单片机嵌入式操作系统研究与NoC结构的操作系统内核设计

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嵌入式操作系统是嵌入式应用软件的基础和开发平台,用户的其他应用程序都建立在嵌入式操作系统之上。目前,对于16位/32位处理器的嵌入式操作系统开发比较广泛,8位处理器的操作系统开发很少。而8位处理器的应用软件开发又比较常见,所以本文提出一种基于8051单片机的简单嵌入式操作系统,大大减少了软件开发时的重复性劳动。对于NoC (Networks on chip片上网络)结构,需要一个适用于这种结构的操作系统控制管理计算机资源、高效地利用软硬件、合理地组织管理计算机系统的工作流程。一种方法就是拓展以上适用于8051单片机的简单嵌入式操作系统,将其作为NoC分布式操作系统的一个基础节点。在这个节点操作系统里预留一些接口,通过这些接口实现各节点的连接通信。分布式操作系统每一个节点具有相同结构和功能。论文对嵌入式操作系统的研究现状和发展趋势作了分析,详细研究了所使用到的基础理论。在此基础之上,设计了一个嵌入式操作系统结构,建立软件模型。这个嵌入式操作系统是一个微内核结构,针对瑞典KTH研究小组的DRRA片上网络结构,以及对应的NoC分布式操作的要求,提供了进程调度和进程间通信功能。为了进一步拓展到NoC中应用,操作系统内核中预留了三个接口,希望通过这三个接口完成每个操作系统节点间的数据通信,实现NoC上分布式操作系统;最后通过实现一个FIR低通滤波器验证这个系统的各项功能都达到了设计要求。
致谢第5-6页
中文摘要第6-7页
ABSTRACT第7页
1 绪论第10-15页
    1.1 引言第10-11页
    1.2 国内外现状及发展趋势第11-12页
    1.3 论文研究工作和组织结构第12-15页
2 背景知识第15-34页
    2.1 8051单片机结构第15-22页
        2.1.1 8051单片机存储区第15-17页
        2.1.2 特殊功能寄存器第17-20页
        2.1.3 计时器/计数器第20-21页
        2.1.4 中断结构第21-22页
    2.2 操作系统结构第22-28页
        2.2.1 操作系统的概念第22-24页
        2.2.2 操作系统的功能第24-28页
    2.3 NoC基本结构第28-31页
    2.4 开发软件Keil C51第31-32页
    2.5 开发简单嵌入式操作系统需要注意的问题第32-34页
3 嵌入式操作系统的结构设计第34-56页
    3.1 操作系统的头文件第35-37页
    3.2 主函数第37-40页
        3.2.1 PCB初始化第38页
        3.2.2 任务创建第38-40页
        3.2.3 用户任务第40页
    3.3 多任务调度第40-52页
        3.3.1 调度算法第41-42页
        3.3.2 时间片设置第42-44页
        3.3.3 基于优先级的队列顺序第44-48页
        3.3.4 任务的启动和调度第48-51页
        3.3.5 任务删除第51-52页
    3.4 进程间通信第52-56页
4 操作系统的验证第56-63页
    4.1 建立FIR低通滤波器模型第56-59页
    4.2 验证结果第59-63页
5 总结与展望第63-66页
    5.1 总结第63-64页
    5.2 进一步研究第64-66页
参考文献第66-68页
作者简历第68-70页
学位论文数据集第70页
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