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嵌入式实时操作系统MQX的内核分析及应用研究

2020-12-12阅读(400)

嵌入式实时操作系统MQX的内核分析及应用研究

论文摘要

2009年,飞思卡尔半导体公司在中国市场上推出了应用于工业控制、汽车电子及消费电子的嵌入式实时操作系统MQX。MQX最早是Precise Software Technologies公司1989年开发,2009年飞思卡尔收购后,开放源代码。MQX采用微内核结构,具有标准的API接口、模块化架构、TCP/IP协议栈和USB协议栈等,因此无论在实时性、裁减性还是移植性上都具有卓越的性能。鉴于国内对MQX的研究应用尚未开始,受飞思卡尔半导体公司委托,本课题主要从以下几个方面对MQX进行分析研究:(1)研究MQX的微内核结构、内核的管理功能,并从MQX的启动执行、任务调度、设备驱动程序等方面,深入剖析MQX的运行实现机制。按照底层软件构件的思想,提出MQX工程框架组织结构,并重新编写设备驱动程序。(2)对MQX的FIFO任务调度策略和RR任务调度策略进行分析研究,并把FIFO调度策略与RR调度策略结合起来,在MQX中设计并实现多级反馈队列调度算法,不仅使高优先级的任务得到响应又能使短任务迅速完成。(3)把MQX移植到自动折弯系统的微控制器MCF52223上,详细阐述了移植步骤、移植过程中要修改和配置的文件,设计LCD触摸屏界面,完成了MQX上的自动折弯系统的软件平台设计。采用MQX的自动折弯设备运行良好,有效的控制了折弯的角度、精确度等,并具有较高的实时响应能力。本课题完成了对MQX的分析、研究,对其在嵌入式控制领域的应用具有启发指导作用。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 嵌入式实时操作系统
  • 1.1.1 RTOS 的发展历程
  • 1.1.2 RTOS 的功能
  • 1.1.3 RTOS 的相关基本概念
  • 1.1.4 当今流行的RTOS 比较
  • 1.2 MQX 简介
  • 1.2.1 MQX 的版本升级
  • 1.2.2 MQX 的特性
  • 1.3 课题背景及研究依托
  • 1.3.1 课题背景
  • 1.3.2 研究依托
  • 1.4 主要研究内容及意义
  • 1.4.1 研究内容
  • 1.4.2 课题意义
  • 1.5 论文章节安排
  • 第二章 MQX 内核分析
  • 2.1 MQX 系统结构
  • 2.1.1 微内核结构分析
  • 2.1.2 MQX 的内核
  • 2.2 任务管理
  • 2.2.1 任务模板列表
  • 2.2.2 MQX 的任务状态
  • 2.2.3 MQX 任务切换
  • 2.2.4 MQX 任务相关函数
  • 2.3 时间管理
  • 2.3.1 MQX 时间相关概念
  • 2.3.2 MQX 时间相关函数
  • 2.3.3 MQX 中的定时器
  • 2.4 中断管理
  • 2.4.1 中断管理的功能
  • 2.4.2 MQX 的中断行为
  • 2.4.3 MQX 中断管理
  • 2.5 存储管理
  • 2.6 任务同步与通信
  • 2.6.1 事件
  • 2.6.2 信号量
  • 2.6.3 互斥
  • 2.6.4 消息
  • 2.7 本章小结
  • 第三章 MQX 实现机制研究
  • 3.1 MQX 的启动执行过程
  • 3.1.1 Bootloader 的分析
  • 3.1.2 Bootloader 执行过程
  • 3.1.3 MQX 执行过程
  • 3.2 MQX 的调度策略
  • 3.2.1 内核调度策略
  • 3.2.2 任务调度类型
  • 3.3 任务调度策略的改进
  • 3.3.1 任务调度改进原因
  • 3.3.2 多级反馈队列调度
  • 3.3.3 任务调度改进实现
  • 3.3.4 测试和对比
  • 3.4 MQX 设备驱动程序的设计
  • 3.4.1 MQX 下的驱动程序分析
  • 3.4.2 使用MQX 设备驱动程序
  • 3.4.3 设备驱动程序设计
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 MQX 的工程框架
  • 4.1 MQX 的开发环境
  • 4.1.1 CodeWarrior 环境简介
  • 4.1.2 CW 环境安装
  • 4.2 MQX 的安装框架
  • 4.3 MQX 工程文件组织
  • 4.3.1 工程文件的逻辑组织结构
  • 4.3.2 工程文件的物理组织结构
  • 4.4 编写MQX 工程
  • 4.4.1 底层构件的实现方法和编程思想
  • 4.4.2 如何在CW 环境下新建MQX 工程
  • 4.4.3 控制小灯闪烁工程设计与实现
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 MQX 应用实例—自动折弯系统
  • 5.1 自动折弯系统的需求分析与软件设计
  • 5.1.1 需求分析
  • 5.1.2 软件设计
  • 5.2 MQX 的移植过程
  • 5.3 LCD 触摸屏界面设计
  • 5.3.1 LCD 触摸屏简介
  • 5.3.2 界面设计与实现
  • 5.4 任务及中断程序的设计
  • 5.4.1 任务设计
  • 5.4.2 中断程序设计
  • 5.5 本章小结
  • 第六章 总结和展望
  • 6.1 总结
  • 6.2 展望
  • 参考文献
  • 公开发表的学术论文及参与的主要科研项目
  • 附录A MQX 层次结构图
  • 附录B 自动折弯系统的硬件
  • 致谢

    • 相关论文文献

    • [1].MQX任务优先级的设置与对中断影响的研究[J]. 计算机应用与软件 2015(05)
    • [2].基于MQX的三相异步电动机节能控制器设计[J]. 制造业自动化 2015(11)
    • [3].MQX实时操作系统构件化工程框架研究[J]. 武汉理工大学学报 2013(10)
    • [4].嵌入式操作系统MQX内存管理机制分析与改进[J]. 计算机应用与软件 2016(07)
    • [5].MQX实时操作系统设备驱动设计研究[J]. 计算机应用与软件 2014(03)
    • [6].基于MQX操作系统的后备电源实时在线监控系统研究[J]. 自动化应用 2017(08)
    • [7].基于ARM Cortex-M4的MQX调度的上下文切换机制分析[J]. 计算机应用与软件 2015(07)
    • [8].基于ARM Cortex-M4的MQX任务管理机制剖析及应用方法研究[J]. 苏州大学学报(自然科学版) 2014(01)
    • [9].基于ARM Cortex-M4的MQX中断机制深度剖析[J]. 电子技术与软件工程 2014(22)
    • [10].基于ARM Cortex-M4的MQX中断机制分析与中断程序框架设计[J]. 计算机科学 2013(06)
    • [11].基于MQX的能耗数据采集器的设计与实现[J]. 现代计算机(专业版) 2017(21)
    • [12].MQX操作系统底层驱动设计分析与改进[J]. 吉首大学学报(自然科学版) 2020(01)
    • [13].基于MQX操作系统和ADE7878的负荷控制终端设计[J]. 电工技术 2017(04)
    • [14].基于MQX实时操作系统的智能家居系统[J]. 机电工程 2013(11)
    • [15].基于K60和MQX手持式OTDR系统设计[J]. 光通信技术 2015(07)
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    • [24].基于MQX操作系统的智能电表[J]. 中国科技信息 2016(01)
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