[發明專利]一種創建基于多映像的多功能嵌入式系統的方法

有效

• 申請號: 201811548125.2
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109783145B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 潘潤宇
• 申請（專利權）人: 潘潤宇
• 主分類號: G06F9/4401
• 分類號: G06F9/4401;G06F9/445;G06F12/02;G06F11/07
• 代理公司: 廣州專理知識產權代理事務所(普通合伙) 44493
• 代理人: 曲超

本發明公開了一種創建基于多映像的多功能嵌入式系統的方法，其特征在于，允許使用在單片機的小型嵌入式硬件上常見的內存保護單元和基址?長度式內存管理單元，允許應用程序模塊的內存段數超過硬件直接支持的內存段數，如果應用程序的內存布局較為復雜，那么將將一部分內存段的描述符裝入硬件寄存器中加以保護，使用app_mem_trie數據結構存儲內存布局。本發明的優越效果是增加了系統的靈活性、安全性；在節省存儲內存的同時允許確定性最壞執行時間的查詢和修改，增加了系統的可預測性和實時性；最大限度地確保實時內存段的訪問不會產生訪存異常，保證了系統的可預測性和實時性，具有較強的實用價值和現實意義。

技術領域

本發明屬于物聯網與嵌入式系統領域技術領域，尤其涉及一種創建基于多映像的多功能嵌入式系統的方法。

背景技術

目前，嵌入式系統的功能越來越多樣化，應用模塊化加載的需求變得越來越普遍，對安全性和可靠性的要求也與日俱增。當前現有的的多功能嵌入式系統不能滿足嵌入式系統模塊化加載的需求且不能保障整個系統的安全性和可靠性。

目前，傳統的現有的多功能嵌入式系統存在如下一些缺陷：

(1)缺乏內核態和用戶態的隔離，操作系統和應用程序運行在同一個地址空間，一旦應用程序崩潰，操作系統的數據也有被破壞的可能。

(2)各個應用程序之間缺乏隔離，一旦其中一個應用程序發生故障，整個系統的可靠性均會被破壞。

(3)應用程序的信息安全性較差，一旦任何一個組件被攻破，都有可能導致整個系統的數據泄漏。

(4)應用程序部署繁瑣，在傳統嵌入式系統中，需要將整個系統編譯成單獨的一個映像，這損害了系統部署的靈活性并且加重了用戶的映像組裝負擔。

(5)應用程序內存組織繁瑣，在少部分支持內核態用戶態以及應用間地址空間隔離的應用程序中，需要系統設計者明確指定每一個應用程序的各個保護域設置，由于每種硬件的支持的保護域數量以及限制都不一樣，當應用所使用的保護域數量大于硬件所能提供的保護域時，為了縮減保護域數量，則需要手動調整應用程序的內存布局來合并一些保護域。

(6)難以進行動態內存分配，一旦進行動態內存分配，就有可能需要新的保護域，當硬件能夠提供的保護域被用盡，新的內存就無法被應用程序訪問。

(7)系統中可能具備多種具備不同具備訪問延遲或帶寬或持久性屬性的內存，現有操作系統的接口難以指定分配的內存的屬性，比如一個嵌入式系統可能同時具備SRAM，DRAM和FRAM的三種屬性的內存，而應用程序希望指定分配其中一種存儲器上的存儲空間。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠克服上述技術問題的創建基于多映像的多功能嵌入式系統的方法，本發明所述方法包括以下步驟：

步驟1、創建一個操作系統模塊映像，并燒寫入系統存儲器內，或者放在網絡上的某個服務器內；所述操作系統模塊映像sys_image包括但不限于引導文件、基本BSP、操作系統內核的二進制映像和設備樹，存放操作系統模塊映像的存儲介質是連續的也能夠是不連續的。

步驟2、創建一個或多個應用程序模塊映像，并燒寫入系統存儲器內，或者放在網絡上的某個服務器內，所述應用程序模塊映像app_image包括但不限于應用程序二進制映像本身和應用程序的內存要求描述符app_mem_desc，存儲應用程序模塊映像的存儲介質是連續的也能夠是不連續的。

步驟3、在系統初始化階段，先從系統存儲器或者網絡加載操作系統模塊映像，并將操作系統模塊映像做初始化，并且將系統設置到啟動階段。

步驟4、在系統啟動階段，操作系統模塊映像從系統存儲器或者網絡加載各個應用程序模塊映像，并分析app_mem_desc，加載一個應用程序模塊映像的sys_load_app包括以下步驟：