面向通信领域的嵌入式软件开发平台的设计与实现
这是一篇关于嵌入式系统,嵌入式软件平台,实时调度算法,通信机制,定时器,内存管理,监控系统的论文, 主要内容为嵌入式软件及嵌入式软件系统已成为世界软件业的新热点。如何高效率地开发嵌入式系统中的应用软件,是一个关键问题。嵌入式软件开发平台能最大限度地支持嵌入式系统的软件开发,减轻工程人员不必要的负担,而使他们的精力更多地集中在应用系统的设计开发上,从而加快开发进度、提高产品竞争力。在已有的各种嵌入式系统封装层的基础上,建立企业级的“嵌入式软件开发平台”不仅符合嵌入式软件技术的发展方向,而且意义重大。“嵌入式软件开发平台”将为企业中所有的嵌入式应用软件提供统一的开发平台,这样上层应用的开发人员只需了解和运用开发平台提供的接口,而不必关心底层操作系统的具体情况,从而大大节省人力资源、缩短开发时间、降低开发及维护费用、提高产品质量、提高嵌入式应用软件的可移植性。 本论文设计和实现了面向通信领域的嵌入式软件开发平台。该平台是位于嵌入式实时操作系统之上,屏蔽各种操作系统之间的差异,为上层提供一个统一的接口,同时针对通信行业的特点,实现了通信业务的并发管理、通信任务之间的消息通信、减少通信内存碎片的内存管理以及大容量多种类型定时器处理等一系列通信系统的支撑功能软件模块。嵌入式软件开发平台的引入大大简化了上层应用软件的设计和实现,同时方便了应用软件的移植。 为了能实现上述功能,论文主要对以下几方面的内容进行了详细的介绍: 1) 实现对底层不同类型操作系统的屏蔽,对上层提供统一的系统调用。 2) 设计基于平台的任务间实时调度的两种核心算法。 3) 设计基于平台的高效率的消息通信机制。 4) 设计平台中内存的管理办法。 5) 设计平台中独立的高精度定时器。 6) 设计平台中的监控系统。 7) 对平台从整体上进行性能测试,检测其在性能上是否能够满足实际需要的要求。 在完成上述工作后,就能够实现一个功能完整的面向通信领域的嵌入式软件开发平台。目前,该平台已经在CDMA基站系统、路由器等通信产品上得到了验证,并被成功移植到中兴通讯公司的ADSL设备中。
基于LoongArch体系架构的操作系统设计与实现
这是一篇关于操作系统内核,龙芯架构,内存管理,中断管理,中文字库的论文, 主要内容为操作系统是计算机中最重要的程序,不仅为其他软件的运行提供底层硬件及各类资源的管理服务支持,而且为用户提供与系统软硬件打交道的交互接口。近年来,伴随美西方对我国信息技术及华为等知名企业的极限封锁和打压,计算机核心技术自主创新及实现关键技术国产化和自主可控变得十分重要且迫切。因此,本论文以具备国产自主知识产权特征的Loong Arch指令集及体系架构为目标运行平台,探讨操作系统内核的设计、实现及自主研发技术路线,从而为操作系统自主可控和保障国家信息安全提供有力的借鉴意义。本文在研究分析龙芯处理器及Loong Arch指令集体系架构的基础上,综合运用Loong Arch汇编语言及C语言,编程设计并实现了支持中文字符的操作系统内核。本文首先讨论分析了龙芯架构平台的硬件特性和UEFI启动加载内核的方法,然后开展操作系统内核核心功能的设计与实现,包括拥有优先级调度算法的进程管理模块、基于四级页表机制的内存管理模块、支持文件基本读写的简单文件系统以及包含时钟中断和异常中断处理在内的中断管理模块。此外,基于HZK16中文字库所提供的字模,本文实现了在GB2312编码规范下的中文字符显示的图形界面,为用户应用程序提供了交互式使用的运行环境。在系统原型构建过程中,本文采用了迭代式开发的方法,基于Loong Arch交叉编译工具及make和Makefile实现了项目文件的辅助管理与编译自动化。在操作系统内核开发过程中,使用QEMU虚拟机工具软件模拟龙芯处理器环境,及时进行测试与验证,以确保内核功能实现的正确性。最后,论文总结了工作的研究成果、重点难点及创新性贡献,提出了系统原型的改进目标和优化方向,并展望了基于国产指令集处理器的自主可控操作系统内核在未来的发展和努力方向。
高铁接触网监测系统网关内存管理及可维护性设计关键技术研究
这是一篇关于接触网监测,网关节点,内存管理,固件更新的论文, 主要内容为接触网是高速铁路的重要设施,其工作状态会影响列车的受流质量。为确保列车的稳定运行,对接触网状态监测是至关重要的。在接触网监测系统中,网关节点是数据传输的关键设备,是远程通信网络和现场无线传感网络的连接中枢。若网关节点故障,传感监测数据无法传输,监测系统将会失效。因此网关节点的正常运行是实现接触网监测的重要基础。本文以接触网监测系统平台为依托,进行了网关节点内存管理和可维护性设计关键技术研究。主要研究内容及工作如下:首先,对网关节点的功能需求进行深入分析,对节点的通讯协议和入网方式进行设计,实现了网关节点数据转发功能。在多网关节点的组网方式上,设计了交叉冗余组网的方式,扩大了下行无线传感网络的覆盖范围,确保通信数据的稳定传输。其次,为满足节点数据传输处理的完整性和实时性需求,从网关节点的内存管理入手,对上下行网络的通信数据分别建立缓冲区,均衡不同网络通信速率不同的影响,确保节点数据在通信过程中的可靠传输。在移动通信网络瘫痪等故障场景时,结合片外闪存设计了异常断网数据处理机制,提升了现场传感设备数据的非易失性。最后,针对网关节点对不同监测环境的适应性需求和功能拓展服务,设计了基于无线传感网络的无线升级方式,使网关节点能够灵活更新自身固件程序,减少维护成本,提升网关节点的可维护性。网关节点在某高铁线路上已经运营了一年以上,能够实现传感器监测数据至数据中心的稳定传输,在接触网状态监测方面为运营和管理人员提供了重要参考。
大流量实时数据库架构分析与实现
这是一篇关于实时历史数据库,事件选择模型,内存管理,并发控制的论文, 主要内容为实时历史数据库是工业企业自动化体系中的一个关键技术,研究和开发具有自主知识产权的实时历史数据库产品具有重大的理论研究和现实意义。在电力企业等流程工业中,实时数据是企业的重要数据资源,有效利用实时数据能为企业决策提供支持、提高企业管理水平和生产效率、增强企业的竞争能力以及提高企业的综合效益。 本论文是在与中国电力科学研究院下属某个公司合作开发的GDRTDB的基础上,从我国流程工业特别是电力企业的现状入手,充分考虑了实际需要,参考国内外相关领域的理论研究和实际产品,进行了理论和实践创新之后完成的。GDRTDB是一大型实时历史数据库系统,本文将对该数据库的总体设计和各个组件和功能模块进行详细的介绍。 第一、简单介绍了实时历史数据库研究背景和意义。在此基础上,对当前国内外主流的实时数据库进行了详细分析。 第二、参考当前主流的实时数据库系统,提出了GDRTDB的解决方案。并对GDRTDB实时数据库进行需求分析和总体设计。详细阐述了GDRTDB实时历史数据库系统的体系结构、基本功能和技术指标,重点突出架构思想的设计。 第三、详细介绍了GDRTDB实时数据库后台服务器的设计思想和实现。对后台服务器各个功能模块进行了详细介绍,尤其是网络模块设计与实现,标签点和站点的配置模块的设计与实现,权限模块的设计与实现,日志模块的设计与实现。重点突出后台服务器网络模块的设计和实现,在通过对当前主流的套接字模型进行彻底的分析以后,选择使用选择模型做为当前GDRTDB的网络模型,并针对其弊端,进行了彻底的改进。 第四、在对GDRTDB实时历史数据库系统的下位机各个功能模块进行简单的介绍后,重点突出实时数据的压缩算法设计。本文采用PI数据库正在使用旋转螺旋门算法,针对电厂实际需要,在原来算法的基础上,增加了开关量数据的压缩,以及数据压缩上传的最大延迟时间等改进办法。 第五、完成了GDRTDB的管理器、客户端动态链接库的设计,并对管理器的、客户端动态链接库中各个模块功能和模块之间的关系进行详尽的说明。 第六、对目录服务器提出了初步的构想,并对其功能模块进行初步的功能划分,对各个功能模块的之间的关系也进行了简单的说明。
高铁接触网监测系统网关内存管理及可维护性设计关键技术研究
这是一篇关于接触网监测,网关节点,内存管理,固件更新的论文, 主要内容为接触网是高速铁路的重要设施,其工作状态会影响列车的受流质量。为确保列车的稳定运行,对接触网状态监测是至关重要的。在接触网监测系统中,网关节点是数据传输的关键设备,是远程通信网络和现场无线传感网络的连接中枢。若网关节点故障,传感监测数据无法传输,监测系统将会失效。因此网关节点的正常运行是实现接触网监测的重要基础。本文以接触网监测系统平台为依托,进行了网关节点内存管理和可维护性设计关键技术研究。主要研究内容及工作如下:首先,对网关节点的功能需求进行深入分析,对节点的通讯协议和入网方式进行设计,实现了网关节点数据转发功能。在多网关节点的组网方式上,设计了交叉冗余组网的方式,扩大了下行无线传感网络的覆盖范围,确保通信数据的稳定传输。其次,为满足节点数据传输处理的完整性和实时性需求,从网关节点的内存管理入手,对上下行网络的通信数据分别建立缓冲区,均衡不同网络通信速率不同的影响,确保节点数据在通信过程中的可靠传输。在移动通信网络瘫痪等故障场景时,结合片外闪存设计了异常断网数据处理机制,提升了现场传感设备数据的非易失性。最后,针对网关节点对不同监测环境的适应性需求和功能拓展服务,设计了基于无线传感网络的无线升级方式,使网关节点能够灵活更新自身固件程序,减少维护成本,提升网关节点的可维护性。网关节点在某高铁线路上已经运营了一年以上,能够实现传感器监测数据至数据中心的稳定传输,在接触网状态监测方面为运营和管理人员提供了重要参考。
基于LoongArch体系架构的操作系统设计与实现
这是一篇关于操作系统内核,龙芯架构,内存管理,中断管理,中文字库的论文, 主要内容为操作系统是计算机中最重要的程序,不仅为其他软件的运行提供底层硬件及各类资源的管理服务支持,而且为用户提供与系统软硬件打交道的交互接口。近年来,伴随美西方对我国信息技术及华为等知名企业的极限封锁和打压,计算机核心技术自主创新及实现关键技术国产化和自主可控变得十分重要且迫切。因此,本论文以具备国产自主知识产权特征的Loong Arch指令集及体系架构为目标运行平台,探讨操作系统内核的设计、实现及自主研发技术路线,从而为操作系统自主可控和保障国家信息安全提供有力的借鉴意义。本文在研究分析龙芯处理器及Loong Arch指令集体系架构的基础上,综合运用Loong Arch汇编语言及C语言,编程设计并实现了支持中文字符的操作系统内核。本文首先讨论分析了龙芯架构平台的硬件特性和UEFI启动加载内核的方法,然后开展操作系统内核核心功能的设计与实现,包括拥有优先级调度算法的进程管理模块、基于四级页表机制的内存管理模块、支持文件基本读写的简单文件系统以及包含时钟中断和异常中断处理在内的中断管理模块。此外,基于HZK16中文字库所提供的字模,本文实现了在GB2312编码规范下的中文字符显示的图形界面,为用户应用程序提供了交互式使用的运行环境。在系统原型构建过程中,本文采用了迭代式开发的方法,基于Loong Arch交叉编译工具及make和Makefile实现了项目文件的辅助管理与编译自动化。在操作系统内核开发过程中,使用QEMU虚拟机工具软件模拟龙芯处理器环境,及时进行测试与验证,以确保内核功能实现的正确性。最后,论文总结了工作的研究成果、重点难点及创新性贡献,提出了系统原型的改进目标和优化方向,并展望了基于国产指令集处理器的自主可控操作系统内核在未来的发展和努力方向。
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