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多模混合的低功耗嵌入式操作系统微内核设计与实现

作　者: 钟禹欣
导　师: 温东新
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 无线传感器网络实时多任务事件驱动界面配置性能评测
分类号: TP368.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 21次
引　用: 0次
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内容摘要

无线传感器网络操作系统是对无线传感器网络的研究中最重要的部分之一,它与传统的嵌入式实时操作系统有很大的不同。WSNOS对传感器节点的能源、内存资源利用提出了更高的要求。而且当前已有的WSNOS因无法同时支持实时多任务和事件驱动两类运行模式,或者无法根据应用变化自适应的切换运行模式,限制了WSN应用范围。因此,本文利用LPC2148芯片,开发出了一款能同时支持实时多任务和事件驱动两类运行模式的,可动态加载的,低能耗,可移植的操作系统内核——Limos。本文主要针对Limos进行研发,从内核、性能评测等问题进行研究,主要研究成果如下:内核部分,本文为了减少系统资源消耗以及便于程序动态更新,设计了模块化的体系结构。为了满足系统的实时性及事件两级驱动的要求,设计支持多模混合的系统体系架构与调度策略。为了有效节省内存空间,增加内存的响应速度算法,采用了“首次适应法”及malloc函数对内存分配进行管理。为了增强系统安全性考虑,本文采用了系统从单一模式运行到多模式运行。为了统一系统之间的通讯接口标准,体现系统模块化的设计理念,制定了支持并发处理的系统内通信元语即In/Out元语。为了方便用户对事件和线程的配置需求,设计实现了针对于事件和线程的配置显示界面。在系统内核性能评测部分,主要针对于Limos内核的内存、切换时间、能量开销三方面评测并给出评测结果,为了体现Limos性能,本节最后部分与其他的实时系统进行性能比较。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-13
  1.1 项目来源  8
  1.2 项目开发目的和意义  8-9
  1.3 国内外相关领域开发及应用现状分析  9-10
  1.4 论文主要研究内容  10-12
  1.5 论文内容及结构  12-13
第2章操作系统微内核详细设计  13-30
  2.1 LPC2148 芯片  13
  2.2 系统总体结构  13-15
  2.3 目录文件结构  15-17
  2.4 任务调度模块  17-20
  2.5 内存管理  20-23
  2.6 系统工作状态转换  23-25
  2.7 内核的通信机制  25-26
  2.8 Limos系统配置显示界面的设计与实现  26-29
  2.9 本章小结  29-30
第3章操作系统微内核功能实现  30-49
  3.1 系统调度  30-39
  3.2 中断方式  39-41
  3.3 通信机制  41-45
  3.4 启动机制  45-47
  3.5 运行结果演示  47-48
  3.6 本章小结  48-49
第4章操作系统微内核性能评测  49-57
  4.1 性能评测平台  49
  4.2 内存开销评测  49-50
  4.3 系统反应时间开销  50-51
  4.4 系统元语及系统函数评测  51
  4.5 能量开销评测  51-53
  4.6 性能比较  53-55
  4.7 本章小结  55-57
结论  57-58
参考文献  58-63
致谢  63

多模混合的低功耗嵌入式操作系统微内核设计与实现

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