基于FPGA的任務(wù)管理器與定時器設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著科技的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)被越來越多的行業(yè)所青睞。同時實時操作系統(tǒng)（Real Time Operation System,RTOS）(以下簡稱RTOS)由于其任務(wù)執(zhí)行的實時性，也在很多行業(yè)中得到了很廣泛的運用。在航天航空、汽車控制、醫(yī)療等對實時性具有嚴格要求的行業(yè)，RTOS必須在規(guī)定的時間內(nèi)正確地執(zhí)行完各項任務(wù)。而以往的嵌入式RTOS都是基于軟件實現(xiàn)的，從其出現(xiàn)到如今，無論在算法實現(xiàn)及CPU運行速率方面的研究都趨于成熟，但在對實時性

2、要求越來越高的今天，對于軟件實現(xiàn)的RTOS，很難再通過優(yōu)化算法和提高CPU運行速率來使得操作系統(tǒng)實時性能得到很大提高。
　　基于軟件實現(xiàn)的RTOS內(nèi)核本身的運行會占用CPU，從而降低應(yīng)用程序的執(zhí)行速率，并且軟件實現(xiàn)中代碼的順序執(zhí)行也會浪費很多時間。本文針對RTOS的開銷及軟件代碼順序執(zhí)行所帶來的應(yīng)用程序運行速率降低的問題，提出了基于FPGA的硬件實時操作系統(tǒng)HRTOS（Hard Real Time Operation System

3、，HRTOS）（以下簡稱HRTOS）的設(shè)計方案，以開源免費的μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)為研究對象，將RTOS分為硬核和軟核兩部分實現(xiàn)。硬核實現(xiàn)任務(wù)管理器、定時器、中斷控制器等功能，可與CPU并行運行。軟核保留和應(yīng)用程序的接口，通過將μC/OS-Ⅱ移植到Nios Ⅱ系統(tǒng)中，改寫μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)的代碼，通過將硬核作為NiosⅡ系統(tǒng)的PIO外設(shè)實現(xiàn)軟硬核之間的通信功能，先對硬核實現(xiàn)部分進行仿真，再進行系統(tǒng)級驗證。
　　本文主要設(shè)計實現(xiàn)的任務(wù)管