天脉ACoreOS嵌入式实时操作系统-ppt课件.ppt
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1、天脉2嵌入式实时操作系统入门培训教程2目录核心操作系统和分区调度3分区操作系统和进程调度4分区间通信5健康监控6ARINC653标准1天脉2操作系统概述2应用移植83ARINC653标准(一)ARINC653标准是什么? ARINC Specification 653, Avionics Application Software Standard Interface, Supplement 2. ARINC653是一个用于现代飞机综合化航电系统(IMA)的应用执行标准。联合方式航电综合化航电系统 (IMA)航空数据计算机飞行管理系统航空数据计算机 飞行管理系统 具有分区功能的操作系统ARINC
2、 4294ARINC653标准(二)联合方式航电飞行控制系统飞行管理系统惯性导航系统显示系统导航计算机任务计算机发动机控制系统发动机监控系统火控系统武器控制系统存储管理系统目标计算机雷达系统传感器系统前视红外雷达5ARINC653标准(三)综合化航电系统雷达系雷达系统统传传感器系感器系统统前前视红视红外雷达外雷达武器控制系武器控制系统统存存储储管理系管理系统统显示系统发动发动机控制系机控制系统统发动发动机机监监控系控系统统火控系火控系统统飞行控制系统飞行管理系统惯性导航系统6ARINC653标准(四)q目的:解决由于综合化、模块化带来的故障隔离问题。q定义:航电计算机操作系统与应用的通用接口;
3、q作用:标准服务接口,包括:控制调度、通信和获得内部处理单元的信息等;q目标:应用软件可独立开发,运行在同一硬件平台上。ARINC653标准(五)q分为4个部分:lPART 1-Required Services:基本服务lPART 2-Extended Services:扩展服务lPART 3-Confirmity Test Specification:符合性测试规范lPART 4-Subset Services:受限制的服务子集。ARINC653标准(六)qPART 1提供的标准服务接口:l分区管理(2个)l进程管理(14个)l时间管理(5个)l存储管理l分区内通信(23个)l分区间通信(
4、10个)l健康监控(4个)9目录核心操作系统和分区调度3分区操作系统和进程调度4分区间通信5健康监控6ARINC653标准1天脉2操作系统概述2应用移植810ACoreOS653基本描述信息描 述名称天脉2机载嵌入式实时操作系统代号ACoreOS653主要功能支持分区管理和调度、分区间通信、健康监控管理、进程管理、时间管理等功能.开发语言C 语言/汇编开发平台LambdaAE 运行平台支持机载常用的Intel 80486及以上系列单核处理器和PowerPC 6xx、7xx、74xx、85xx单核处理器为目标机代码规模 20余万行软件版本V1.0.0重要度等级 关键11ACoreOS653操作系
5、统特点技术特征技术特征强实时性l中断可嵌套,响应快速中断可嵌套,响应快速lAPPSAPPS实现分区可抢占实现分区可抢占l分区内进程优先级抢占分区内进程优先级抢占l分区按时间表调度分区按时间表调度lWorkWork任务预防阻塞任务预防阻塞可靠性l基于基于MMUMMU的空间隔离的空间隔离l可预防故障蔓延可预防故障蔓延l提供健康监控机制提供健康监控机制l提供错误处理动作提供错误处理动作l强化鲁棒性设计强化鲁棒性设计安全性l按按DO-178B ADO-178B A级要求开发级要求开发l编码符合编码符合GJB 5369- 2005GJB 5369- 2005l开展开展FTAFTA和和FMEAFMEA分析
6、分析确定性l静态空间配置分配静态空间配置分配l分区调度时间可配置分区调度时间可配置l分区间通信可配置分区间通信可配置l故障处理可配置故障处理可配置l系统运行资源可配置系统运行资源可配置充分验证l基于需求的测试基于需求的测试l失效场景测试失效场景测试l开展开展MC/DCMC/DC测试测试l典型机载设备地面试验典型机载设备地面试验验证和试飞确认验证和试飞确认适应性l支持机载常用处理器支持机载常用处理器l三层栈支持可升级三层栈支持可升级l支持机载常用功能组件支持机载常用功能组件l支持系统、分区级和进程支持系统、分区级和进程级三级调试级三级调试l可裁剪、可定制可裁剪、可定制12ACoreOS653体系
7、结构模块支持层 核心操作系统(CoreOS) 可配置组件 文件系统运行时库BIT管理分区操作系统(PartitionOS) 分区操作系统(PartitionOS) 分区操作系统(PartitionOS) 分区操作系统(Vthread OS) 分区操作系统(Posix OS) 分区应用1分区应用2分区应用3分区应用4分区应用5分区1分区2分区3分区4分区5调度表管理健康监控分区时/空管理配置数据虚中断管理分区间通信进程管理通信管理时间管理虚中断管理13基本概念(一)q分区l软件运行的逻辑单元,包括:软件运行所需的空间资源、时间资源以及分区本身所需具备的资源;l分区包括u空间分区u时间分区14基本
8、概念(二)q进程l分区中程序单元l周期、非周期l分区资源q应用l分区中运行的软件l分区-房间 、应用-人q虚中断l紧急事件通知机制15基本概念(三)q配置数据l配置整个系统的属性q调度表l多个分区运行时序、运行时间、频率q系统调用l应用分区请求核心操作系统提供服务的机制q共享数据区l分区之间确定性存储器共享的机制16功能组成17模块支持层qCPU体系结构支持包qBIT测试q映像管理q系统级通信代理q系统级调试代理q模块支持层故障处理18核心操作系统q运行在系统态q主要实现l分区的管理和调度l分区间通信l系统的故障监控l系统内资源管理l设备管理l中断/异常管理19分区操作系统q运行在用户态q驻留
9、于每个分区q主要实现l分区内进程管理和调度l分区内资源管理20可配置组件qC运行时库qC+运行时库qBIT管理q文件系统q分区级调试代理q任务级通信代理21目录核心操作系统和分区调度3分区操作系统和进程调度4分区间通信5健康监控6ARINC653标准1天脉2操作系统概述2应用移植822核心操作系统功能(一)q提供单个CPU目标平台的资源管理和分区时空管理q将应用隔离到不同的分区l系统所有地址空间全部在配置时确定q分区管理和创建l分区创建为内部接口(基于确定性和安全性)q根据配置表为每一个分区分配执行时间q实现分区的轮转调度23q管理分区间通信q为分区操作系统提供系统调用服务q模块级/分区级健康
10、监控q配置记录的加载和存储q共享数据区q管理所有共享的资源l中断/异常l系统时间l内存lI/O服务核心操作系统功能(二)24核心操作系统-存储器保护(一)q使用存储器MMU单元l逻辑地址和物理地址的转换l空间访问权限的定义l创建多个MMU存储器上下文(核心操作系统上下文空间、每个分区独立的上下文空间)q分区之间的隔离保护l每个分区的逻辑地址空间相同(可配置)l通过分区独立的上下文空间映射到不同的物理地址q分区和核心操作系统的隔离保护l核心操作系统上下文空间l系统态可访问25核心操作系统-存储器保护(二)q使用存储器MMU单元完成其他功能l向量表的保护l核心操作系统的任务栈保护l核心操作系统的中
11、断栈保护l分区操作系统的进程栈保护l分区之间共享数据区的访问权限设置26核心操作系统-任务调度q任务功能l分区/模块级健康监控l驻留于核心操作系统的代理功能l分区操作系统l其他核心操作系统功能和用户自定义功能q任务和分区的关系l任务跟随分区调度l任务跟随核心操作系统调度l指定任务执行所占用的时间窗口27核心操作系统-分区状态定义q冷启动态q热启动态q空闲态q正常态分区状态转换图分区状态转换图28核心操作系统-分区重启动q分区重启动的分类l 冷启动以COLD_START为参数调用SET_PARTITION_MODEl 热启动以WARM_START为参数调用SET_PARTITION_MODEq冷
12、/热启动的区别l 冷启动将重新复制分区的代码段,重新复制分区及共享库的数据段、只读数据段、永久数据段,重新初始化分区及共享库的BSS段、永久BSS段l 热启动只复制分区及共享库的数据段,重新初始化分区及共享库的BSS段29核心操作系统-分区调度(一)q调度策略l时间调度表(XML文件配置)l可定义256个调度表l通过程序完成调度表的切换l最小时间窗口是100微秒l时间窗口和系统时钟TICK的关系(向上取整)l分区没有优先级q核心OS中与分区关联的任务在本分区的时间窗口内执行30核心操作系统-分区调度(二)q在一个主时间框架内,可以对分区进行多次调度 31核心操作系统-分区调度(三)q多调度表l
13、 缺省调度表q多调度表切换l 下一主时间框l 下一时间窗口l 下一时钟tickq调度表切换动作冷启动热启动挂起忽略32核心操作系统-虚中断(一)q分区响应核心操作系统紧急事件q由核心操作系统向指定分区发送q8种虚中断类型l VT_EVENT_RELEASE_POINT(周期进程释放点)l VT_EVENT_WARM_RESTART(热启动)l VT_EVENT_USER(用户扩展)l VT_EVENT_CLOCK_TICK(时钟)l VT_EVENT_SC_COMPLETE(阻塞性系统调用)l VT_EVENT_UC_RAPHSODY(RHAPSODY代理)l VT_EVENT_DEBUG(其
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