隨著近年來(lái)中國(guó)航天事業(yè)飛速發(fā)展,衛(wèi)星應(yīng)用的領(lǐng)域不斷拓寬,衛(wèi)星的軟件功能也越來(lái)越復(fù)雜,使用操作系統(tǒng)對(duì)星上任務(wù)和星上有效載荷進(jìn)行管理已經(jīng)是必然的趨勢(shì)。國(guó)產(chǎn)龍芯1E處理器的出現(xiàn),以其高性能、低功耗的特點(diǎn),打破國(guó)外對(duì)我國(guó)航天芯片的封鎖。在此背景下,研究基于龍芯平臺(tái)的嵌入式實(shí)時(shí)Linux系統(tǒng)移植具有重要的意義。本文在分析國(guó)內(nèi)外嵌入式操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,研究了標(biāo)準(zhǔn)Linux內(nèi)核的實(shí)時(shí)性方法,分析了將實(shí)時(shí)Linux移植到龍芯1E平臺(tái)上的可行性,結(jié)合航天項(xiàng)目特殊性,設(shè)計(jì)改進(jìn)了Linux系統(tǒng)的異常處理策略,根據(jù)航天任務(wù)的需求對(duì)內(nèi)核進(jìn)行裁剪,最后測(cè)試平臺(tái)的實(shí)時(shí)性能。本文的主要工作為設(shè)計(jì)搭建了基于龍芯處理器的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)平臺(tái),對(duì)國(guó)內(nèi)航天領(lǐng)域基于MIPS架構(gòu)處理器的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的應(yīng)用研究進(jìn)行了有益的探索。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括:（1）在對(duì)常用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研的基礎(chǔ)上,對(duì)比分析它們的特點(diǎn),選擇使用RT-Preempt patch對(duì)Linux進(jìn)行實(shí)時(shí)性提升方案。同時(shí)分析RT-Preempt patch的中斷線(xiàn)程化、臨界區(qū)可搶占、高精度時(shí)鐘、實(shí)時(shí)調(diào)度策略、優(yōu)先級(jí)繼承等技術(shù)的原理。（2）在分析MIP... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心)北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

硬實(shí)時(shí)與軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)示意圖

圖 2.2 中斷線(xiàn)程化流程Figure 2.2 Process of Interrupt Threadi搶占，內(nèi)核使用自旋鎖和大內(nèi)核鎖作數(shù)據(jù)時(shí)，其它進(jìn)程只能等待，任先級(jí)可繼承的 rt_mutex 替換自旋鎖如果此時(shí)低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)正持有 鎖的 wait_list 優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中，等待域，例如非線(xiàn)程化的中斷不可以被能被其它任務(wù)搶占，系統(tǒng)會(huì)因中斷高精度的時(shí)鐘系統(tǒng)。標(biāo)準(zhǔn) Linux 使

基于龍芯 1E 的實(shí)時(shí) Linux 系統(tǒng)移植與裁剪分辨率可以達(dá)到納秒級(jí)。新系統(tǒng)的構(gòu)成主要包括兩個(gè)子系統(tǒng)：clocksource 和clockevent，前者建立了一個(gè)抽象層，使內(nèi)核能夠使用同一規(guī)范的代碼管理不同的時(shí)鐘源；后者對(duì)各種時(shí)鐘事件進(jìn)行統(tǒng)一的抽象和管理，內(nèi)核可以自行設(shè)置產(chǎn)生時(shí)鐘中斷，不再依賴(lài)使用周期性時(shí)鐘中斷記錄內(nèi)核時(shí)間。高精度時(shí)鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖[27]：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]航天嵌入式Linux實(shí)時(shí)性能優(yōu)化研究[J]. 劉宇帥,蘇宇,王金波,吳晨陽(yáng).  航天控制. 2018(03)
[2]基于龍芯1E1F航天應(yīng)用平臺(tái)與VxWorks系統(tǒng)的VxBus型驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)[J]. 鄒玉龍,劉彬,田小莉,郭宗芝,牛崇.  計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制. 2018(05)
[3]基于A(yíng)RM的Linux實(shí)時(shí)搶占補(bǔ)丁的研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 王帥華,楊東升,王允森,袁曉慧.  組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 2015(09)
[4]Linux實(shí)時(shí)搶占補(bǔ)丁研究及實(shí)時(shí)性能測(cè)試[J]. 張曉龍,郭銳鋒,陶耀東,劉生.  計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)信息. 2012(05)
[6]基于RTAI改進(jìn)的Linux實(shí)時(shí)調(diào)度算法[J]. 肖和龍,唐文勝.  計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2012(01)
[7]VxWorks在龍芯處理器上的移植與實(shí)現(xiàn)[J]. 楊曄,安軍社.  微計(jì)算機(jī)信息. 2010(35)

碩士論文
[1]基于龍芯平臺(tái)的U-Boot系統(tǒng)移植[D]. 張風(fēng).南京郵電大學(xué) 2013
[2]基于MIPS的嵌入式Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 邱烽.上海交通大學(xué) 2011
[3]Linux實(shí)時(shí)搶占補(bǔ)丁的研究與實(shí)踐[D]. 吳章金.蘭州大學(xué) 2010
[4]嵌入式Linux操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的改進(jìn)研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 王世博.東北大學(xué) 2009
[5]基于A(yíng)RM的嵌入式Linux移植與裁剪研究[D]. 劉紅丹.哈爾濱工程大學(xué) 2007
[6]嵌入式操作系統(tǒng)裁剪技術(shù)研究[D]. 王珠珠.西安電子科技大學(xué) 2007
[7]基于RTLinux的實(shí)時(shí)內(nèi)核軟件的研究[D]. 賴(lài)蔚蔚.西北工業(yè)大學(xué) 2004
[8]嵌入式Linux平臺(tái)搭建在航天測(cè)控時(shí)鐘統(tǒng)一控制顯示系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D]. 葉尚輝.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2003



本文編號(hào)：3018658