基于FreeRTOS操作系统的地铁杂散电流监测系统

根据地铁运行中杂散电流的生成原因及危害,设计了基于ARM和RTOS的地铁杂散电流监测系统。软件设计时,将多任务的操作系统FrecRTOS移植到控制器,利用其多任务和实时性等特点,实现LCD显示、以太网通信、模拟量检测等功能,使程序设计思路和层次更加清晰。通过多次实验,验证了该系统可以实时监测模拟装置中工作电流的变化情况,从而研究杂散电流的大小和分布规律,为城市轨道交通的设计、施工和旧线改造过程中减小杂散电流提供依据。

基于FreeRTOS的桶装水搬运机器人控制系统研究

针对工业机器人运动控制装置二次开发难度大、专业应用性差,设计一款以STM32F4系列单片机为核心,基于FreeRTOS操作系统的桶装水搬运机器人的控制系统。根据现场总线、实时操作要求、伺服控制方式等要素,设计运动控制器硬件和控制系统软件的整体方案;根据最短任务时间调度设计优化FreeRTOS操作系统任务调度算法;根据机器人结构、桶装水搬运路径和码垛方式,通过分析常用行进轨迹算法,优化5次多项式的轨迹方程,并通过MATLAB进行仿真,验证轨迹算法的准确性,对于工业搬运机器人系统设计具有一定参考意义。

以学习操作系统构建数字化转型的数智动能

伴随着数据要素价值的凸显,如何以教育数据的有效治理,充分发挥数智驱动教育变革的强大潜力,成为教育数字化转型的关键所在。在智能教育大脑的隐喻下,学习技术系统依托于充当“数智大脑”角色的核心构件,搭建“数据组织—数据建模—数据分析”的教育数据治理通路,深度挖掘并最大化释放教育数据价值。基于此,文章以数据为主线重塑新一代学习技术系统框架,并以学习操作系统作为核心构件的隐喻,从“为何”“是何”及“如何”三个方面深度阐释其来源、内涵与体系架构,聚焦于数智动能的系统实现。同时,基于团队研发的“数智大脑”平台,文章以案例故事的形式描绘其在学校教育中的多元化使用场景,展现出以学习操作系统构建的数智动能的强大应用潜力,以期为数智驱动教育数字化转型提供全新的视角和思路。

车控操作系统实时性/安全性保障技术

电子控制技术为智能网联汽车的高速发展持续赋能,车控操作系统是保障汽车电子控制软件安全、高效、实时运行的基石。随着智能网联汽车向集中式、端云融合式电子电气架构发展,车载硬件演化为多核异构处理器、弹性计算平台,车控软件向面向服务的软件架构转变,车控操作系统的架构、关键技术等也随之发展。综述了智能网联汽车用车控操作系统的发展历程与现状,对任务调度、实时性/安全性保障、形式化表征与验等基础理论和关键技术进行深入分析,阐述现有车控操作系统的技术挑战与发展趋势,为智能网联汽车的车控操作系统发展提供参考。

高职“Linux操作系统”课程建设与实践

以高职“Linux操作系统”课程为例,以专业教师、思政教师与企业导师相互配合,组建高素质结构化教学团队、建设“双师型”教师队伍为基础,以开发校企合编新型活页式教材、在线课程和数字化实训室等数字资源为载体,依托校企共建的“华为信息与网络技术学院”“北斗导航协同创新中心”,融入“云、大、物、智”等新一代信息技术,采用任务驱动、理实一体、行动导向教学理论开展教学。应用研究表明,课程实施教师、教法、教材的“三教”改革对培养学生的知识、技能、素质等方面有明显的促进作用,有效达成了人才培养既定教学目标。

基于线上线下混合式教育的LINUX操作系统课程思政探索与实践

“课程思政”是实现“立德树人”根本任务的重要举措。近年来,课程团队基于线上线下混合式教学模式开展了LINUX操作系统课程思政的探索和实践。从课程目标、教师教学能力、线上线下教学各个环节等方面全程全方位将课程思政有机融入,旨在培养“德才兼备”LINUX操作系统人才。

基于真实硬件的操作系统安全实验设计

本文探索了基于开源硬件,教授低级安全概念的相关方法,包括与构建实践学习环境相关的尝试,并对嵌入式内核进行扩充,引导学生深入了解支持树莓派3B+上的系统调用和内存保护,且设计的作业旨在帮助学生深入了解复杂的硬件细节。最终教学结果表明,基于真实硬件设计操作系统安全实验,提供了一种培养学生分析和解决较复杂问题的有效方法。

面向系统能力培养的操作系统课程教学改革实践探究

在新工科背景下,文章针对操作系统教学过程中系统能力培养方面存在的不足,探讨了操作系统教学实践改革。首先分析了操作系统教学存在的问题,并指出实验教学改革的必要性;接着提出了多模式融合的教学模式,以页面置换算法为实验案例,详细阐述了实验项目案例的开发过程,培养学生分析问题、解决问题的能力,引导学生深入掌握操作系统的原理及实现方法,锻炼了学生的工程实践能力,有效地提高了学生的实验积极性和自主性,促进了学生系统能力的提升。

课程思政背景下操作系统教学改革探究

操作系统是计算机专业的一门核心课程,课程内容中蕴含着丰富的思政元素。操作系统的课程特点便于将思政元素与授课内容进行融合,有利于对学生进行思想政治教育,培养学生的思想政治素养。该文对操作系统课程思政建设进行了探究,介绍了课程思政建设的背景意义、实施思路、教学安排、思政案例、实施措施等内容,对操作系统课程的教学改革起到了积极作用。

高职《Linux操作系统应用》课程思政的设计与实践——以工匠精神为例

在高职院校专业课程教学中要重视课程思政,贯彻“各门课程都具有育人功能”的精神。本文通过在高职《Linux操作系统应用》课程教学中融入工匠精神,给出了高职专业课程课程思政的设计全过程,包括课前自我思政、课中沉浸思政、课后思政再强化三个环节,使学生逐步感受、认识,从而达到课程思政育人目标。

嵌入式操作系统加载模式选择方法研究

针对现有嵌入式操作系统加载模式选择方法会增加额外硬件开销和牺牲加载速度的问题,提出了一种基于链路状态信息的嵌入式操作系统加载模式选择方法。该方法利用上电后先复位PHY等外设再复位CPU,CPU运行BootLoader读取并判断PHY的链路建立指示信号确定加载模式,若链路建立指示信号指示网络已连接好,则选择以太网远程加载模式,其他情况下都选择本地存储器加载模式。工程应用实测结果表明,该方法稳定可靠。

课程思政视域下基于SPOC的操作系统课程线上线下混合式教学探索

操作系统是计算机相关专业的一门核心课程,该课程理论性强、涉及的知识面广,错综复杂、再者因操作系统在计算机系统中负责管理和控制软硬件资源,起着承上启下的作用,所以涉及较多的软硬件知识,这些特点也导致操作系统课难教,学生难学,考试成绩不尽如人意的情况。在充分考虑我校学生的学情及地方应用型本科更注重“应用型”“实践型”的体系结构设置特点的基础上,从立德树人的角度出发,将思政元素融入课堂教学内容,提出课程思政视域下基于SPOC的操作系统课程线上线下混合式教学探索研究。

计算机桌面操作系统的交互界面设计演化与趋势研究

桌面操作系统是管理计算机硬件与软件资源的系统平台,桌面操作系统用户界面与产品交互的设计研发经历了从文本界面到图形用户界面等多个发展阶段。文章以全球具有代表性的桌面操作系统为目标,对其交互界面设计的演变过程、发展趋势和设计特征进行研究,并在研究基础上提出了桌面系统设计的趋势,以期为国产操作系统的桌面设计提供新的思路。

基于华为“智能基座”的操作系统课程建设

针对知识、能力、素质的培养目标,基于华为“智能基座”课程建设,提出融入openEuler技术的操作系统课程教学过程,重构课程教学目标和教学内容,介绍在广东工业大学计算机科学与技术伏羲班、软件工程卓越班、人工智能创新班进行的教学实践,通过对教学效果进行的调查问卷和反思分析,说明该课程有效地提高了学生的系统分析能力、国产软件自主创新的意识和社会责任感,其课程成果对其他班级的教学具有示范作用。

基于STM32F4与FreeRTOS的无人机飞行控制系统

飞行控制系统多以高性能CPU为处理器和Vxworks为设计内核,存在成本高、体积大、内核源码不公开等问题,因此设计一款低成本、高可靠性的小型无人机飞行控制系统。基于STM32F4芯片开发一套由微型控制器、各种传感器和执行机构构成的飞行控制硬件系统,实现对无人机的姿态和舵机位置的控制;引入源码公开的FreeRTOS嵌入式实时系统作为软件平台开发飞行控制软件,实现飞行控制、自主导航、飞行管理等功能;通过固定翼航模的飞行试验对该飞行控制系统进行验证。结果表明:该系统具有良好的稳定性、实时性,控制精度高。

操作系统病毒传播模型及混合防御策略

针对现实网络中用户业务需求偏好和单一防御策略的局限性,研究提出操作系统病毒传播模型及混合防御策略。首先,将网络按照采取的防御策略拆分成子网,综合考虑子网间的交叉感染和网络中病毒传播的关联性,构建多防御策略下的操作系统病毒传播模型,给出了系统的平衡点求解和稳定性分析。其次,引入网络业务评估指数及负面成本定义,提出了抑制操作系统病毒传播的混合防御策略,设计了策略最优配置计算方法、执行流程和参数辨识算法。理论和实验结果表明,所提出的操作系统病毒传播模型及混合防御策略能有效补充传统防御手段的空档期。

基于FreeRTOS的二氧化碳浓度检测系统

为监控环境中的二氧化碳浓度,设计出基于FreeRTOS的二氧化碳浓度检测及上位机系统,采用FreeRTOS管理调度STM32线程任务,执行采集二氧化碳浓度、蓝牙无线通信、运行状态指示等任务,通过二氧化碳传感器采集二氧化碳的含量,并将该数据通过蓝牙上传至Qt用户界面进行显示、存储及分析的试验,实现了对环境中二氧化碳浓度的检测和数据分析,根据采集的二氧化碳浓度数据与分析结果,可以判断环境二氧化碳浓度是否超标,进而为评估环境质量提供依据。

柔顺宏微操作系统动力学建模及振动抑制研究

针对高速大范围宏运动时柔顺微操作器的微纳振动问题,建立系统动力学模型并设计改进离散滑模控制策略对微观弹性振动进行抑制。首先以气浮宏动平台和压电纤维微操作器构成的宏微操作系统为对象,结合假设模态法、拉格朗日方程和非对称迟滞模型,建立系统综合机电动力学模型。然后,在所建模型基础上设计变速趋近律调节切换增益,从而实现非线性离散滑模控制。最终搭建宏微操作系统测控平台,并进行轨迹跟踪和振动抑制试验。在轨迹跟踪时,对于不同频率的正弦参考轨迹,所设计的控制策略均能精确跟踪给定信号且误差较小;在振动抑制时,当宏动平台沿梯形与S轨迹运动时,微操作器残余振动稳定时间比改进前分别减少26.1%和50.0%,比无控制时分别缩短53.6%和53.3%。验证了动力学模型与离散滑模控制的有效性,提高了系统控制精度与效率。

面向ARINC653操作系统的综合化航空电子软件代码自动生成方法

综合化航空电子系统(Integrated Modular Avionics, IMA)是一类典型的安全关键系统,具有分布式、异构、计算资源和物理资源强耦合等特征。随着IMA系统趋于复杂化和智能化,系统的功能越来越多地采用软件来实现,如何对这类复杂软件进行建模并自动生成代码成为一个重要挑战。文中提出了一种基于AADL(Architecture Analysis and Design Language)的综合化航空电子系统代码生成方法。首先,提出HMC4ARINC653(Heterogeneous Model Container for ARINC653)属性集扩展,使其具备描述IMA软件架构、异构功能行为和非功能属性的能力;其次,提出IMA模型到C代码及ARINC653系统配置文件的映射规则,并遵守MISRA C安全编码规范,生成的代码能够在ARINC653操作系统上部署并仿真执行;最后,设计并实现了相应的原型工具,以ARINC653操作系统和工业界实际案例,验证了所提方法和工具的有效性。

一种面向嵌入式操作系统的形式化验证方法

操作系统是整个计算机系统的核心与基石,其可靠性与安全性至关重要.操作系统的故障或漏洞可能会导致系统崩溃、数据丢失、隐私泄露和安全攻击等问题,特别是在安全攸关系统中,一旦操作系统发生错误,就可能会造成重大人员伤亡或财产损失.一直以来,如何保障操作系统的安全性和可靠性对学术界和工业界都是一个重大挑战.目前验证操作系统安全性的方法有软件测试、程序静态分析、形式化方法等.其中,形式化方法是最有潜力确保操作系统安全可信的方法,通过使用形式化方法,建立数学模型并进行系统的形式化分析和验证,从而发现潜在的错误和漏洞.在操作系统中,形式化方法可以用于验证操作系统的功能正确性、完整性以及系统安全性等.在已有的针对操作系统形式化验证的成果基础上,提出了一个面向嵌入式操作系统的形式化验证方案,采用VCC(verified C compiler)、CBMC(C bounded model checker)以及PAT(process analysis toolkit)工具分别对操作系统单元层面、模块层面和系统层面进行验证.该方法已成功应用到某操作系统的任务调度架构案例中,对于嵌入式操作系统的分析验证具有一定的通用性。