基于ARM Cortex-M4的MQX中断机制分析与中断程序框架设计

中断机制是决定RTOS实时性指标的核心机制。MQX是一个由Freescale维护、源代码公开、支持多任务的抢占式的RTOS,将会广泛用于ARM Cortex-M微处理器的应用中。MQX的中断机制具有实时响应、动态管理的特点。以ARM Cortex M4Kinetis微控制器为蓝本,深入分析了MQX的中断顶半部和底半部的运行机理,提出了MQX的中断实时特性的评估算法,明确了程序时间的可控性。在此基础上,根据嵌入式软件工程的基本原理,不拘泥于传统程序结构设计方法,提出了一种MQX下中断程序框架及编程要素分布的基本原则,从而较好地满足了程序可复用性及可移植性要求。

基于ARM Cortex-M4的MQX调度的上下文切换机制分析

针对ARM Cortex-M4平台上MQX系统运行调度实现中最关键的任务上下文切换的实现,在对处理器的硬件特性的分析基础上,重点剖析MQX任务调度过程的底层实现方法,从调度指令级别深层次解析SVC调用和Pend SV调用的实现过程,揭示了MQX任务调度上下文切换的实质。实验对比MQX的上下文切换时间大大少于μC/OS-Ⅱ和FreeRTOS,对其高效调度机制的研究工作具有实践意义和应用推广价值。

MQX-RTOS底层设备驱动构件可复用性研究

针对MQX实时操作系统下如何有效复用已经成熟的底层设备驱动构件,提高操作系统下底层设备驱动软件的开发速度、效率和质量等问题;在详细分析和研究MQX实时操作系统IO设备驱动三层管理体系构架基础上,将底层设备驱动和操作系统剥离,提出了MQX四层设备驱动管理体系框架;通过设计底层设备驱动接口构件,成功地复用了已有的底层设备驱动构件,避免底层驱动软件重复开发,有效缩短嵌入式软件开发的周期,并通过实例证明了该体系框架的可行性。

MQX实时操作系统设备驱动设计研究

设备驱动是操作系统重要的组成部分。阐述MQX(Message Queue eXecutive)实时操作系统的设备驱动管理机制,基于对MQX统一设备模型的分析,总结出MQX设备驱动设计的基本原理和一般方法。结合软件构件技术,提出一种分层驱动的实现模型,通过复用底层驱动构件加速了MQX设备驱动的开发。

MQX任务优先级的设置与对中断影响的研究

针对MQX(Message Queue e Xecutive)嵌入式实时操作系统任务优先级对中断系统实时性、内存的占用、任务调度速度产生影响等问题,详细研究了MQX任务和中断优先级的设置等级、任务优先级对中断影响的机理、任务优先级和中断优先级的关系,以及剖析任务优先级对内存的占用、任务之间、任务调度的关系;并通过工程测试验证了这些关系。最后,提出了MQX嵌入式工程任务优先级设置的基本编程要点;为合理设置任务的优先级减少内存的损耗、提高任务的调度速度、提高系统的实时可靠性和信息处理的完整性等提供了很好的建议。

嵌入式操作系统MQX内存管理机制分析与改进

针对嵌入式实时操作系统MQX(Message Queue e Xecutive)中内存管理不够灵活等问题,提出一种基于哈希索引表和最先匹配策略相结合的自适应内存管理算法,针对不同大小的内存采用不同的内存管理策略。对于小块内存采用哈希索引表组织,实现内存分区池的常数级定位,并且通过双向链表将分区池紧密联系提高内存申请的鲁棒性;对于大块内存采用最先适应策略,减少内部碎片的产生,提高内存的利用率。实验结果表明,改进后的算法在保证MQX原有内存管理算法较高实时性的同时,提高了内存申请的命中率以及内存管理的可靠性。

轻量级MQX工程框架的研究与应用

依据软件工程的思想和构件的基本原理,在分析比较标准嵌入式实时操作系统MQX和轻量级MQX(MQXL-ite)的工程组织结构和共性的基础上,对MQX-Lite的工程代码进行分析与整理,给出一种不依赖于开发平台、结构清晰、文件命名及布局规范的MQX-Lite的工程框架.结合具体芯片给出板级支持包BSP的配置方法,最后对应用任务程序代码与标准MQX不同的使用方法加以详细说明,并对所创建的嵌入式实时操作系统MQX的轻量级工程框架进行适当修改,就可从现处的KDS开发平台移植到IAR和KEIL平台.

MQX实时操作系统在MCF52259上移植的研究与实现

本文详细分析了嵌入式实时操作系统MQX的组成结构、内核功能、启动和初始化过程,描述了MQX移植到MCF52259的实现过程,详细说明了移植过程中要修改的文件。以小灯程序作为实例,说明了MQX任务的创建和执行的过程。本文对MQX在嵌入式控制领域的应用有启发指导作用。

基于MQX操作系统和ADE7878的负荷控制终端设计

为了提高含分布式电源的配电网中的负荷控制装置采集电气量的准确性与实时性,设计了一种基于ARM嵌入式芯片的负荷控制终端。该终端以高性能的ARM处理器K60和MQX实时操作系统为核心,采用高精度三相电能计量芯片ADE7878采集电气量,通过RS-232与计算机通信完成数据传输、存储与处理,通过GPRS传送线路数据实现远程负荷控制功能。测试表明,该终端具有测量精度高、可靠性好等特点。

基于MQX的能耗数据采集器的设计与实现

在公共建筑能耗、城市能耗监测系统中,能耗数据采集器作为核心的专用数据采集设备,为能耗监测及管理提供有力的数据之源,以FreeScale MQX嵌入式实时操作系统为核心设计的能耗数据采集器,具有实时性好、多任务并发性、面向组件的架构等优点,根据国家能耗数据采集及传输相关技术导则,实现能耗数据的数据采集、数据存储、数据传输、配置和维护等功能,并通过区域性的专门产品测评,在实际项目运用中,取得良好的运行效果,提高能耗监测系统的稳定性与可靠性,提升节能管理工作的效率。

基于MQX操作系统的智能电表

为了满足未来智能电网中,有功、无功电能的双向测量以及电能质量的监测等要求提出基于实时操作系统MQX,以飞思卡尔公司的K60微处理器为核心研发的智能电表。用户和远程供电公司都能实现对电表的双向通信,具备阶梯用电计费、异常用电报警等功能。此外还满足传统电表远程抄表、远程校表等功能。

基于ARM Cortex M0+内核的MQX-Lite RTOS启动流程剖析

轻量级MQX实时操作系统(MQX-Lite RTOS)是标准MQX的轻量级版本,内核精简,针对资源有限的MCU,可在最小4 KB的RAM空间运行.因此详细分析了基于ARM Cortex M0+内核的KL25中MQX-Lite的启动过程,包括汇编语言的芯片启动,提出启动过程中函数的设置建议,阐述实现机理,给出执行流程,并对关键源码进行了剖析.为开发人员在精减操作系统环境下开发嵌入式产品,提升系统的启动时间、减少资源消耗、提高执行效率和安全特性等方面提供借鉴和参考.

基于K60+MQX的微机远动终端设计

提出了一种基于K60+MQX的微机远动终端设计方案,介绍了装置的系统平台和硬件构成,重点介绍了交流电量采样信号处理及控制策略。项目开发结果验证了基于K60+MQX的微机远动终端具有良好的可靠性和性价比。

基于ARM Cortex^(TM)-M4的MQX-RTOS启动流程剖析

结合ARM Cortex-M4的地址映射、工程链接文件intflash.ld分析Kinetis MK60DN512ZVLQ10芯片的地址空间的分配情况,剖析芯片从加电复位跳转到驻留在ROM开始地址的中断向量表处执行,依次完成系统堆栈指针、进程堆栈指针、切换堆栈指针等设置,最后调用MQX初始化函数完成MQX-RTOS的启动,在对启动过程的代码进行合理裁剪的基础上,给出较详细的注释,为研究其他RTOS的启动提供一定的借鉴。

基于MQX实时操作系统的智能家居系统

针对在传统的以单片机为核心的智能家居系统开发过程中,存在"程序陷入死循环后耗时分析"等问题,将嵌入式实时操作系统应用到智能家居中。在分析了多种实时操作系统之后,提出了一种基于MQX实时操作系统的智能家居系统实现方案。该方案以飞思卡尔32位单片机MK60DN512VLQ10为硬件平台,结合MQX实时操作系统的实时性,实现了对家居环境温湿度、光照强度和常见燃气浓度等状况的实时数据采集,同时基于LabVIEW软件开发的上位机控制平台程序,实现了数据的实时监控。在搭建的实验平台上对系统进行了测试。测试结果表明,系统运行稳定、数据采集准确、对嵌入式实时操作系统应用到智能家居系统中的课题具有探索意义。

基于MQX实时操作系统的RTU开发设计

以MK60FX512VLQ12为主控制平台,结合MQX系统的实时性,将项目开发分层多任务处理。考虑ADC、PDB和PIT的相结合的采样数据非同步,采用了相角偏移处理法得到实际信号的相角值,重点介绍了定频采样下变频信号测量方法。开发测试结果表明,系统运行稳定、数据采集准确,对MQX实时操作系统应用到RTU上具有重要的推广意义。

MQX操作系统底层驱动设计分析与改进

分析了MQX实时操作系统设备驱动管理模式,给出了该模式下底层驱动程序设计开发的基本步骤和方法.针对该模式存在设备驱动过于依附操作系统,不利于移植和复用等问题,在I/O子系统层和底层设备驱动层增加接口驱动层,用来解析和传递设备参数,并将设备驱动剥离操作系统,有效地提高了驱动构件的移植和复用效率.实验结果表明,该方法设计的设备驱动构件稳定可靠.

MQX Lite实时操作系统任务调度机制的应用研究

MQX Lite实时操作系统是针对资源有限的MCU的轻量级MQX,本文介绍了MQX Lite内核组成、任务状态和任务之间的状态切换,详细分析了MQX Lite所实现的基于优先级的抢占式FIFO任务调度机制,并通过测试工程验证了MQX Lite实时操作系统任务调度机制的执行流程。

轻量级嵌入式实时操作系统MQX Lite构件化工程框架研究

为了降低嵌入式实时操作系统软件开发难度,提高开发效率,提出了一种复用性高、移植性好、便于任务管理的MQX Lite实时操作系统软件开发构件化工程框架MQXLite-FW,该框架将MQX Lite核心以构件的形式添加到原有无操作系统构件化工程框架NOS-FW中,并在Kinetis Design Studio集成开发环境和SD-FSL-KW01开发套件上进行移植与实例测试。结果表明该工程框架布局规范、结构清晰、可读性强、可移植性高。

基于MQX操作系统的Ⅱ型集中器设计

Ⅱ型集中器是国家电网用电信息采集系统中的主要设备之一,可以实现单相、三相电能表数据的采集、台区供电电能质量监测分析和电能计量设备工况等功能,并对采集数据进行双向传输和智能管理,主要应用于各类工商业、居民用电信息采集和用电状况的分析。Ⅱ型集中器为用电信息采集系统提供了全新的自动化概念,将远程抄表、远程控制、电压监测、无线通信等功能综合考虑,实现二层式居民集中抄表,相比传统的载波集中器的三层集中抄表方案提高了通信可靠性,有效降低了通讯网络复杂度和设备运行维护难度;并且在加强了设备安全监视、预防事故发生,并为降低线损、线损管理、提高供电质量和经济运行水平等提供强有力的科学依据。