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嵌入式实时操作系统的内核研究

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摘要 嵌入式技术已经得到越来越广泛的应用，嵌入式设备随处可见。同时在一些领域人们也对嵌入式设备在处理能力、实时性、智能化等方面提出了更高的要求。作为嵌入式技术的重要组成部分，嵌入式操作系统的研究和应用显得非常重要。
μC/OS-II是一款小巧、可裁减的、抢占式、实时多任务内核，具有高度可移植性，特别适合于微处理器和控制器，是和很多商业操作系统性能相当的实时操作系统。为了提供更好的移植性，μC/OS-II大部分使用ANSI C语言进行开发。
本文首先对嵌入式系统和μC/OS-II进行简单介绍，然后基于μC/OS-II的开源代码，对嵌入式实时操作系统内核的架构及其主要功能模块进行分析和研究。在了解μC/OS-II工作原理的基础上，利用LambdaEDU 集成开发环境提供的一个PC虚拟机（x86）作为实验项目运行的仿真目标平台。分别进行任务管理、优先级反转、时钟中断等试验，并分析了一些关键代码，给出了在虚拟机上的实验结果。通过实验了解嵌入式实时操作系统μC/OS-II的内核机制和运行原理，为后续的研究和应用奠定一定的基础。
关键词：嵌入式操作系统 实时 嵌入式系统 μC/OS-II 内核 LambdaEDU

Research on the Kernel of the Embedded Real-time Operating System
Abstract Embedded technology has been widely used and we can see embedded devices everywhere. At the same time,there are higher requirements to embedded devices in processing capabilities, real-time, intelligence and other aspects in some areas.As an important part of the embedded technology, the research and application of embedded operating system is more important than ever.
μC/OS-II is a compact, scalable, and preemptive real-time multitasking kernel, which with a high degree of portability, particularly suitable for microprocessors and controllers, and has similar performance compared to many other commercial operating systems.In order to provide the best portability, μC/OS-II is written mostly in ANSI C.
This paper first carries on the simple introduction to the embedded system and μC/OS-II operate system,then analysis and research on the kernel architecture and main function modules of embedded real-time operating system based on open source .Then we use a PC virtual machine,which is produced by LambdaEDU, as an experimental project to run the simulation target platform after understood the μC/OS-II working principle.On this simulation platform,we carried out some experiments such as task management, priority inversion, clock interrupt, etc.And analyze some important code then show the experimental results .We can know about μC/OS-II embedded real-time operating system kernel mechanism and operation principle and lay a foundation for further research and application through these experiments.
Key words embedded operate system Real-Time embedded system μC/OS-II kernel LambdaEDU

目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 嵌入式操作系统概述 2
1.3 嵌入式操作系统的在中国的现状与发展 3
1.4 论文组织与内容安排 4
第二章 嵌入式实时操作系统μC/OS-II 6
2.1 μC/OS-II概述 6
2.1.1 μC/OS-II的历史及特点 6
2.1.2 μC/OS-II的应用 7
2.1.3 μC/OS-II中的相关概念 7
2.2 μC/OS-II的文件结构 9
2.2.1 与应用程序相关的文件 10
2.2.2 与硬件相关的文件 11
2.2.3 系统内核文件 12
2.3 小结 13
第三章 μC/OS-II的核心模块 14
3.1 μC/OS-II的任务 14
3.1.1 μC/OS-II任务的管理 16
3.1.2 任务的调度 21
3.2 μC/OS-II的初始化与启动 22
3.3 μC/OS-II的中断与时钟 23
3.3.1 μC/OS-II的中断 24
3.3.2 μC/OS-II的时钟 26
3.4 μC/OS-II的内存管理 27
3.5 小结 29
第四章 μC/OS-II的实验 30
4.1 实验开发环境简介 30
4.2 任务管理实验 30
4.3 优先级反转实验 32
4.4 时钟中断实验 36
4.5 哲学家就餐问题的实现 39
4.6 小结 40
结 论 41
致 谢 42
参考文献 43