，下載過程中出錯概論增大等弊端。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于Xscale架構(gòu)的應(yīng)用程序和系統(tǒng)分離的全新設(shè)計的嵌入式操作系統(tǒng)。
[0006]一種基于Xscale架構(gòu)實訓(xùn)的嵌入式操作系統(tǒng)，包括Xscale處理器、應(yīng)用程序模塊、應(yīng)用程序接口和驅(qū)動模塊，該Xscale處理器包括任務(wù)調(diào)度模塊和資源管理模塊，該應(yīng)用程序模塊、應(yīng)用程序接口、驅(qū)動模塊、任務(wù)調(diào)度模塊和資源管理模塊通過標(biāo)準(zhǔn)接口以松耦合的形式結(jié)合在一起，該Xscale微處理器通過該應(yīng)用程序接口與該應(yīng)用程序模塊相連接，用于加載應(yīng)用程序，該驅(qū)動模塊為一外圍接口，該外圍接口與該外圍模塊相匹配，該Xscale處理器通過該外圍接口控制該外圍模塊的工作。
[0007]本發(fā)明通過增減Xscale處理器中的相應(yīng)模塊來適應(yīng)不同需求，具有針對性強，體積小，無關(guān)代碼少等優(yōu)點，該操作系統(tǒng)中的應(yīng)用程序可以獨立編輯和下載，并與嵌入式系統(tǒng)相分離，從而不需要每次改寫程序都重新生成一遍系統(tǒng)，結(jié)合外圍模塊易于擴展的特點，使得運用本系統(tǒng)開發(fā)嵌入式系統(tǒng)，可降低系統(tǒng)開發(fā)難度，提高開發(fā)效率。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明基于Xscale架構(gòu)實訓(xùn)的嵌入式操作系統(tǒng)第一實施例的結(jié)構(gòu)框圖。
[0009]圖2為示出了第一實施例中的搶先式多任務(wù)調(diào)度算法示意圖。
[0010]圖3為應(yīng)用圖1示出的基于Xscale架構(gòu)實訓(xùn)的嵌入式操作系統(tǒng)的一種裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖4為本發(fā)明基于Xscale架構(gòu)實訓(xùn)的嵌入式操作系統(tǒng)第二實施例的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0012]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的首選實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容更加透徹全面。
[0013]需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固設(shè)于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。
[0014]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。
[0015]本發(fā)明提出的基于Xscale架構(gòu)實訓(xùn)的嵌入式操作系統(tǒng)，以Xscale處理器為核心，通過應(yīng)用程序接口和驅(qū)動模塊，將應(yīng)用程序模塊、外圍模塊和Xscale處理器連接起來組成一個三級構(gòu)架，根據(jù)不同應(yīng)用和需求，可以獨立編譯應(yīng)用程序和在外圍模塊擴展所需的外圍設(shè)備，運用本操作系統(tǒng)開發(fā)嵌入式系統(tǒng)，可降低系統(tǒng)開發(fā)難度，提高開發(fā)效率。
[0016]請參閱圖1，本發(fā)明第一實施例中的一種基于Xscale架構(gòu)實訓(xùn)的嵌入式操作系統(tǒng)，包括Xscale處理器11、應(yīng)用程序模塊12、應(yīng)用程序接口 13和驅(qū)動模塊14。
[0017]該Xscale處理器11包括資源管理模塊111和任務(wù)調(diào)度模塊112，該應(yīng)用程序模塊
12、應(yīng)用程序接口 13、驅(qū)動模塊14、資源管理模塊111和任務(wù)調(diào)度模塊112通過標(biāo)準(zhǔn)接口以松耦合的形式結(jié)合在一起，該Xscale處理器11通過該應(yīng)用程序接口 13與該應(yīng)用程序模塊12相連接，用于加載應(yīng)用程序，該驅(qū)動模塊14為一外圍接口，該外圍接口 14與該外圍模塊21相匹配，該Xscale處理器11通過該外圍接口 14控制該外圍模塊21中外圍設(shè)備的工作。
[0018]根據(jù)不同需求及應(yīng)用，該應(yīng)用程序模塊12中的一個應(yīng)用程序即為一個任務(wù)或多個任務(wù)，該應(yīng)用程序可以獨立編譯和下載，并與嵌入式系統(tǒng)相分離。該Xscale處理器11加載應(yīng)用程序作為一個任務(wù)開始運行。該應(yīng)用程序申請內(nèi)存、申請各項資源、實現(xiàn)輸入輸出，完成自身預(yù)定的功能。該應(yīng)用程序接口 13，主要是任務(wù)對于資源的申請、對于外圍硬件設(shè)備的操控和任務(wù)完成時的退出機制。
[0019]對于嵌入式系統(tǒng)來說，資源往往是有限的，如何管理好系統(tǒng)資源，保證在任務(wù)切換的時候，資源和任務(wù)能夠相互匹配，不出現(xiàn)資源爭用或者使用內(nèi)存跨界等問題，保證任務(wù)運行能夠有足夠的資源支撐，同時在訪問可共享資源的時候不出現(xiàn)沖突導(dǎo)致死鎖等異常情況。
[0020]該任務(wù)調(diào)度模塊112在該基于Xscale架構(gòu)實訓(xùn)的嵌入式操作系統(tǒng)中最基本的單位是任務(wù)，通過操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度，可以并發(fā)執(zhí)行多個任務(wù)。該任務(wù)調(diào)度模塊112包括創(chuàng)建任務(wù)、刪除任務(wù)、改變?nèi)蝿?wù)的目前狀態(tài)和查詢?nèi)蝿?wù)狀態(tài)等功能。重點在于任務(wù)調(diào)度算法的設(shè)計和實現(xiàn)上，該任務(wù)調(diào)度算法是否適合嵌入式應(yīng)用的特定要求，是直接影響操作系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。該資源管理模塊111，重點是資源和任務(wù)的關(guān)聯(lián)，互斥資源的管理，資源申請和釋放，在任務(wù)切換的時候，能夠釋放資源，啟用的時候能夠申請到資源。在資源不能滿足的情況下，掛起任務(wù)，并暫時釋放已經(jīng)申請到的互斥資源。
[0021]每一個任務(wù)(task)是一個獨立執(zhí)行的線程，該線程可以占用CPU、內(nèi)存、10和外設(shè)等資源，完成相應(yīng)的功能。每一個應(yīng)用程序可以啟動多個任務(wù)，在系統(tǒng)內(nèi)并發(fā)執(zhí)行，任務(wù)之間通過通訊接口相互協(xié)調(diào)，共享某些資源或者數(shù)據(jù)。系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)調(diào)度算法調(diào)度不同任務(wù)運行，賦予任務(wù)訪問資源的權(quán)限，在任務(wù)資源不能申請到或者出現(xiàn)更高優(yōu)先級的任務(wù)時，能夠選擇適時的時機，將任務(wù)掛起；在被掛起的任務(wù)重新獲得資源之后，能夠繼續(xù)運行。任務(wù)在滿足終止條件時，可以終止并刪除任務(wù)。任務(wù)還要劃分優(yōu)先級，優(yōu)先級高的任務(wù)被優(yōu)先調(diào)度。這樣在設(shè)計該任務(wù)管理模塊112時，給每個任務(wù)要分配如下的信息字段:
[0022]1)任務(wù)編號(Task ID)，用以區(qū)分不同的任務(wù)。
[0023]2)任務(wù)名稱(Task Name)，主要是應(yīng)用層管理和區(qū)分任務(wù)使用的。
[0024]3)任務(wù)優(yōu)先級:一般不設(shè)置過多的優(yōu)先級，