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1、第2 6 卷第7 期2 0 0 9 年7 月计算机应用与软件C o m p u t e rA p p l i c a t i o n sa n dS o f t w a r eV 0 1 2 6N o 7J u l 2 0 0 9实时操作系统内核时间参数的测量王挺1 2 丁志刚1 2阎梦天1 2 宗宇伟11(上海计算机软件技术开发中心上海2 0 111 2)2(上海嵌入式系统应用工程技术研究中心上海2 0 1 1 1 2)摘要以评价实时操作系统性能为目标，重点对时间参数的测量方法进行了研究，并以华东计算技术研究所开发的R e W o r k s 系统为评测对象，介绍，了R e W o r k
2、s 的时间参数测量方法，给出了部分测试示例代码。关键词嵌入式测试实时操作系统中断响应时间上下文切换时间M E A S U R I N GT I M EP A R A M E T E Ro F R E A LT I M Eo P E R A T I o NS Y S T E MK E R N E LW a n gT i n 9 1 2D i n gZ h i g a n 9 1 2Y a nM e n g t i a n l 2Z o n gY u w e i l。(S h a n g h a i D 却m e n t 眦ro f C o m p u t e rS o f t w a r eT
3、e c h n o l o g y，S h a n g h a i2 0 1 1 1 2，C h i n a)2(S h a n g h a iE n g i n e e r i n gR e s e a r c hC e n t e ro f E m b e d d e dS y u e mA p p l i c a t i o n，S h a n g h a i2 0 1 1 1 2，C h i n a)A b s t r a c tA i m i n ga tt h ee v a l u a t i o no ft h ep e r f o r m a n c eo fR e a l-t
4、 i m eO p e r a t i o nS y s t e m(R T O S)，i nt h i sp a p e rw ep u te m p h a s i so ns t u d y i n gt h em e a s u r e m e n tm e t h o do ft i m ep a r a m e t e r，a n dt o o kt h eR e W o r k sd e v e l o p e db yE a s tC h i n aC o m p u t e rt e c h n o l o g yI n s t i t u t ea st h ee v a
5、l u a t i o no b j e c tt oi n t r o d u c et h em e 舢e m e n to ft i m ep a r a m e t e ri nR e W o r k s，a n dt h e np r o v i d e dp a r to ft h et e s t i n ge x a m p l ec o d e K e y w o r d sE m b e d d e dt e s t i n gR e a l-t i m eO SI n t e r r u p tr e s p o n s et i m eC o n t e x ts w
6、i t c h i n gt i m e0 引言随着微处理器设计技术、计算机系统结构技术、电路设计技术(E D A)和嵌入式操作系统技术(R T O S)等技术的发展，嵌入式实时系统被广泛应用到军用、航天航空、工业控制、移动通信等诸多领域。嵌入式系统与应用和市场密切关联，其设计受成本、功耗、芯片体积和开发周期等多种因素的制约。嵌入式系统的性能在满足应用需求的条件下，其性能冗余量不宜太大。在产品开发周期内，以最低的原材料成本和开发成本设计具有适当性能的嵌入式系统是嵌入式系统项目成功的关键。航空航天、工业自动化等行业对系统稳定性能、时间响应性能都有较高的要求，而性能不能达到要求的实时操作系统会给使
7、用者带来重大损失。为此，需要对嵌入式实时操作系统的性能进行评测和分析，并以此作为嵌入式系统技术选型和设计决策的依据。R e W o r k s 操作系统是由华东计算技术研究所自主研发的硬实时嵌入式操作系统，适合用于军工、航天航空、工业控制、移动通信等领域；R e W o r k s 与V x W o r k s 系统兼容，能将V x W o r k s 程序快速移植到R e W o r k s，而且R e W o r k s 价格低廉，很适合国内用户的使用。时间参数是衡量实时操作系统的重要性能指标，中断反应时间与上下文切换时间又是影响操作系统性能的关键因素，是反映硬实时系统的实时性能的重要指标
8、。本文主要介绍实时操作系统内核时间参数的测量方法。1 实时操作系统实现技术1)单内核结构；2)层次结构；3)微内核结构。单一内核模式的操作系统是一个包括了所有不同模块的整体内核。一个模块代表一个功能，各个模块之间是平等的关系。不同模块之间通过直接的相互调用来提供服务。单一内核结构的一个缺点就是调试困难。当其中的一个模块有变化时，则对其它的模块会产生很大的影响。当系统中的模块数增多时，相互之间的联系以及调试的困难成几何级数增加。单一内核O S的优点十分突出。就是运行效率比较高，这得益于模块之间的直接调用。最初的O S 几乎都采用这种模式。层次结构操作系统的典型是M S D O S 操作系统，操作
9、系统内核分为不同的层次，例如用户接口层、系统服务层、核心层、硬件驱动层等等。上层操作系统功能直接调用下层功能，一般不进行越层调用。当然，有时为了性能也有会发生越层调用。对于实时操作系统来说，最好是各层都可以直接调用硬件驱动层。这种层次结构的操作系统在多数情况下同单一内核结构一样调试困难。微内核结构(如图1 所示)的操作系统的基本思想就是使操作系统核心容纳尽量少的基本功能，微型的内核仅执行核心服务，包括消息传递、同步、调度和定时器服务。其它功能由合作进程执行，作为服务器进程响应客户进程(如应用进程)的请求，以系统线程和系统任务执行，很多这样的“内核”任务负责不同的功能或系统调用，包括文件系统管理
10、器、进程管理器、设备管理器、网络管理器等。应用程序作为客户端通过系统调用向内核请求服务。收稿日期：2 0 0 8 一0 7 一0 9。上海市科委重大项目(0 7 d z 2 2 1 0 7)。王目前嵌入式操作系统比较多，但系统结构不外乎三种形式：挺，硕士，主研领域：嵌入式测试技术。万方数据幽1 微内核系统结构图微内核结构操作系统容易实现裁剪和扩展，可根据应用需求来配置系统提供的功能和服务，也容易实现功能模块的动态加载和卸载。每个服务功能模块相对独立，容易调试，系统也更健壮。现代操作系统主要采用微内核结构。实时系统是对外来事件在限定时间内能作出反应的系统。使用者关心的是系统能否在确定的时间内对外
11、部事件作出响应，因此设计者必须仔细分析影响系统响应时间的所有因素，以确保每个任务都能在确定的时闯内完成。在实时系统中，系统对外部响应主要有两种基本模式：1)系统响应仅由中断处理来完成，系统响应时间仅为中断响应时间。2)系统响应由中断响应和任务执行两部分构成，这种模式通常用于处理一些复杂工作。从操作系统的具体结构就可以看出影响实时操作系统主要因素有：中断响应时间和任务执行时间，而任务执行时间由任务切换时间加任务执行所需要的时间组成。系统中断响应时间与上下文切换时间是实时操作系统的重要参数，决定了实时操作系统的实时处理能力。2 实时操作系统内核的时间参数2，l 中断响应时间系统中断是一种重要的异步
12、事件，使用中断的目的在于提高系统的效率。避免C P U 对某些事件的轮询，占用资源。在中断驱动的系统中，C P U 运行正常执行程序，当I O 设备需要服务时，I 0 设备会通过中断的方式通知C P U，C P U 通过中断服务程序对其作出快速的履廊。根据中断是否可以被屏蔽，中断分为可屏蔽中断与不可屏蔽中断。从中断源来说，中断又可分为硬件中断与软件中断。硬件中断是由C P U 外部的设备所产生的中断，属于异步事件在程序执行的任何时间都会发生。软件中断又称为同步中断或自陷，是通过C P U 软件指令实现的，可由程序控制软件中断的产生。根据中断服务程序的调用方式，可以把中断分为向量中断、直接中断和
13、间接中断。向量中断是将中断设备的硬件中断线由中断控制器汇集成中断向量，每个中断向量汇集成一个中断服务程序I S R，用来存放中断服务人口地址或者是中断服务第一条指令。系统中通常含有多个中断向量，存放中断向量对应中断服务程序入口地址的内存区域叫作中断向量表。在直接中断调用方式中，中断对应的中断服务程序入口地址是一个固定值，中断发生时候，程序执行流程将直接跳转到中断服务程序入口地址，执行中断服务。对间接中断来说，中断服务程序的L 口t e址由寄存器提供。不管采用何种中断服务调用方式，中断处理过程分为中断检测、中断响应、中断处理三个阶段。在每条指令执行结束后就进行中断检测，检测是否有中断请求。如果有
14、中断请求后就进入中断响应，并对中断进行处理。中断响应是由处理器内部硬件完成的中断序列，以X 8 6 构架C P U 响应可屏蔽硬件中断为例需要完成：读取中断向量号，将E F L A G、C S、I P 压栈；复位标志寄存器中的I F 与T F；禁止可屏蔽外部中断和单步异常；根据中断向量号，查找中断向量表，然后跳转到中断服务程序执行。中断处理即执行中断服务程序。中断服务程序主要完成如下工作：1)保存现场；2)对中断进行处理；3)恢复现场；4)返回被中断的程序，继续执行。实时内核中断管理主要包括三个方面内容：1)中断前导；2)用户中断服务程序；3)中断后续。实时内核中，中断接管程序介入了中断的前导
15、与后导。硬件中断发生后，中断接管程序获得控制权，经过接管程序处理然后才给相应的用户中断服务程序。用户中断服务程序执行完成后，又回到中断接管程序(详见图2 所示)。塑曼!墅宣兰妻t 担中崩自t中断向t ok中并向量。中新向量1中断向量2中断向t n月P 中备t 序中断服务柽序0中断暖务程序1中断t 务毽序2中断服斋程序n幽2 买时系统的中断管理中断响应时间是指从中断发生到开始执行用户中断服务程序第一条指令的时间。C P U 在获知中断到来后首先进入中断向量表，然后进入操作系统的中断接管程序，对上下文作现场保护，随之进入虚拟中断向量表，从表中查到相应中断服务存放的位置并进入用户的中断处理程序。整个
16、中断处理的时序见图3所示。图3 中断时序图用户中断服务程序执行结束后中断返回。由于中断运行可能改变了任务的优先级别，系统进行任务重调度，从任务就绪队列中取出优先级最高的任务将其的T C B 信息加载人C P U 并运行，这就是R e W o r k s 系统的中断处理机制。2 2 上下文切换时间由于多个任务的存在，操作系统需要对任务调度管理，必然引起任务间的切换，就引出了上下文切换时间的概念：上下文切换时间(见图4 所示)是指C P U-的控制权由运行的任务转移到另一个就绪任务时所经历的时间，包括保存当前任务上下文时间，选择下一个任务调度时间及其加载该任务的时间。上下文切换时间反映了操作系统任
17、务调度的能力，是衡量操作系统性能的重要指标参数。万方数据第7 期王挺等：实时操作系统内核时间参数的测量6 1图4 上下文切换时间示意图上下文是指C P U 寄存器中的全部内容，这些内容在任务运行时保存在任务堆栈或任务控制块之中。在任务上下文切换时需要将C P U 内全部内容保存然后加载，所以上下文切换时问与C P U 有多少寄存器有关。撇开硬件的因素，上下文切换时间与任务调度过程有关。硬实时操作系统内核要求调度过程所花费的时间是确定的，即不能随系统中就绪任务的数目而变化。3 实时操作系统时间参数的测量从上面的研究分析可知，实时性能测试中获取系统行为的执行时间间隔是测量的关键。本文以X 8 6
18、系列C P U 作为被测对象，X 8 6 系列C P U 提供时间寄存器(T s C)，从系统开始运行时起，每收到一个晶振时钟该寄存器就会加1，在R e W o r k s 中，系统提供s y s T i m e S t a m p()函数用以读取T S C 中的T i c k 值，通过调用系统函数s y s T i m e s t a m p F r e q()可以获得系统主频，按照公式(1)可以获得一个精准的时间。T i m i n g(g s)=高老蒜“1 0 6(1)3 1 中断响应时间的测量传统上测量中断响应时间比较困难，需要使用外部时钟将中断触发与被测系统的内部时钟同步，这比较难实
19、现。本文使用的方法如图5 所示。图5 中断响应时间测量方法在X 8 6 构架的C P U 中，使用了8 2 5 9 作为中断控制器，对中断进行排序，避免了中断信号丢失，并对不同中断进行优先级配置，实现优先级嵌套。由于C P U 内部拥有8 2 5 9 中断控制器，如果在系统关中断时收到了唯一的一次中断信号，并且未作处理，则当中断再次打开后C P U 将第一个处理该中断。根据这个原理构建以下测试方案。在中断I n t l 到来前系统关中断，不对任何中断作出反应，然后在开中断指令前记录当前时间n，再次打开中断后正好有中断进入，在中断服务程序的第一条语句执行前记录当前时间忍，则I 2 一T 1 是中
20、断响应时间。但是通常情况下同步不会这么准，开中断时间与中断来临的时间总是有偏差，例如图5 中的中断I n t 2 就是先于开中断指令到来的，然而由于系统是处于关中断状态不会处理中断请求，所以在开中断后处理的第一个中断就是中断I n t 2。可以仍然在开中断前记录时间乃，在中断服务程序的第一条语句执行前记录当前时间舛，凡一乃还是中断响应时间。显然这样的方法包容了同步误差，只要保证中断在开中断之前到来就可以记录中断响应时间，具体程序代码如下：m i 印e di n ta，b，c，i s r T l，T i m i n g；V o i dI n t R S()i s r T I=s y s T i
21、m e s t a m p()；n=s y s T i m e s t a m p()；b=s y s T i m e s t a m p()；i n t U n l o e k(k e y)；c=i s r T l：T i m i n g=(c b)一(b a)；V o i dT e s t I S R()这样中断响应时间可以用式(2)来计算。r e(m)。=丽丽T i 胁m i n P g 瓦而1 0 6(2)3 2 上下文切换时间的测量对上下文切换时间的测量是通过任务之间的切换时间间接地测出，先通过“交替悬挂恢复测试”测量出任务被悬挂然后被恢复使用的时间然后通过“悬挂恢复测试”计算出任务
22、从悬挂状态被恢复出来用的时间，然后进行算术平均即得到实时操作系统内核的上下文切换时间。1)“交替悬挂恢复测试”(见图6 所示)用一个低优先级的任务恢复一个被悬挂的低优先级任务，这个任务在运行后又将自己悬挂起来。创建二个任务，其中n 为低优先级别任务死为高优先级任务。T I(L o w e rP r i o r 呦 T 2(H l 啦fP T H|啪W h i l e(1)I W h i l e(1)午=叮打i f 他m a n 啦X=#竺些萨I l d c S c 峨篙篇釜茅)图6 交替悬挂恢复测试交替悬挂恢复时间=6 一口。2)“悬挂恢复测试”(见图7 所示)用一个高优先级的任务反复悬挂和恢
23、复另一个低优先级的任务。图7 悬挂恢复测试悬挂恢复时间=d c。上下文切换时间就是(d b)一(d c)2，所以内核的任务上下文切换时间可以用式(3)得到：r s(m)=是崭笔瓣舢6 4 实验数据处理以测试R e W o r k s 中断反映时间为例，测试经过1 0，0 0 0 次测量，测试结果见表1(单位：仙s)。(下转第1 3 2 页)万方数据1 3 2计算机应用与软件2 0 0 9 互乏，是一个集合的不同操作者)。定义8 对L D 和I。作如下定义：k 表示所有项的集合，例如对于：1)V p k P K，j f M PUD UOp k C f2)I D=I k D ，k=P V。u P
24、K。使用上述的程序分析方法和串空间分析方法，我们对上述的情况进行建模。我们的主要定理表明：只要串空间模型满足下列条件，那么一个把E K E 协议作为主要协议的混合协议环境在遭受到猜测攻击的时候仍然是安全的。定理1 乏代表一个混合的串空间，E K E 协议代表混合协议环境中的主串，C 代表乏中的一个丛。如果下列条件满足，那么在丛C 中就不会遭受到猜测攻击：1)p k。在中是不被服务的；2)I。在乏中是肯定不被服务的。证明：我们先来做一个分析。首先，通过观察我们知道，使用集合V 或C 来做验证如果能成功的话，那么一个猜测攻击就是可行的。因此，我们使用上述的条件考虑这些集合以证明这套在上述条件满足的
25、情况下永远是N U L L 的情况。1)p k。是不被服务的。从第五步来看，如果(D uM，u K，)n O 巾，那么验证任何g G 是可能的。在这种情况下，通过我们的分析可知，当且仅当p k。=p k7。的时候(D u M P u K，)n O=(p k。)。然而，根据定理1 的条件，p k。在串空间模型中是不被服务的，例如：如果p k。源于(=乏晰。u 乏。)，那么对于任意的p k7。源于X X P，并且p k。#p k。，因此，(D u M P u K P)n 0 巾。2)为了做验证，再注意到因为0=p k。，fk p k ，并且k 隹(D U M P u K，)，我们必须保证p k。是
26、可验证的。这一分析过程表明p k。在攻击者串P 中是不可验证的。第一部分的内容表明如果在串空间乏中p k。是不被服务的，那么在串空间乏中p k。是不可验证的。如果用p k。或者p k 1 加密的f X X，是可验证的，那么一个验证是可行的。然而，矛盾的是：条件2 要求I。在串空间中是肯定不被服务的。否则也就不会有源于次要串的项。因此，只要该条件成立那么一个验证尝试是不可行的，从而保证了混合协议的健壮性要求。3 结论及下一步计划在这篇文章中，我们介绍了一种新型的攻击称为基于低熵密码的多协议猜测攻击。我们使用一种系统化的程序分析方法分析了多协议的脆弱性。接下来我们使用串空间模型的方法证明了只要在我
27、们分析出的条件满足的情况下，那么一个协议就不会遭受到多协议猜测攻击。此时，有一些点值得提一下：当我们仅仅考虑攻击者的知识能力，或者仅仅考虑固定攻击者的能力的时候，我们的协议分析方法相对来说更健壮。我们分析方法的独特性在于当一个协议在一个混合的环境中运行的时候它允许存在脆弱性，但是根据我们限定的条件，它禁止再出现其它新的脆弱性，那么我们去更具体地设计一个协议是可能的。这项工作的下一步计划是自动化程序，我们已用来探测可能的猜测攻击。另外一个可能的计划是找到一个普遍的实用性的技术去阻止多协议猜测攻击。参考文献 1 “G o n g，TM a r kAL o m a s，R。g e rMN e e d
28、 h a m，e ta 1 P r o t e c t i n gp d yc h o s e ns e c r e t sf r o mg u e s s i n ga t t a c k s I E E EJ m l m 丑lo nS e l e c t e dA r e 秘i nC o m m u n i c a t i o n s，1 9 9 3，1 1(5)：6 4 8 6 5 6 2 T h a y e rF a b r e g aFJ，H e r z o gJC，G u t t n m aJD W h yi sas r r i t yp r o t o c o lc o r r
29、e c t?I E E EC o m p u t e rS y m p o s i u mo nS e c u r i t ya n dP r i v a c y，1 9 9 8 3 T h a y e rF a b r e g sFJ，H e r z o gJc，G u t t m a nJD S t r a n ds p a c e s：P r o v i n gs e c u r i t yp r o t o c o l sc o r r e c t J o u r n a lo f C o m p u t e rS e c u r i t y，1 9 9 9，7(2 3)：1 9 l
30、一2 3 0 4 J a v i e rT h a y e rF a b r e g a，J o n a t h a nF，H e r 如gC，e ta 1 M i x e dS t r a n dS p a c e s I nP r o c e e d i n g so ft h e1 2 t hI E E EC o m p u t e rS e c u r i t yF o u n d a-t i o n sW o r k s h o p，v o l u m e2 7(2)I E E EC o m p u t e rS o c i e t yP r e s s，J u n e1 9 9 9
31、：1 0 1 4 5 A i r e s-F o s sJ M u l t i P r o t o c o lA t t a c k sa n dt h eP u b l i cK e yI n f r a s t r u c t u r e I np r o c N a t i o n a lI n f o r m a t i o nS y s t e mS e c u r i t yC o n f e r e n c e，O c t o b e r1 9 9 8：5 6 6 5 7 6 6 A l v e s-F o s sJ C r y p t o g r a p y h i cP r
32、o t o c o lE n g i n e e r i n g：B u i l d i n gS e c u r i t yf r o mt h eG r o u n dU p I nP r o c e e d i n g so fI n t e r n a t i o n a lC o n f e r e n c eo nI n t e r n e tC o m p u t i n g，J u n e2 0 0 0 7 B e l l o v i nSM，M e r r i t tM E n c r y p t e dk e ye x c h a n g e：P a s s w o r d
33、-b a s e dp r o-t o c o l s$e c u l _ ea g a i n s td i c t i o n a r ya t t a c k s I nP r o c e e d i n g so ft h e1 9 9 2I E E EC o m p u t e rS e c u r i t yC o n f e r e n c eo nR e s e a r c hi nP r i v a c y，1 9 9 2：7 28 4 8 G a v i nL o r w e A n a l y z i n gp r o t o c o l ss u b j e c tt
34、og u e s s i n ga t t a c k s W o r k s h o po nI s s u e si nt h eT h e o r yo fS e c u r i t y(W I T S 0 2)J a n u a r y2 0 0 2 9 J o s h u aD，G u t t m a n，J a v i e rF T h a y e r P r o t o c o lI n d e p e n d e n c et h r o u g hD i s-j o i n tE n c r y p t i o n 1 3 t hI E E EC o m p u t e rS
35、 e c u r i t yF o u n d a t i o n sW o r k s h o p。2 0 0 0：2 4 3 4 1 0 卿斯汉安全协议北京：清华大学出版社，2 0 0 5(上接第6 1 页)表1R e W o r k s 测试结果项目最小最大平均方差中断反应时间1 51 81 5 91 O上下文切换时间O 3O 6O 51 1通过以上测试可以得知R e W o r k s 在中断反应与任务切换时间两个指标上都达到了微秒级别，有较好的实时性能，可以运用在对系统反应在微秒级的实时系统中。5 结束语本文对R e W o r k s 操作系统在X 8 6 平台上的性能进行了测试，
36、获得了一批重要的数据。以后将对R e W o r k s 操作系统的其它实时性能指标进行研究和测试。参考文献 1 罗蕾嵌入式实时操作系统及应用开发 M 北京：北京航空航天大学出版社，2 0 0 5 2 陈育君，温彦军，陈琪V x W o r k s 程度开发实践 M 北京：人民邮电出版社，2 0 0 4 3 K r i s h n aCM，K a n gK G，S h i nG 实时系统 M 戴琼海，译北京：清华大学出版社，2 0 0 4 4 W i n d R i v e r V x W o r k s：B e n c h M a r kM e t h o d o l o g yR e p
37、o r t R 1 9 9 7 5 Q N XB o a s y s t e m sL t d Q N XN e u t r i n oR e a l t i m eO S：K e r n e lB e n c h-m a r kM e t h o d o l o g y 6 Q i l l gL i，C a r o l i n eY a o R e a l-T i m eC o n c e p t sf o rE m b e d d e ds y s t e m s 2 0 0 3 万方数据实时操作系统内核时间参数的测量实时操作系统内核时间参数的测量作者：王挺，丁志刚，阎梦天，宗宇伟，Wan
38、g Ting，Ding Zhigang，Yan Mengtian，Zong Yuwei作者单位：王挺,丁志刚,阎梦天,Wang Ting,Ding Zhigang,Yan Mengtian(上海计算机软件技术开发中心,上海,201112;上海嵌入式系统应用工程技术研究中心,上海,201112)，宗宇伟,ZongYuwei(上海计算机软件技术开发中心,上海,201112)刊名：计算机应用与软件英文刊名：COMPUTER APPLICATIONS AND SOFTWARE年，卷(期)：2009，26(7)被引用次数：0次 相似文献(10条)相似文献(10条)1.学位论文 李有栋 嵌入式ADA交叉测
39、试环境构建技术设计与应用 2008 嵌入式系统本身就是一个软硬件高度结合的产物。随着嵌入式应用的广泛发展，硬件环境之间差异也逐渐增大。并且ADA程序设计语言，是由美国国防部主持开发，作为针对大型的、长寿命应用设计的一种通用的现代编程语言，尤其是在可靠性和高效性要求较高的嵌入式系统中在国外应用比较广泛。而目前国内也逐步在吸取国外的经验与技术，逐步推广ADA的应用。而当前的嵌入式开发系统大都以交叉开发(cross-development)为特征，对硬件平台依赖性强。软件的开发与硬件环境的构造相互影响，错误难以定位，软件功能的调试和性能测试不能及时完成，极大影响开发进度，降低软件质量。因此，嵌入式测
40、试工具的集成度和可用性直接关系到嵌入式系统的开发效率，保障嵌入式系统软件的质量。本文根据嵌入式软件开发的特点，深入研究了嵌入式软件测试的理论与方法。通过对ADA语言的特点和她的运行时系统(RTS)的结构与功能分析，对其高度可移植性和稳定性进行深入分析，并在此基础上完成了对ADA交叉编译系统的生成与配置。在嵌入式ADA交叉测试系统的分析中，本系统在两个方面做了探讨，一是在开发系统裸机的情况下采用ADA语言；另一种方式是在开发系统中采用如VxWorks、RTEMS这样的实时操作系统下如何完成ADA交叉测试系统的构建过程。构建了嵌入式ADA交叉测试的统一测试平台。本文首先论述了ADA语言的发展与基本
41、特征和与其它语言特性的比较，及其对嵌入式系统的支持与应用特点。然后对ADA运行时系统进行了详细的分析。提供了ADA交叉编译系统与运行时系统设计的理论框架。其次，阐述了嵌入式软件测试的特点及其基本对策，之后对嵌入式系统测试环境(TestEnvironment)的分类与特点进行了详细的分析，对嵌入式软件的测评方法进行了简要的论述。论文的最后，根据前文对嵌入式系统的分析，论述了嵌入式程序调试器的功能特点，从而提出了构建嵌入式ADA交叉开发、调试、测试环境。包括本地与交叉调试器(Cross Debugger)的生成与安装，对嵌入式ADA程序测试的基本工作流程的分析，另外还有对目标机监控程序的分析与调试
42、，以及系统的应用方式与功能特点。本测试系统通过与目标机监控程序(MONITOR)的连接实现主机与目标机通信机制，采用程序断点的方式控制目标程序来实现对被测程序的测试，消除被测程序在采用插桩方式下的代码膨胀，更好的体现程序的真实性能。2.期刊论文 阎梦天.丁志刚.王挺.宗宇伟.YAN Meng-tian.DING Zhi-gang.WANG Ting.ZONG Yu-wei 实时操作系统内存分配性能检测-计算机应用2007,27(11)主要提出了一种检测实时操作系统内存分配性能的方法,利用概率统计的方法随机产生内存碎片,检测实时操作系统在不同条件下内存分配性能的变化,并采用符合正态分布的随机数产
43、生内存碎片,对嵌入式操作系统VxWorks的内存分配性能进行检测,最后结合实际数据分析了VxWorks的内存分配性能符合实时操作系统的要求,同时验证了该检测方法的可行性和可信性.3.学位论文 殷代宗 基于QNX实时操作系统的嵌入式测试系统的开发 2007 论文以某重点型号工程设备的测试系统的研制为背景，探讨了在QNX实时操作系统上搭建嵌入式测试平台的设计和实现方法。本测试设备以PC/104为核心，通过实时发送设备所需的各种激励信号、接收设备的各种响应信号，来模拟设备的工作环境和实际工作流程，根据其状态和反应确定其各项功能是否正确。首先，介绍了QNX实时操作系统的体系结构，对系统的微内核Neut
44、rino、图形界面PHOTON、资源管理器以及如何构建嵌入式目标系统作了详细介绍，同时对比VxWorks系统，分析评价了QNX实时特性，说明使用QNX系统的必要性。其次，介绍了测试系统的硬件组成和测试系统的软件具体实现。论文分析了测试系统的设计思想，阐述了测试系统模块的划分和实现方法。阐述的重点放在系统软件部分，对于硬件部分仅作简要介绍。测试系统的用户界面遵循简洁易用的设计原则，采用QNX自带的PhAB集成开发环境进行开发。文中阐述了测试程序用户界面的设计、测试模块的划分和实现中的技术要点。最后，论文详细介绍了QNX系统中设备驱动程序及相关资源管理器的开发，包括硬件资源的管理、中断处理函数的编
45、写以及驱动程序与应用程序的接口。为满足嵌入式系统的需要，论文还对QNX系统下如何生成目标系统镜像进行了详细的描述。此外，作为系统研制的硬件基础知识，本文列举了PCI总线接口的有关技术，重点描述了PCI总线配置空间等与编写系统设备驱动程序密切相关的知识点。4.学位论文 赵欣然 基于C/OS-系统的USB驱动程序的设计 2009 USB(Universal Serial Bus)是目前应用非常广泛的一种总线形式，其即插即用、热插拔、接口体积小巧等优点给计算机外设连接技术带来重大变革。C/OS-II是一个源码公开、完整的、可移植、可固化、可裁剪的嵌入式实时操作系统，提供了任务管理、时间管理、内存管理
46、以及任务之间的通讯和同步等功能，可以方便地移植到多种微处理器上。SAMSUNG公司的S3C44BOX是国内应用广泛的基于ARM7TDMI内核的片上系统SOC，具有高性能、低功耗和低成本的特点，为许多行业嵌入式应用系统提供了高性价比解决方案。本课题采用S3C44BOX处理器及外围接口部件完成了嵌入式测试系统硬件平台的设计，在该硬件平台上实现了USB通信控制、键盘管理、LCD显示及C/OS-II实时操作系统移植等功能。采用PDIUSBD12芯片作为从控制器芯片，以成本低、功耗小、速度快为标准构建了USB从机控制器。系统地完成了USB核心驱动程序和USB键盘驱动程序，完成了设备的枚举、配置等功能，实
47、现了人机接口协议。C/OS-II实时操作系统作为该系统的底层软件设计和开发环境，用于多任务的调度管理。系统程序采用C语言编写，为了提高系统的实时性及效率，部分程序用C语言和汇编语言混合编程实现。经过软硬件的设计和调试，已实现了最初的设计目标。测试结果表明：该系统和USB驱动程序在C/OS-II操作系统及相关运行环境下可正确运行，成功实现了对USB键盘的检测和读操作，达到了USB从机功能模块的设计要求。该课题的完成，为实现非PC机环境下的USB数据通信提供了理论和实践基础，具有广泛的实际应用价值。5.学位论文 王钦玉 电力系统综合保护器嵌入式测试平台的研究及实现 2008 继电保护装置是保障电网
48、安全运行的重要设备，而由继电保护装置自身问题造成的误动或拒动，将会严重地影响电网安全稳定运行，而继电保护设备测试平台有利于提前检测出继电保护设备的隐患，从而提高了继电保护装置的质量，因此对提高电网安全水平有着积极的现实意义和经济意义。为提高常州利安矿用设备厂所生产的某型号矿用智能综合保护器的可靠性，在全面深入地分析国内外继保设备测试仪现状的基础之上，针对该型号保护器特点，设计实现了针对该保护器的嵌入式专用测试平台。本文采用了嵌入式系统的设计方法进行开发与实现。该测试平台的硬件以ARM体系结构的嵌入式微控制器LPC2292为核心，采用由上而下和由下而上相结合的设计方法，配以必要的外围电路，并且在
49、设计中突出了硬件的抗干扰性能、可扩展性能和可自检性能。软件以嵌入式实时操作系统（RTOS）C/OS-II为基础，采用层次化、模块化的设计方法，实现一个操作界面友好、实时性强、可移植性和可维护性高的嵌入式软件系统。经现场应用，与原有的测试手段相比，本测试平台提高了对综合保护器的测试效率和测试精度，从而大大提高了综合保护器的性能。6.学位论文 刘利方 BES电磁量能器电子学系统测试软件设计 2006 本文就EMC电子学的系统测试提出了基于嵌入式Web服务器的B/S和C/S相结合的设计模式。EMC系统的6272个电子学通道分布在16个VME机箱中，EMC电子学系统测试软件以运行在单个VME机箱上的机
50、箱级嵌入式测试软件为单位构建。机箱级嵌入式测试软件采用基于嵌入式Web服务器WindWebServer的B/S模式开发，用于单个VME机箱中EMC电子学通道的性能测试和分析；客户端系统运行控制软件控制各个机箱级模块来完成系统所有通道的测试工作。主要工作表现在以下几个方面：首先，在分析了BES前端电子学系统的工作流程以及基本结构的基础上，研究和实现了VME总线应用程序接口。结合BES数据获取系统的特点，设计了基于VME总线的CBLT读出软件，实现对前端电子学数据的获取。其次，在嵌入式计算机MVME5100和实时操作系统VxWorks平台上，设计和实现了机箱级嵌入式测试软件的各个功能模块。最后，使