工控嵌入式系统技术实时操作系统设计探秘
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在嵌入式实时操作系统的设计探讨中，传统的内核与应用共享同一特权级，导致潜在危险动作可能影响其他应用和内核，甚至引发系统崩溃或误操作。为了满足航空电子领域对高可靠性、高可用性和高服务性的要求，ARINC653标准应运而生，该标准规范了航空电子设备和系统的开发，同时国外嵌入式开发商也推出了支持该标准的操作系统。
然而，在国内嵌入式领域，这类研究仍有所差距。本文提出了一种基于MMU和支持高级保护模式的目标板上的航空电子嵌入式实时操作系统（A-RTOS）设计思路，并实现了这一设计。
ARINC653主要定义了模块化综合航空电子设备IMA使用的应用软件基线操作环境，它描述了嵌入式航空电子软件运行时环境，并规定了区间调度是区间级别的。ARINC653 Supplement 1补充了区间管理、通信及健康监测部分，对于主时间框架进行了解释，并增加了错误处理机制。
A-RTOS系统结构分为核心模块软件、应用软件以及OS之间通过APEX接口进行通信。在分区管理方面，每个核心模块包含一个或多个独立运行的航空电子应用，而每个区间都有自己独立的数据、上下文和运行环境，以防止单个区间错误影响其他区域，从而保证整个系统稳定性。
A-RTOS采用两种隔离保护机制：MMU地址转换控制访问权限，以及通过TRAP调用方式实现用户态与内核态之间安全交互。此外，A-RTOS还引入两个特殊优先级最高和最低优先级区域来进一步提高性能效率并符合ARINC653规范。
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