近年來,隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷進(jìn)步,我國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展與普及。各種各樣的物聯(lián)網(wǎng)終端被應(yīng)用在越來越多的領(lǐng)域中,如工業(yè)、環(huán)保、日常生活等,發(fā)揮著越來越重要的作用。物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)作為物聯(lián)網(wǎng)終端的核心,起著調(diào)度終端資源、管理終端能量、提升終端穩(wěn)定性等作用。目前市面上投入使用的物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)大多存在片上資源受限、穩(wěn)定性缺乏保障、終端能耗較高等問題。本文針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)存在的問題,設(shè)計(jì)了面向有限資源的物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng),并對(duì)操作系統(tǒng)部分重要模塊的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了描述。本文主要工作如下:1、資源有限性方面,通過對(duì)操作系統(tǒng)資源管理機(jī)制中任務(wù)調(diào)度算法的改進(jìn)來應(yīng)對(duì)資源有限性問題,任務(wù)調(diào)度是操作系統(tǒng)管理資源的重要舉措。本文結(jié)合事件驅(qū)動(dòng)調(diào)度模型與多線程調(diào)度模型的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)了混合調(diào)度模型,通過對(duì)調(diào)度器中調(diào)度算法的改進(jìn),優(yōu)化了系統(tǒng)的資源利用情況,提高了系統(tǒng)應(yīng)對(duì)任務(wù)時(shí)的靈活性。同時(shí)本文還對(duì)改進(jìn)后的算法進(jìn)行了可行性分析,并依據(jù)混合調(diào)度模型實(shí)現(xiàn)了操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度模塊。2、穩(wěn)定性方面,由于本文在應(yīng)對(duì)實(shí)時(shí)性任務(wù)時(shí)采用的任務(wù)調(diào)度算法為基于優(yōu)先級(jí)的算法,可能會(huì)出現(xiàn)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問題,因此本文在系統(tǒng)穩(wěn)定性改進(jìn)方面向系統(tǒng)加入任務(wù)優(yōu)先級(jí)問題處理策略,該策略參考優(yōu)先級(jí)繼承協(xié)議,可在一定程度上抑制優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問題的發(fā)生。同樣的,本文也依據(jù)此策略在操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了相關(guān)模塊,同時(shí)測(cè)試了策略的有效性。3、能耗性方面,本文通過對(duì)系統(tǒng)的工作模式、無線通信模塊以及對(duì)物聯(lián)網(wǎng)終端接口的改進(jìn),使整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)終端的能耗降低,在能耗性測(cè)試中體現(xiàn)出了低功耗性。最后,本文對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的測(cè)試,根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景搭建了測(cè)試環(huán)境,并保證了硬件平臺(tái)的性能要求,最終測(cè)試結(jié)果滿足預(yù)期,操作系統(tǒng)能夠在有限的資源條件下靈活的調(diào)度任務(wù),并能抑制優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問題,能耗較低。
【學(xué)位單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN929.5;TP391.44;TP316
【部分圖文】：

T 分別是系統(tǒng)中任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間和執(zhí)行周期，U 為系統(tǒng)的資源利用率。由式(3.1)可以得出隨著處理任務(wù)的不斷增多，RMS 算法的資源利用率變化圖如圖 3.3 所示。圖 3.3 RMS 算法的資源利用率變化圖從圖 3.3 中可以看出， 隨著n的增大而逐漸減小，當(dāng)n 時(shí)，極限值是 Ln2或 0. 693。也就是隨著任務(wù)數(shù)量的增多，RMS 算法的資源利用將逐漸降低到 70%以下，這說明 RMS 算法在處理的任務(wù)超過一定數(shù)量時(shí)資源利用率不高。當(dāng)系統(tǒng)任務(wù)所需資源利用率超出其負(fù)荷時(shí)，RMS 算法將無法保證系統(tǒng)中的任務(wù)都能在截止期內(nèi)得到完成。然后是作為動(dòng)態(tài)調(diào)度算法代表的 EDF 算法。此算法中優(yōu)先級(jí)與截止時(shí)間成反比；截止時(shí)間越短，任務(wù)優(yōu)先級(jí)越高[27]。截止時(shí)間是指任務(wù)距離最后截止期限的剩余時(shí)間

環(huán)境搭建及平臺(tái)測(cè)試在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試以及功能驗(yàn)證前，需要先交代測(cè)試的環(huán)境以及臺(tái)的運(yùn)行可靠性。本節(jié)將基于 MSP430F149 處理器，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)終端硬分關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)對(duì)具體的系統(tǒng)測(cè)試環(huán)境進(jìn)行說明。1 測(cè)試環(huán)境搭建本文的應(yīng)用場(chǎng)景源于校企合作項(xiàng)目“智能家居系統(tǒng)開發(fā)”，典型的測(cè)試戶的家居環(huán)境，測(cè)試平臺(tái)為家居中的智能采集終端。由于實(shí)驗(yàn)室測(cè)試條在搭建具體環(huán)境時(shí)僅選取了部分具有代表性的家居設(shè)備供智能采集終，具體的環(huán)境搭建拓?fù)鋱D如圖 5.1 所示。

中的智能開關(guān)即為項(xiàng)目“智能家居系統(tǒng)開發(fā)”中定義的物聯(lián)研究對(duì)象。由圖可知，智能開關(guān)使用傳感器模塊對(duì)家中環(huán)境線通信模塊上傳至網(wǎng)關(guān)（上層應(yīng)用），也可通過無線通信模信息對(duì)家居中的設(shè)備進(jìn)行開關(guān)控制。依據(jù)拓?fù)鋱D搭建的測(cè) 5.2 所示。(a)環(huán)境參數(shù)采集場(chǎng)景 (b)上層應(yīng)用控制場(chǎng)
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 潘琢金;劉繼磊;羅振;楊華;;低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì);2015年12期

2 王東超;夏桂林;金志揚(yáng);;基于物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境及智慧家庭體系構(gòu)筑[J];物流技術(shù);2015年22期

3 孫寶剛;;淺議物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)特征和定位[J];數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用;2015年11期

4 ;華為推出基于開源的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)[J];中國(guó)信息化;2015年06期

5 韓青;;物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的必備特性[J];今日電子;2014年05期

6 于凱;謝志軍;金光;錢江波;;低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];微電子學(xué)與計(jì)算機(jī);2012年09期

7 王溪波;楊麗娜;;優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)和死鎖的資源管理模式研究與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì);2011年08期

8 孫駿;;μC/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)多任務(wù)調(diào)度算法的研究與實(shí)現(xiàn)[J];安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2010年04期

9 馮艷紅,張玉明,徐美華;實(shí)時(shí)調(diào)度算法分類研究[J];微型電腦應(yīng)用;2005年07期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 柳星;多核無線傳感器節(jié)點(diǎn)操作系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[D];武漢大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉橦;基于嵌入式的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];吉林大學(xué);2017年

2 王簡(jiǎn);實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度算法的硬件化研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2016年

3 胡旭東;基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2015年

4 邢可欣;面向任務(wù)的資源自適應(yīng)WSN嵌入式操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

5 金珊;實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)調(diào)度算法及資源管理的研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2014年

6 馬文濤;面向傳感網(wǎng)絡(luò)的嵌入式操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];重慶大學(xué);2013年

7 林華奇;μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)中優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)解決方案的研究與實(shí)現(xiàn)[D];東北大學(xué);2012年

8 黃紅娜;μC/OS-II嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)及優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問題研究[D];南京郵電大學(xué);2012年

9 周高鋒;基于TI混合信號(hào)實(shí)驗(yàn)箱的教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];華中科技大學(xué);2009年

10 宋剛;嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度算法研究與改進(jìn)[D];沈陽航空工業(yè)學(xué)院;2009年

本文編號(hào)：2894155