[发明专利]基于微内核架构的嵌入式分区操作系统及其设计方法

权利要求书

1.基于微内核架构的嵌入式分区操作系统设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步骤：系统整体设计，规划整个操作系统的架构，对微内核应具备的功能提出要求，对微内核与分区之间的应用程序接口做出规定，明确分区所承担的功能；

第二步骤：微内核架构设计，对微内核的结构做出详细说明，细分出各个模块并标定功能；

第三步骤：分区设计，设定分区的详细结构。

2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述第一步骤中，所述整个操作系统的架构自底向上包括：硬件层、微内核层和分区。

3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述第二步骤中，所述微内核的结构分为三个部分，包括：

高级内核层，用于提供通用功能；

ARCH层，用于提供指令集一级的支持；

板级支持包层，用于提供板级设备一级的支持。

4.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于，所述高级内核层包括：

初始化模块，用于提供微内核的入口函数、创建页表建立新的内存映射和复制系统镜像到配置地址处；

进程模块，用于提供内存隔离和页表管理的功能；

线程模块，用于提供执行上下文，并在原本线程概念的基础上增加了处理中断的能力；

调度器模块，用于管理线程模块到多个物理CPU的映射与分配以及实时任务与非实时任务的混合调度；

线程通信模块，用于提供最简单的消息路由功能；

中断管理模块，用于提供中断的申请和分发；

系统调用模块，用于提供用户空间与内核空间的接口。

5.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述第三步骤中，所述分区包括主分区和次分区，所述主分区运行实时任务，所述次分区运行非实时任务。

6.根据权利要求5所述的设计方法，其特征在于，所述主分区的优先级始终高于所述次分区的优先级。

7.根据权利要求5所述的设计方法，其特征在于，针对不同分区的任务采用混合调度算法：对于主分区的实时任务采用单调速率调度算法，保证实时任务的按时完成；对于次分区的非实时任务同时考虑任务的周期时间和执行时间，确保非实时任务调度的公平性和一定的吞吐量。

8.基于微内核架构的嵌入式分区操作系统，其特征在于，所述操作系统按照权利要求1-7任一所述的设计方法进行设计。

9.根据权利要求8所述的操作系统，其特征在于，在部署所述操作系统时，将整个操作系统的源代码分为三个工程：Base工程、BSP工程和APP工程，三个工程依次构建后产生系统镜像，将系统镜像烧录在嵌入式平台上即可成功启动。