【摘要】：隨著后PC時(shí)代嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用,一方面嵌入式系統(tǒng)的安全性日漸受到人們的關(guān)注,另一方面多核化已成為嵌入式系統(tǒng)的一個(gè)重要趨勢(shì)。而RTEMS作為一款優(yōu)秀的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),在航空航天等領(lǐng)域扮演者重要的角色,如何提高基于RTEMS嵌入式系統(tǒng)的安全性,并充分利用FPGA硬件平臺(tái)采用一種高效的嵌入式系統(tǒng)引導(dǎo)手段,對(duì)于RTEMS嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用將有重大的意義。 本文首先介紹了基于SOC的IP軟核設(shè)計(jì)技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn),在幾種嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的性能比較中,提出了采用RTEMS嵌入式操作系統(tǒng)的理由。在分析目前國(guó)內(nèi)外主要的身份認(rèn)證技術(shù)后,提出了基于RTEMS嵌入式系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)身份認(rèn)證機(jī)制。 其次,本文詳細(xì)介紹了RTEMS嵌入式系統(tǒng)的四核平臺(tái)的搭建。包括硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。其中,硬件平臺(tái)主要介紹了基于SPARC架構(gòu)LEON3四核系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與FPGA配置驗(yàn)證;軟件平臺(tái)主要介紹了RTEMS交叉編譯工具鏈的搭建,RTEMS內(nèi)核的編譯。隨后,通過(guò)RTEMS應(yīng)用程序來(lái)測(cè)試整個(gè)多核平臺(tái)的合理性。 然后,重點(diǎn)介紹了基于事件同步的動(dòng)態(tài)身份認(rèn)證機(jī)制,包括客戶(hù)端和認(rèn)證服務(wù)器端的詳細(xì)設(shè)計(jì),并分析了如何構(gòu)建基于RTEMS嵌入式系統(tǒng)的日志系統(tǒng),以提高RTEMS嵌入式系統(tǒng)的安全性。 最后,提出了基于System ACE配置方式,從CF卡加載位流文件配置FPGA和引導(dǎo)加載RTEMS內(nèi)核的方案,極大地提高了RTEMS嵌入式系統(tǒng)的靈活性和易用性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類(lèi)號(hào)】：TP368.11
【圖文】：

包括硬件和軟件兩部分，它是一個(gè)有專(zhuān)門(mén)用途的產(chǎn)品。硬件包括處理器（理器）、存儲(chǔ)器及 I/O 外設(shè)、圖形控制器等。軟件部分包括嵌入式操作系統(tǒng)（要求實(shí)時(shí)和多任務(wù)）和應(yīng)用軟件。應(yīng)用程序控制著系統(tǒng)的運(yùn)作和行為，作系統(tǒng)控制著應(yīng)用程序編程與硬件的交互作用。有時(shí)把這兩種軟件組合在一般地，在嵌入式系統(tǒng)中有三種應(yīng)用模型，如圖 1-1 所示。

Figure2-1 LEON3 Processor architecture chartLEON 軟核通過(guò)集成一套豐富的接口和運(yùn)算單元 IP 庫(kù)性。除了處理器本身可配置外，還有多種標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)可以選擇置參數(shù)包括流水線(xiàn)的深度、地址和數(shù)據(jù)高速緩存(Cache)。令序列可以根據(jù)定制的硬件進(jìn)行優(yōu)化；在設(shè)計(jì)或配置新運(yùn)集進(jìn)行擴(kuò)展。在導(dǎo)航系統(tǒng) SoC 芯片設(shè)計(jì)中，通過(guò)配置 LEO單元以實(shí)現(xiàn)較高的運(yùn)算性能；而在其他某些使用軟件乘除用中無(wú)需配置，以降低功耗和優(yōu)化芯片面積。外圍設(shè)備接口總線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。LEON3 的 AMBA-AHP 總線(xiàn)上能夠靈活選擇太網(wǎng)控制器和GRETH以太網(wǎng)控制器中的任意一個(gè)。針對(duì)導(dǎo)總線(xiàn)接口設(shè)備，在 LEON 中通過(guò)配置 GRl553 單元完成 1553總線(xiàn)的轉(zhuǎn)換，為 1553 總線(xiàn)沒(méi)備的集成提供了方便。而優(yōu)異硬件設(shè)計(jì)極大的靈活性，為嵌入式操作系統(tǒng)的移植帶來(lái)了一展了指令集的情況下)。所以要根據(jù)具體要求來(lái)選擇適當(dāng)能、功耗和面積的平衡和優(yōu)化的極大化。硬件加速單元(如

圖 2-2 LEON3 軟核可配置結(jié)構(gòu)Figure2-2 LEON3 soft core configuration structure前，LEON3 處理器因?yàn)殚_(kāi)源、高性能、采用 AMBA 總線(xiàn)易擴(kuò)展備等因素，在國(guó)內(nèi)外大學(xué)及科研院所的科研活動(dòng)中得到廣泛應(yīng)用軟核嵌入在可編程器件中，作為構(gòu)建 SoC 芯片的控制和運(yùn)算中心容錯(cuò)版本也已經(jīng)用在了空間站上。 LEON3 多核平臺(tái)的設(shè)計(jì)ON3 多核平臺(tái)的硬件架構(gòu)采用的是 SMP 技術(shù)，SMP 是指在一個(gè)了一組處理器，各處理器之間共享同一個(gè)操作系統(tǒng)、內(nèi)存子系統(tǒng) I/O 系統(tǒng)等，它是相對(duì)于非對(duì)稱(chēng)多處理技術(shù)而言的應(yīng)用十分廣泛在這種架構(gòu)中，一臺(tái)計(jì)算機(jī)不再由單個(gè)處理器組成而同時(shí)由多個(gè)作系統(tǒng)的單一復(fù)本，并共享內(nèi)存和一臺(tái)計(jì)算機(jī)的其他資源。雖然處理器，但是從管理的角度來(lái)看，它們的表現(xiàn)就像一臺(tái)單機(jī)一樣隊(duì)列對(duì)稱(chēng)地分布于多個(gè)處理器之上，從而極大地提高了整個(gè)系統(tǒng)力。所有的處理器無(wú)主從之分，都可以平等地訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存、I/O 和

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2785558