隨著近年來中國航天事業(yè)飛速發(fā)展,衛(wèi)星應用的領域不斷拓寬,衛(wèi)星的軟件功能也越來越復雜,使用操作系統(tǒng)對星上任務和星上有效載荷進行管理已經是必然的趨勢。國產龍芯1E處理器的出現,以其高性能、低功耗的特點,打破國外對我國航天芯片的封鎖。在此背景下,研究基于龍芯平臺的嵌入式實時Linux系統(tǒng)移植具有重要的意義。本文在分析國內外嵌入式操作系統(tǒng)的基礎上,研究了標準Linux內核的實時性方法,分析了將實時Linux移植到龍芯1E平臺上的可行性,結合航天項目特殊性,設計改進了Linux系統(tǒng)的異常處理策略,根據航天任務的需求對內核進行裁剪,最后測試平臺的實時性能。本文的主要工作為設計搭建了基于龍芯處理器的嵌入式實時操作系統(tǒng)平臺,對國內航天領域基于MIPS架構處理器的嵌入式實時操作系統(tǒng)的應用研究進行了有益的探索。本文的主要研究內容包括:（1）在對常用實時操作系統(tǒng)進行詳細調研的基礎上,對比分析它們的特點,選擇使用RT-Preempt patch對Linux進行實時性提升方案。同時分析RT-Preempt patch的中斷線程化、臨界區(qū)可搶占、高精度時鐘、實時調度策略、優(yōu)先級繼承等技術的原理。（2）在分析MIP... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院國家空間科學中心)北京市

【文章頁數】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

硬實時與軟實時系統(tǒng)示意圖

圖 2.2 中斷線程化流程Figure 2.2 Process of Interrupt Threadi搶占，內核使用自旋鎖和大內核鎖作數據時，其它進程只能等待，任先級可繼承的 rt_mutex 替換自旋鎖如果此時低優(yōu)先級的任務正持有 鎖的 wait_list 優(yōu)先級隊列中，等待域，例如非線程化的中斷不可以被能被其它任務搶占，系統(tǒng)會因中斷高精度的時鐘系統(tǒng)。標準 Linux 使

基于龍芯 1E 的實時 Linux 系統(tǒng)移植與裁剪分辨率可以達到納秒級。新系統(tǒng)的構成主要包括兩個子系統(tǒng)：clocksource 和clockevent，前者建立了一個抽象層，使內核能夠使用同一規(guī)范的代碼管理不同的時鐘源；后者對各種時鐘事件進行統(tǒng)一的抽象和管理，內核可以自行設置產生時鐘中斷，不再依賴使用周期性時鐘中斷記錄內核時間。高精度時鐘系統(tǒng)結構如下圖[27]：

【參考文獻】：
期刊論文
[1]航天嵌入式Linux實時性能優(yōu)化研究[J]. 劉宇帥,蘇宇,王金波,吳晨陽.  航天控制. 2018(03)
[2]基于龍芯1E1F航天應用平臺與VxWorks系統(tǒng)的VxBus型驅動設計[J]. 鄒玉龍,劉彬,田小莉,郭宗芝,牛崇.  計算機測量與控制. 2018(05)
[3]基于ARM的Linux實時搶占補丁的研究與實現[J]. 王帥華,楊東升,王允森,袁曉慧.  組合機床與自動化加工技術. 2015(09)
[4]Linux實時搶占補丁研究及實時性能測試[J]. 張曉龍,郭銳鋒,陶耀東,劉生.  計算機工程. 2014(10)
[5]基于SPARC的VxWorks異常處理研究[J]. 黃江泉,陳曉敏,趙勛峰.  微計算機信息. 2012(05)
[6]基于RTAI改進的Linux實時調度算法[J]. 肖和龍,唐文勝.  計算機工程與應用. 2012(01)
[7]VxWorks在龍芯處理器上的移植與實現[J]. 楊曄,安軍社.  微計算機信息. 2010(35)

碩士論文
[1]基于龍芯平臺的U-Boot系統(tǒng)移植[D]. 張風.南京郵電大學 2013
[2]基于MIPS的嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的設計與實現[D]. 邱烽.上海交通大學 2011
[3]Linux實時搶占補丁的研究與實踐[D]. 吳章金.蘭州大學 2010
[4]嵌入式Linux操作系統(tǒng)實時性的改進研究與實現[D]. 王世博.東北大學 2009
[5]基于ARM的嵌入式Linux移植與裁剪研究[D]. 劉紅丹.哈爾濱工程大學 2007
[6]嵌入式操作系統(tǒng)裁剪技術研究[D]. 王珠珠.西安電子科技大學 2007
[7]基于RTLinux的實時內核軟件的研究[D]. 賴蔚蔚.西北工業(yè)大學 2004
[8]嵌入式Linux平臺搭建在航天測控時鐘統(tǒng)一控制顯示系統(tǒng)中的應用研究[D]. 葉尚輝.國防科學技術大學 2003



本文編號：3018658