ReWorks嵌入式实时操作系统和ReDe嵌入式软件开发环境Word文档下载推荐.docx

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本文从技术角度对ReWorks/ReDe的结构、功能和特点作简要介绍。

2ReWorks嵌入式实时操作系统

嵌入式实时操作系统位于嵌入式硬件和嵌入式应用软件之间，为上层应用提供基础服务，是信息家电、信息终端等嵌入式应用产品的核心和灵魂，应用系统的功能实现、实时性能、安全可靠在很大程度上依赖于操作系统的支持。

ReWorks/ReDe采取宿主/目标机的体系结构，如图1所示：

图1ReWorks/ReDe的宿主/目标机体系结构

（1）系统结构

ReWorks采用微内核及组件技术，能根据应用需要对操作系统内核进行配置、裁剪、扩展与定制，具备较强的伸缩能力。

其中，微内核提供强实时调度、基本内存管理、时钟管理、中断管理等功能，核心组件提供定时器、区域、分区、信号、事件、信号量、消息等可裁剪功能。

这种微内核、层次化组件结构决定了其固有的模块化特性，为提高系统的升级维护能力、目标处理环境适应能力以及系统的扩展能力等提供了基础保障。

（2）ReWorks的强实时性

ReWorks提供实时多任务管理机制，支持基于优先级的可抢占调度、时间片轮转调度以及速率单调算法等任务调度策略和技术。

对于可抢占调度，高优先级的任务可随时打断低优先级任务的运行，抢占点不仅包括应用程序，也包括大部分内核程序，见图2。

同时针对关键任务，允许任务的排他性运行，一旦其进入运行状态，其它优先级更高的任务也不能抢占调度，直至该任务被阻塞或运行完成。

这种调度模式可以最大限度地保证关键任务的截止时间得到满足。

时间

图2内核可抢占的优先级调度

对实时系统中周期性任务，ReWorks实现了单调速率调度算法，它具备周期性任务的可调度性分析能力，保证系统即使在短暂的超载情况下，不会超过各实时任务的截止时间，确保系统行为的可预见性。

中断响应时间是系统实时性的关键指标。

ReWorks采用了核心可抢占设计，并提供中断处理和任务的关联机制，使主体的中断处理任务可运行于用户空间，提高了系统的可靠性，同时减少中断嵌套层次以及系统的临界区，缩短中断延迟时间。

（3）ReWorks的标准化接口

开放标准是实现软件复用和互操作的一种重要方法。

ReWorks提供符合POSIX实时扩展标准的编程接口，从而大大提高了源代码级的软件可移植性。

为ReWorks操作系统编写的程序，可以在任何其它的POSIX操作系统上编译执行，反之亦然。

图3ReWorks的源代码级软件可移植性

另一方面，ReWorks通过对市场上应用较多的美国风河公司VxWorks操作系统调用接口及相关宏定义的封装，在应用层上实现了VxWorks源代码级兼容。

同时参照VxWorks驱动框架，实现了VxWorks驱动的二进制兼容。

（4）ReWorks的可靠性

ReWorks采取存储域管理技术来提高系统的可靠性。

ReWorks存储域管理建立在硬件MMU基础之上，通过分页技术实现内存的保护映射。

同时，通过对MMU的抽象，使接口实现与具体的硬件特性无关，保证ReWorks能够顺利移植到其他硬件平台，包括对不具备MMU能力的硬件平台的支持。

此外，为保障实时性，ReWorks存储域管理采用了存储域物理空间预分配技术，避免缺页中断，并且页表以写保护模式存储在核心域中，从而在页表得到安全保障的情况下，减小了存储域切换延迟。

基于存储域保护，ReWorks通过在栈边界设置隔离墙，实现了任务栈的溢出监测，当栈溢出时将该任务隔离，保证域内其他任务的正常运行。

3ReDe嵌入式软件开发环境

嵌入式系统体积较小、资源有限，因此需要在通用的宿主平台上建立一个嵌入式软件开发环境，旨在为嵌入式软件的开发提供从设计、编程、调试、仿真运行到测试的全过程支持，保证应用系统的开发效率和软件质量。

在开发完成后，目标代码被加载到嵌入式目标环境上进一步调试。

最后，才固化到硬件中完成嵌入式产品。

由于这样的交叉开发模式，大多数嵌入式操作系统都配有宿主机端的开发环境。

ReDe是为ReWorks提供的嵌入式软件开发环境，其基本功能包括系统配置、源程序编辑、交叉编译、连接、远程调试、系统仿真、目标代码下载和固化等。

随着嵌入式开发人员对第三方工具的利用越来越普遍，要求嵌入式软件开发环境具有良好的可扩展性。

ReDe3以Eclipse开放平台架构为基础，结合嵌入式软件开发的特点，实现了Eclipse的定制改造和工具链扩展，支持与其他商用CASE工具无缝集成，具有开放性、跨平台、一体化等特点。

ReDe3的体系结构如图4所示：

图4ReDe3体系结构

（1）基于模型的软件设计

由于嵌入式软件规模和复杂度不断提高，嵌入式软件的开发已进入自动化、模型化阶段。

ReDe3集成了第三方CASE工具Rhapsody，可使用UML语言建立软件模型，自动生成C/C++等语言的源代码，提供完整的系统流程图、标准化的软件说明文档，并对系统功能进行模拟仿真。

Rhapsody是一个基于UML支持实时嵌入式系统全过程面向对象开发的CASE工具，它借助内置的OXF框架实现从系统的分析、模型设计、代码自动生成到测试用例生成的开发过程自动化。

OXF框架是面向对象和跨嵌入式操作系统平台的，ReDe3提供了基于ReWorks操作系统的OXF接口实现，使得ReDe3可以方便地将通过Rhapsody设计的模型转换成ReWorks的应用程序代码，进而为用户设计ReWorks应用提供了实时设计建模手段，并切实提高开发效率和可维护性。

（2）系统配置

ReDe3针对ReWorks高度可裁剪和可配置的特性，采用XML对可配置组件进行可视化描述，支持裁剪配置关联感知，实现系统配置与资源管理。

用户可根据应用需求对操作系统核心及其组件进行细粒度配置，使系统达到最优化，适应从深嵌入系统到复杂的高端实时系统的环境特点。

（3）系统仿真

为实现嵌入式系统软硬件并行设计开发，提高开发效率，ReDe3提供了指令级仿真器ReSim，支持目标机的指令、外部设备接口的仿真，确保在宿主机上开发的嵌入式软件能够适应目标机硬件环境。

ReSim使开发人员在目标硬件可供使用之前，就能进行应用程序的开发、调试和测试，减轻嵌入式应用软件开发对目标硬件平台的依赖性，从而缩短产品开发周期，降低产品开发成本。

（4）图形应用开发

随着嵌入式技术的发展和应用领域的拓展，可视化的图形界面已成为改善用户使用体验、提高产品易用性的重要手段，ReWorks实现的轻量级、高性能图形系统对数字电视电子节目指南、嵌入式浏览器、嵌入式地理信息系统等复杂图形应用提供了良好的支持。

ReDe3/ReUI为应用开发提供了“所见即所得”的快速图形开发工具及定制性强、稳定可靠的图形库。

ReUI提供丰富的中文化图形控件和绘图函数，支持可扩展的窗口管理及对话框、按钮、文本编辑框、滚动条等控件，支持高效的点、线、区域、图形、图像等处理。

针对领域应用，ReUI提供复用性强的实用控件，如数字仪表、图表分析、轨迹标绘、导航指示等。

ReUI采用基于FrameBuffer技术的高效图形处理引擎，支持高分辨率图形显示（32位真彩色）。

同时，ReUI以共享库方式提供窗口对象控件，具有良好的可裁剪性以及可扩充性，用户可以根据应用需求选择窗口部件或者绘图函数，也可以根据需要自行扩充控件。

在中文处理方面，ReUI提供轻型汉字GUI控件，支持GB2312/Unicode编码显示处理，支持多种点阵、矢量字库。

同时，ReUI提供标准的中英文输入模块接口，可挂接拼音、五笔、手写识别等多种中英文输入法。

在开发过程中，ReUI支持GUI控件拖拉操作，并保证GUI元素在开发时与运行时显示风格完全一致，达到了“所见即所得”的效果。

同时，ReUI具有良好的兼容性，通过ReUI生成的代码能够方便地移植到不同的目标系统上。

4结束语

ReWorks操作系统实现了完善的操作系统功能，提供工业标准的POSIX实时扩展接口和市场广泛使用的VxWorks兼容接口。

同时，ReWorks完全自主开发，拥有自主核心技术，可以针对应用的特殊需要进行定制和扩展。

因此，采用ReWorks操作系统，可以提高相关产业产品的研发效率，增加产品的功能密度，提高应用层面的自主创新能力。