通信嵌入式软件支撑平台的研发

论文摘要

嵌入式领域中的嵌入式硬件和嵌入式操作系统种类繁多,不同硬件以及不同嵌入式操作系统的不兼容,导致不同平台之间的代码无法重用,而不同通讯系统中有部分软件功能模块基本相同,故而延长了产品的开发周期。另外,随着3G技术的发展,带宽不断增加,电信服务商不断提供各种增值业务以提高带宽的利用率,这就要求设备必须具有高度的业务扩充能力以及高效的信令消息处理能力,能根据需求迅速开发新的业务和功能。而传统商用操作系统中任务间通讯效率太低;内存管理得不到实时性保障,同时还产生大量碎片;任务调度和定时器耗费过多CPU资源等问题已经限制了通信设备产品的发展。为解决上述问题,本文研究了嵌入式软件支撑平台,做了以下工作:采用基于ISP的操作系统适配技术,解决了应用层代码在不同操作系统和硬件平台之间的移植问题,并且解决了在无设备环境下的WinNT模拟开发问题。提出动态池集的内存管理方案,解决内存管理无法满足大容量通信环境下的实时性以及产生大量外部内存碎片问题,同时提供了内存泄漏检测和内存写越界保护功能。提出任务和子任务的多线程调度算法,解决任务过多,占用资源太大,任务过少,并发量太低的矛盾问题。使用零拷贝的消息队列,实现了基于挂载方式的CPU内消息通信和基于RUDP的CPU间消息通信,解决了任务通信过程中消息传递效率低下问题。以消息驱动为主的模块间通信方式,降低了模块间的耦合度。采用基于多队列循环算法的时钟管理方案,提供了毫秒级的软时钟服务,解决系统时钟耗用资源过多问题。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 研究现状
• 1.2.2 发展趋势
• 1.3 本文主要研究工作
• 1.4 本章小结
• 2 相关技术分析
• 2.1 嵌入式系统
• 2.2 实时系统
• 2.3 操作系统适配
• 2.4 内存管理
• 2.5 多线程调度
• 2.6 消息通信
• 2.7 时钟管理
• 2.8 本章小结
• 3 支撑平台的架构研究
• 3.1 嵌入式软件开发模式演进
• 3.2 嵌入式软件支撑平台架构
• 3.3 本章小结
• 4 支撑平台的研究设计
• 4.1 操作系统适配层
• 4.1.1 基于ISP 的适配技术
• 4.1.2 任务管理的适配
• 4.1.3 同步互斥服务的适配
• 4.1.4 消息队列的适配
• 4.1.5 事件服务的适配
• 4.1.6 时钟服务的适配
• 4.1.7 适配层性能分析
• 4.1.8 操作系统适配层小结
• 4.2 内存管理
• 4.2.1 动态池集内存管理机制原理
• 4.2.2 动态池集内存管理算法实现
• 4.2.3 内存管理性能分析
• 4.2.4 内存管理小结
• 4.3 调度管理
• 4.3.1 基于子任务的多线程调度原理
• 4.3.2 子任务的多线程调度实现
• 4.3.3 调度管理性能分析
• 4.3.4 调度管理小结
• 4.4 消息通信
• 4.4.1 零拷贝消息通信原理
• 4.4.2 零拷贝消息通信实现
• 4.4.3 消息通信性能分析
• 4.4.4 消息通信小结
• 4.5 时钟管理
• 4.5.1 多队列循环计时原理
• 4.5.2 多队列循环计时实现
• 4.5.3 时钟管理性能分析
• 4.5.4 时钟管理小结
• 4.6 辅助功能
• 4.6.1 系统监控
• 4.6.2 异常处理
• 4.6.3 TELNET 服务
• 4.6.4 FTP 服务
• 4.6.5 辅助功能小结
• 4.7 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录