嵌入式操作系统.ppt

中国科学技术大学计算机系 嵌入式操作系统 陈香兰 xlanchen@ustc.edu.cn 助教：陈博、李春华 Spring 2009 RTEMS操作系统介绍 提纲 RTEMS概述 RTEMS4.0.0体系结构及模块介绍 RTEMS4.0.0的启动 Hello任务的运行 Printf的实现 RTEMS概述 实时多处理器系统Real Time Executive for Multiprocessor Systems 开源的无版税的实时嵌入操作系统 最早用于美国国防系统first=实时导弹系统=Real Time Executive for Missile Systemsthen=实时军用系统=Real Time Executive for Military Systems， 现在由OAR公司负责版本的升级与维护。 在航空航天、军工、民用等领域都有广泛应用。 RTEMS体系结构 RTEMS的源代码结构 阅读各个层次目录下的readme 观察主要目录及文件 EXEC RTEMS操作系统包括一个核心score 核心之上有可以支持两种操作系统封装 符合POSIX标准的 RTEMS 在最上层是SAPI EXEC代码统计信息 SCORE：52166 行 RTEMS：16045 行 POSIX：11345 行 SAPI：3089 行 LIB Libbsp?libbsp.a Libc Libcpu Libmisc Libnetworking Start SCORE中的模块及其依赖关系 Src：15个主要的handler API扩展、user扩展、Workspace、heap、Object、Thread、threadq、Watchdog、tod、Msg、sem、mutex、Isr、interr、chain 一些辅助handler：address、sysstate、state、context、priority等 Mp相关 Cpu：提供CPU相关的一些支持 API和user扩展 不同的操作系统封装具有不同的操作系统语义。有时需要在score的基础上进行扩展。 score提供两种扩展： API扩展和user扩展。 API扩展提供了3个可扩展点 Predriver：系统初始化时，所有驱动初始化前 Postdriver：系统初始化时，所有驱动初始化后 Postswitch：根据需要在线程切换后 User扩展提供了8个扩展点： Thread_create：在线程初始化后执行 Thread_start：在线程启动后 Thread_restart：在线程重启后 Thread_delete：在线程close的后面运行 Thread_switch：上下文切换之前 Thread_begin：在线程入口程序运行前 Thread_exitted：在线程入口程序退出后 Fatal：系统出错时 每次扩展都要提供API/user扩展点集的扩展例程集，组织成一个扩展节点 可以进行多次扩展，所有扩展节点使用链表连接在一起 _API_extensions_List _User_extensions_List 扩展例程的执行 在每个扩展点，遍历API/user扩展链表，对每个扩展节点，找到这个扩展点的例程并执行 Score中的chain 这是score中普遍使用的一种数据结构 类似双向链表 包括一个链表控制结构和若干链表节点 使用chain链表的大多数数据结构都将链表节点数据结构作为第一个元素，以便于通过类型转换方式维护链表 Score的heap 一种动态内存管理方法 堆=一组堆块 所有的空闲堆块组织成一个空闲堆块链表。 分配算法：首次适应算法 分配：分割；回收：合并 初始化给定内存区域，划分成两个堆块 一个大堆块，基本覆盖全部内存区域 最后8个字节为第二个堆块为整个堆的尾堆块，永远不会分配出去 Score的workspace Workspace是score的可用内存区域。 Score的各个模块都通过workspace的分配/回收函数使用内存。 Workspace是score heap的一个应用实例。 Workspace的初始化 根据rtems静态配置信息，计算出Workspace的大小 在系统初始化时，辟出相应的物理内存作为Workspace Score的对象管理 17种对象类型 内部线程、RTEMS任务、POSIX线程 其他8种RTEMS对象类型： 定时器、信号量、消息队列、分区、区域、端口、周期、扩展 其他6种POSIX对象类型： 中断、消息队列、互斥量、信号量、条件变量、键值 每个对象类型有专门的对象类型信息结构保存该类对象的基本信息，包括： 类型号 最小和最大id 最多对象个数 有效对象句柄表 对象名字字符串数组、最大对象名字长度 空闲对象链表 等