（计算机应用技术专业论文）brew技术的手机软件管理平台设计与实现.pdf

大连理工大学专业学位硕士学位论文 摘要 手机是目前社会的一种普及的信息交通工具，其集成了许多通信和多媒体功能于 一身，功能强大，使用方便。手机的多功能决定了它的软件管理系统在设计和实现上 比较复杂。本系统就是对b r e w ( b i n a 珂r u n t i m ee n v i r o n m e n tf o rw i r e l e s s ) 类手机的软件 管理系统的设计需求和发展现状认真分析调研后，在b r e w 技术和a e e 技术基础上，利 用p t x 812 手机平台设计了a p m ( a p p l i c a t i o nm a n a g e r ) 软件管理系统，系统采用v c 6 0 为开发工具，s 3 c 4 4 b o x 微处理器为核心，达到简化软件管理系统，可移植，通用性 强，维护方便的效果。 论文介绍了a p m 的硬件系统和软件开发。硬件系统包括核心处理器，l c d 显示屏， 主板和电源，着重介绍了s 3 c 4 4 b o x 微处理器以及其信号处理过程。软件开发包括2 个部分。其一是软件开发平台，包括实时嵌入式操作系统r e x ，负责各个t a s k 的切换 和控制，a e e 应用程序执行环境，它的内部封装了许多软件管理指令。其二是手机软件 结构，包括应用程序层，服务模块层，硬件驱动层和本管理系统所在的软件管理层。 作为嵌入式系统的应用，论文对s 3 c 4 4 b o x 微处理器的进行了详细的说明，包括 体系结构，系统管理，缓冲内存，时钟和能量管理，中断控制，脉宽定时器，实时时 钟，通用输入输出端口，u a r t ，d m a 与a d 转换，l c d 控制器，1 6 位看门狗定时 器，i i s 总线接口。论文对a p m 系统的工作原理进行了大量分析，包括事件定义，事件 传递，a p i 机制等。 文中设计a p m 系统不仅是对手机软件管理平台的应用和研究，也是对手机系统设 计的一次有意义的探索。 关键词：r e x ；b r e w ；a e e ；a p m b r e w 技术的手机软件管理平台设计与实现 d e s i g na n dr e a l i z a t i o no fh a n d s e ts o f t w a r em a n a g e m e n tp l a t f o r m b a s e do nb r e w t e c h n o l o g y a b s t r a c t p h o n ei sap o p u l a rc o m m u n i t yt r a n s p o r ti n f o r m a t i o n , t h ei n t e g r a t i o no fm a n yc o m m u n i c - a t i o n sa n dm u l t i m e d i af u n c t i o n s ，ap o w e r f u la n de a s yt ou s e 1 1 1 em u l t i - f u n c t i o nm o b i l e p h o n ed e t e r m i n e si t ss o f t w a r em a n a g e m e n ts y s t e m si nt h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fm o r e c o m p l e x n l es y s t e mi st h et y p eo fb r e w o nt h ep h o n em a n a g e m e n ts y s t e ms o f t w a r ed e s i g n a n dd e v e l o p m e n to ft h ec u r r e n ts i t u a t i o nn e e d sc a r e f u la n a l y s i so fr e s e a r c h ，t e c h n o l o g ya n d b r e w ( b i n a r yr t m t i m ee n v i r o n m e n tf o rw i r e l e s s ) i na e et e c h n o l o g yb a s e do nt h eu s eo f m o b i l ep h o n e sp t x 812p l a t f o r md e s i g n e da p m ( a p p l i c a t i o nm a n a g e r ) m a n a g e m e n ts y s t e m s o f t w a r e ，s y s t e mv c 6 0f o rd e v e l o p m e n tt o o l s ，s 3 c 4 4 b o xm i c r o p r o c e s s o rc o r et os i m p l i f y s y s t e m sm a n a g e m e n ts o f t w a r e ，p o r t a b l e ，h i g hu n i v e r s a l i t y ，e a s yt om a i n t a i n p a p e r sp r e s e n t e da p mh a r d w a r es y s t e m sa n ds o f t w a r ed e v e l o p m e n t t h es y s t e m i n c l u d e sh a r d w a r ec o r ep r o c e s s o r ，l c dd i s p l a y ，m o t h e r b o a r da n dp o w e rs u p p l y ，s 3 c 4 4 b o x f o c u s e do nm i c r o p r o c e s s o r s ，a sw e l la si t ss i g n a lp r o c e s s i n g s o f t w a r ed e v e l o p m e n t , i n c l u d i n g s o m eo ft h e2 o n ei st h es o f t w a r ed e v e l o p m e n tp l a t f o r m ，i n c l u d i n gr e a l t i m ee m b e d d e d o p e r a t i n gs y s t e mr e x ，i sr e s p o n s i b l ef o ra l lo ft h et a s ks w i t c h i n ga n dc o n t r o l ，a c ea p p l i c a t i o ne n v i r o n m e n tf o r t h ei m p l e m e n t a t i o no fi t si n t e r n a lm a n a g e m e n ts o f t w a r ep a c k a g e ，al o t o fi n s t r u c t i o n n l es e c o n di st h es t r u c t u r eo fm o b i l ep h o n es o f t w a r e ，i n c l u d i n gt h ea p p l i c a t i o n l a y e r ，s e r v i c el a y e rm o d u l e s ，h a r d w a r ed r i v e r sa n dt h el a y e rm a n a g e m e n ts y s t e m ss o f t w a r e m a n a g e m e n t a se m b e d d e ds y s t e m s ，t h em i c r o p r o c e s s o rs 3 c 4 4 b o xo np a p e ri nd e t a i l ，i n c l u d i n g a r c h i t e c t u r e ，s y s t e m sm a n a g e m e n t ，b u f f e rm e m o 珂，c l o c ka n dp o w e rm a n a g e m e n t ，i n t e r r u p t c o n t r o l ，p w mt i m e r ，r e a l - t i m ec l o c k ，g e n e r a l - p u r p o s ei n p u t o u t p u tp o r t s ，u a r t ，d m aa n d a dc o n v e r t e r ，l c dc o n t r o l l e r ，16 一b i tw a t c h d o gt i m e r ，i i sb u si n t e r f a c e a p mp a p e r so nt h e w o r k i n gp r i n c i p l ef o rag r e a td e a lo fa n a l y s i s ，i n c l u d i n gt h ed e f i n i t i o no ft h ei n c i d e n t ，t h e i n c i d e n tp a s s e d ，a p im e c h a n i s m ，n l ea r t i c l ea p ms y s t e md e s i g n e dn o to n l yf o rm o b i l ep h o n es o f t w a r ep l a t f o r mf o r a p p l i c a t i o nm a n a g e m e n ta n dr e s e a r c h , b u ta l s oo nt h em o b i l ep h o n es y s t e md e s i g n e df o ra m e a n i n g f u le x p l o r a t i o n k e yw o r d s ：r e x ；b i 己e w ；a c e ；a p m i i 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方 外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已 申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的 贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文题目：臣堡垒堑丝盔鱼堑拉錾鲤笠坦至丝选进鱼塑 作者签名：幺玺幽 日期：盔竺窆一年止月勘 日 大连理工大学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位学位硕士论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文题目：挺雠鱼赳魁纽歪丝遮斗盘鱼 作者签名： 至壑幽 日期：墨l 年丝月卫日 导师签名：勿篁乳日期：2 业年上竺月鱼日 大连理工大学专业学位硕士学位论文 己i吉 丁i#j 通信科技的迅猛发展带动了手持通信设备市场的快速发展，其中手机是发展最迅速 的。手机的功能逐渐增多，现在手机已经不只是用于语音通信的手持设备，而且成为集 成了短信、彩信、上网以及移动办公等附加功能的嵌入式通信平台。近年，嵌入式处 理器的运行速度和功能都有了很大的提高，使得许多以前只能在p c 上实现的应用，现 在都可以在手持设备上实现。随着手机的功能越来越强大，越来越复杂，其对管理软件 的要求也越来越严格。如何减少系统开销，如何减小系统响应时间，增强软件的关联性 等问题摆我们面前，使我们迫切需要设计一种新的手机软件管理系统来代替老旧的一套 手机管理机制。本系统就是在此背景下设计和开发的。 手机作为一种嵌入式系统的设备而具备了一定的“智能”。嵌入式系统一般指非 p c 系统，它是与常见的微型机系统和专用的大型、小型机系统相对而言的。它是以应 用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁减、适用于应用系统对功能、可靠性、 成本、体积和功耗等综合性要求的专用计算机系统，是硬件和软件的有机结合体，并 以硬件的形式表现。 嵌入式系统本身不具备自举开发能力，即使在设计完成后，用户也不能对其中的 程序进行修改，而是必须有一套开发工具和环境才能进行开发。 目前主流的智能手机操作系统有w i n d o w sm o b i l e ( p p c 版和s m a r t p h o n e 版) 、 s y m b i a n ( s 6 0 、$ 8 0 和u i q ) 、p a l m ( 主要运行在t r e o 手机上) 以及即将上市的i p h o n e 操作 系统m a cx 这样几种。从目前的情况来说，微软旗下的w i n d o w sm o b i l e 优势得天独 厚，由于微软在操作系统开发上独有的深厚经验，旗下的p p c 、s m a r t p h o n e 在多媒 体、硬件、可玩性上有着明显的独到之处。特别是在和p c 机的无缝链接上有着不可比 拟的优势。而有着行业老大撑腰的s y m b i a 系统具有很强势的市场业绩，软件浩如烟 海，但其多媒体性能不突出、固件不可更改、内存吃紧等问题一直以来给广大的手机 用户留下了深刻的印象，虽然有传闻说诺基亚可能会推出s e r i e s 5 0 和s e r i e s l 0 0 界面， 但现在还不能确定其真实性。而l i n u x 操作系统虽然系统资源占用率较低，而且性能比 较稳定，但采用此操作系统的手机基本只有摩托罗拉的少部分机型( 例如a 7 8 0 、e 6 8 0 、 a 7 6 8 i ) ，所以专为这些少量用户所制作的第三方软件还非常少，影响了其在智能手机 领域内的势力扩张。至于采用p a l m 操作系统的手机，其实就是“具备移动电话功能的 掌上电脑”而已，其操作系统和以往基于p a l m 操作系统的掌上电脑没什么区别。智能 手机领域里，采用p a l m 操作系统的都是些非主流厂商，例如惠普之类，虽然三星推出 了s c h i 5 3 9 ，但其前景并不看好。 b r e w 技术的手机软件管理平台设计与实现 此外，这几种操作系统平台还有一个不容忽视的共同问题，那就是使用成本较 高，这让众多有心立志于进军智能手机的国产手机厂商畏缩于其高昂的代价，踌躇难 进。因此，很多手机厂商都希望市场上能够有一种功能不逊色但价格很经济的操作系 统出现。基于这种需求，目前出现一种新的操作系统，就是r e x 实时操作系统。 本文所要论述的系统是在r e x 操作系统和b r e w 技术支持下开发设计的，其占用 内存小，对硬件要求小，在以b r e w 技术为主的手机上能很好的被移植，方便维护， 可以达到减少开发时间和开发成本的目的。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1手机系统总体设计 手机系统主要由2 个大的部分组成。硬件系统和软件系统。 1 1手机硬件系统结构 手机硬件系统是由许多功能器件组成的硬件平台。包括处理器c p u ，f l a s h ， s d r a m ，j t a g ，电源模块，时钟模块，复位电路【1 】以及外设l c d ，键盘等。 图1 1 是手机硬件系统的构成图。 外围电路 电源模块 f l a s h 时钟模块微处理器s d r a m c p u 外围电路 j t a g 山r l u s b li 键盘iil c 。il 通信模块ii 其他i j 图1 1 手机硬件系统构成图 f i g 1 1 p h o n eh a r d w a r ea r c h i t e c t u r e 1 2 手机软件系统结构 手机软件系统是由操作系统，应用软件，软件管理平台，各个手机开发商提供的 功能模块和手机硬件制造商提供的硬件驱动程序构成的复杂软件工程。系统的核心是 操作系统和软件管理平台 2 1 。 图1 2 是手机软件系统的层次图。 b r e w 技术的手机软件管理平台设计与实现 r e x a p p a p m i a e e i o e m h a r dd r i v e r 图1 2 手机软件系统层次图 f i g 1 2 m o b i l ep h o n es o f t w a r es y s t e m l e v e lf e a t u r e s 一4 一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 2 手机硬件系统设计 本文所设计的硬件系统是以s 3 c 4 4 b o x 微处理器为核心，辅以f l a s h ，s d r a m ， j t a g ，电源模块，时钟模块，复位电路以及外设l c d ，键盘等构成一个完整的系统。 硬件框图如图2 1 所示。 图2 1 硬件框图 f i g 2 1 h a r d w a r ec o n n e c t i o i l s 2 1 s 3 0 4 4 8 0 x 微处理器 s 3 c 4 4 b o x 微处理器是三星公司专为手持设备和一般应用提供的高性价比和高性能 的微控制器解决方案，它使用a r m 7 t d m i 核，工作在6 6 m h z 。为了降低系统总成本 和减少外围器件，这款芯片中还集成了下列部件： 8 k bc a c h e 、外部存储器控制器、l c d 控制器、4 个d m a 通道、2 通道u a r t 、1 个 多主1 2 c 总线控制器、1 个i i s 总线控制器，5 通道p w m 定时器及一个内部定时器、7 1 个通用i o 口、8 个外部中断源、实时时钟、8 通道1 0 位a d c 等。图2 2 是s 3 c 4 4 b o x 微处理器的管脚定义图。 b r e w 技术的手机软件管理平台设计与实现 l ；| | | | | | | | 鏖薰孵雕蠡受孙； 图2 2s 3 c 4 4 8 0 x 针脚定义图 f i g 2 2 s 3 c 4 4 b o xp i nd e f i n i t i o nf e a t u r e s s 3 c 4 4 b o x 有如下特点： ( 1 ) 体系结构 用于手持设备和通用嵌入式应用的完整系统， 1 6 3 2 位r i s c 结构和带a r m 7 d m ic p u 核的功能强大的指令集， t h u m b 协处理器在保证性能的前提下使代码密度最大， 片上i c e 中断调试j t a g 调试方式， 3 27 8 位硬件乘法器。图2 3 是s 3 c 4 4 b o x 体系结构图。 ( 2 ) 系统管理 支持：k d 、端模式，地址空间：每个b a n k 3 2 m b ( - - 共2 5 6 m b ) ，每个b a n k 支持 8 16 3 2 位数据总线编程，固定的b a n k 起始地址和7 个可编程的b a n k ，1 个起始地址和 尺寸可编程的b a n k ，8 个内存b a n k ，6 个用于r o m 、s r a m ，2 个用于 r o m s r a m d ra m ，所有内存b a n k 的可编程寻址周期，在能量低的情况下支持 d r a m s d r a m 自动刷新模式。支持d r a m 的非对称对称寻址【3 l 。 ( 3 ) 缓冲内存和内部结构 4 路带8 k 字节的联合缓存，不使用缓存的0 4 8 k 内容s r a m 。 塞麓赫|llii群赫f器量l| 大连理工大学专业学位硕士学位论文 伪l r u 的替代算法，通过在主内存和缓冲区内容之间保持一致的方式写内存，当 缓冲区出错时，请求数据填充技术。 图2 3s 3 c 4 4 b o x 体系结构图 f i g 2 3 s 3 c 4 4 b o xa r c h i t e c t u r ef e a t u r e s ( 4 ) 时钟和能量管理 低能耗，时钟可以通过软件选择性地反馈回每个功能块。 能量模式： 正常模式：正常运行模式； 低能模式：不带p l l 的低频时钟； 休眠模式：只使c p u 的时钟停止； 停止模式：所有时钟都停止。 用e i n t 或r t c 警告中断从停止模式唤醒。 ( 5 ) 中断控制 b r e w 技术的手机软件管理平台设计与实现 3 0 个中断源( 看门狗定时器，6 个定时器，6 个u a r t ，8 个外部中断，4 个d m a ， 2 个r t c ，1 个a d c ，1 个1 2 c ，1 个s i o ) ，矢量i r q 中断模式减少中断响应周期，外 部中断源的水平边缘模式，可编程的水平边缘极性，对紧急中断请求支持f i q ( 快速中 断请求) 。 ( 6 ) 脉宽定时器 5 个1 6 位带p w m 的定时器。 1 个1 6 位基于d m a 或基于中断的定时器，可编程的工作循环，频率和极性，死区 产生，支持外部时钟源。 ( 7 ) 实时时钟 全时钟特点：毫秒、秒、分、小时、天、星期、月、年，3 2 7 6 8 k h z 运行，c p u 唤醒的警告中断，时钟记号中断。 ( 8 ) 通用输入输出端口 8 个外部中断端口，7 1 个多路输入输出口。 ( 9 ) u a r t 2 个带d m a 和中断的u a r t ，支持5 位，6 位，7 位，8 位串行数据传送接收，当 传送接收时支持双向握手，可编程波特率，支持i r d a l 0 ( 11 5 2 k b p s ) ，测试的循环返 回模式，每个通道有2 个内部3 2 位f i f o 。 ( 1 0 ) d m a 与a d 转换 2 路通用无需要c p u 干涉的d m a 控制器，2 路桥式d m a 控制器，采用6 种d m a 请求的桥式d m a 支持i o 到内存，内存到i o ，i o 到i o ：软件，4 个内部功能块f o a r t ， s i o ，实时器，i i s ) ，外部管脚，d m a 之间可编程优先级次序，突发传送模式提高到 f p d r a m 、e d o d ra m 和s d r a m 的传送率； a d 转换，1 0 位多路a d c ，最大5 0 0 k s p s 1 0 位。 ( 11 ) l c d 控制器 支持彩色单色灰度l c d ，支持单扫描和双扫描显示，支持虚拟显示功能，系统内 存作为显示内存，专用d m a 用于从系统内存中提取图像数据，可编程屏幕尺寸，灰 度：1 6 级，2 5 6 色。 ( 1 2 ) 1 6 位看门狗定时器 定时中断请求和系统复位，1 个带中断的多主机1 2 c 总线，串行，8 位，双向数据 传送器能够以1 0 0 k b s 的标准模式和4 0 0 k b s 的快速模式传送。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 ( 1 3 ) i i s 总线接口 1 个i 带d m a 的音频i s 总线接口，串行，每路8 1 6 位数据传送器；支持m s b 数 据格式，s i o ( 同步串行i o ) ，1 个带d m a 和中断的s i o ，可编程波特率，支持8 位串 行数据传送接收操作。 2 2 信号处理过程 s 3 c 4 4 b o x 把外部复位信号也作为一个中断来处理。在系统复位的时候，程序指针 被设置成o ，使程序跳转到0 x 0 0 0 0 0 0 0 0 开始执行。此空间对应的是b a n k 0 ，系统的 1 m b 线性f l a s h 和处理器的b a n k 0 相连接。在线性f l a s h 里存储的是供系统初始化的程 序，此程序负责配置处理系统的结构、工作模式以及自动化检测嵌入式控制器的各个 硬件是否工作正常。系统经过初始化和硬件自检以后，此程序负责把存储在1 6 m b 的非 线性处理器里面的s y s t e m b i n 文件复制到0 x 0 0 0 0 0 0 0 0 地址( 此地址是系统8 m b 的 s d r a m 的首地址) 。然后，引导程序( p c ) 指针指向o x 0 0 0 0 0 0 0 0 地址，系统开始运 行。图2 4 是s d 洲的地址结构图。 o x l 0 0 00 0 0 0 0 x o e 0 0 o x o e 0 00 0 o x 0 8 0 0 0 0 0 x 0 6 0 0 0 0 0 x 0 4 0 0 0 0 o x 0 2 0 00 0 0 0 0 如1 1 田0 0 c b c 0 00 0 r jkl ；嗣蕞孙舡) r m 压g d r 船i ( n g ：s 7 ) 2 i v l b 4 m b b 揪6 1 r i b 3 2 a 正 l r l 圈弧勰蚀嬲d r a m ( 矗3 i 嚣6 ) 2 b ，4 旧露瑁l 以舳j f 3 2 卫旧 1r l 疑硎 ( d 3 ( 嚣5 ) i 3 2 m b = | c s r o m ， j l j 3 2 蛐 2 5 舐帕 fs a l 2 7 ：0 1 = | 。裂， 一 k 口j 啊崭 32b区域 r r i 鞠孤疽 l 3 2 艟 ( d j j 毪) 丫 嗣急孙压 ( d 磷1 ) i气，i i l 冉 一一黼鹭 7 i 匍筝黯( 4 m b ) -一ll 二l c s r o m 。， l ：2 8 膳r，r 图2 4s d i 础的地址结构图 b r e w 技术的手机软件管理平台设计与实现 f i g 2 4 s d r a ma d d r e s sc h a r t s y s t e m b i n 是嵌入式操作系统引导的执行文件【4 】。编译以后的操作系统和应用程序 就是这个文件。 s 3 c 4 4 b o x 具有8 个存储体，每个存储体可达3 2 m b ，总共可达2 5 6 m b 。8 个存储体中， b a n k 0 - - b a n k 5 可支持r o m 、s r a m ；b a n k 6 、b a n k 7 可支持r o m 、s r a m 和f p e d o s d r a m ，其中7 个存储体的起始地址固定，1 个存储体的起始地址可变，典型系统 中存储体的分配情况如表2 1 所示。 表2 1 存储体分配表 t a b 2 1 s t o r a g e - a l l o c a t i o n 使用b a n k 0 上的两片5 1 2 k b 2 来放置系统b i o s ，系统上电以后，p c 指针自动指 向b a n k 0 的第一个单元，开始进行系统自举。系统自举完成以后，便从硬盘中将系统 文件和用户应用程序复制到s d r a m 内存中执行。b a n k l ： b a n k l ：上接1 6 m 非线性f l a s h ，当做系统硬盘使用，可以构造文件系统，存放海 量数据。用s d r a m 当作系统内存，只有b a n k 6 b a n k 7 能支持s d r a m ，所以将 s d r a m 接在b a n k 6 上。如果同时使用b a n k 6 b a n k 7 ，则要求连接相同容量的存储，而 且其地址空间在物理是连续的。 b a n k 2 ：u s b n 9 6 0 3 。u s b 设备端接口芯片，占用系统外部中断0 。8 位数据总线。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 b a n k 3 、b a n k 4 未接设备，可以共扩展使用。 b a n k 5 ：r t l 8 0 1 9 a s ，i s a 总线兼容的1 0 m 以太网( p h y - + - m a c 层) 控制芯片。占用 系统外部中断1 ，1 6 位数据总线 b a n k 6 ：s d r a m ，起始地址为0 x c 0 0 0 0 0 0 。在s d r a m 中，前5 1 2 k b y t e 的空间划 分出来，作为系统的l c d 显示缓冲区使用( 更新其中的数据，就可以更新l c d 的显 示) 。系统的程序存储空间从0 x c 0 8 0 0 0 0 开始。也就是，引导系统的时候，需要把 s y s t e m b i n 文件复制到0 x c 0 8 0 0 0 0 开始的地址空间，把p c 指针指向0 x c 0 8 0 0 0 0 。 b a n k 7 ：未使用。可以扩展另一片s d r a m ，或者其他的外设。系统的同步串行口 ( s i o ) ，连接着触摸屏控制芯片f m 7 8 4 3 ( 与a d s 7 8 4 3 完全兼容) 。在同步串行口上，还可 以扩展其他的芯片。靠i o 口控制设备的片选信号( c s ) 来防止设备的冲突。 b r e w 技术的手机软件管理平台设计与实现 3 软件开发平台 本系统在开发过程中利用了r e x 操作系统和b r e w 技术下的a c e 执行环境。 3 1r e x 操作系统 r e x 系统是一种抢占式的，多任务，实时操作【5 】系统。r e x 系统提供了具有t a s k 管理，t a s k 同步，互斥，计时器以及中断管理等功能的a p i 。这些函数均在启动元 t a s k 的c o n t e 结构中运行。 3 1 1r e x 系统的特征 r e x 系统有4 个特征。分别是t a s k 的生成和管理，t a s k 间的通信，t i m e r 的生成 和管理以及竞合处理机制【6 1 。 3 1 2 r e x 系统的工作原理 在r e x 系统中，t a s k 是各自独立的句柄实体，每个t a s k 都具有属于自身的栈以及 优先级，这些构成了t a s k 的c o n t e x t 关系。每个t a s k 都具有一个相关联的数据结构， 称为t a s kc o n t r o lb l o c k ( t c b ) ，r e x 系统就是通过对t c b 的管理操作来实现对t a s k 的管 理操作的【。7 1 。 r e x 系统在运行过程中，允许在任何时刻动态的创建任意数目的t a s k 。事实上， 每次添加新的t a s k 都会对r e x 的运行速度产生细微的影响，因为当很多t a s k 被创建 后，每次添加新的t a s k ，r e x 都必须遍历一张很长的表( t a s k 列表) 。所以必须注意将 t a s k 的数目保持在一个最低的限度。 如上所述，不论t a s k 是否处于运行中，每个t a s k 都有一个动态的栈。当一个t a s k 被挂起时，它的c o n t 关系被一个c o n t e x t 结构所记录并压入栈顶，该结构的栈 地址指针将在该t a s k 的t c b 中被记录。t a s k 被挂起的一个典型的例子是：一个t a s k 为了 等待一个信号或者一个中断处理而阻塞。当该t a s k 再次被选中运行时，栈指针将从 t a s k 的t c b 中移除，t a s k 的c o n t e x t 结构也从该t a s k 的栈中退栈。t a s k 将从其挂起的 地方继续运行。 按照系统功能主要是以下3 个部分： ( 1 ) t a s k 的创建 t a s k 由系统函数r e xd e ft a s k 0 仓 建。r e x 系统并不为t a s k 的栈或者其t c b 分配 存储空间。t a s k 所需的存储空间是由其启动元函数所负责分配的。但是r e x 系统要求 避免直接对t c b 结构进行操作。图3 1 是t a s k 的创建流程图。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 一a i nc o n t r o lt a g k ir e x _ d e f _ t a s k ( ) c o n t r o l t a s kd o e s o t h e r l n i t i a l i z a t i o n r e xr e s u m e sc o n t r o l t a s k r e x m s e l s i g ( s t a r t ) r e xs p a w n st h et a s k r e x _ w a i t ( s t a r t ) r e xr e s u m e st h f st a s k w h e ni tb e c o m e st h e h i g h e s tp r i o r i t yr e a d yt a s k 图3 1t a s k 创建流程 f i g 3 td e v e l o p p i n gf l o wo f c r e a t i n gt a s k t a u s k 创建过程执行了以下操作： 在栈中为该t a s k 开辟一块区域。 创建相应的t c b 。 将该t a s k 注册到t a s k 表中。 通知t a s k 调度管理程序。 如果新创建的t a s k l ： 二当前运行中的t a s k 有更高的优先级，则该t a s k 将获得控制 权。否则，调度管理程序将不执行t a s k 的切替而直接返回。 新创建的t a s k 只有当其成为最高优先级的r e a d y 状态的t a s k 时，才可能运行。 ( 2 ) t a s k 的调度 调度管理程序的功能是通过一个函数( r e x来实现的，该函数属于内部s e h e d 0 ) r e x 函数，只能由系统调用。该函数只有当中断禁止时才可以执行。呼出元函数在调用 r e xs c h e d o 函数前必须先设置全局量r e xb e s tt a s k 。该全局量指向的是当前系统中优先 级最高的砌三a d y 状态t a s k 的t c b 。 调度管理程序【7 j 的基本运行规则如下： b r e w 技术的手机软件管理平台设计与实现 调度管理程序检查r e xb e s tt a s k 指针和当前运行中的t a s k 的r e xc u l tt a s k 是否 相同。 如果两个指针指向相同，则调度管理程序不作其他处理，直接返回。 。如果两个指针指向不同，调度管理程序将检查系统当前是否正在处理中断， 如果当前正在进行中断处理，则调度管理程序将不进行t a s k 切换而直接返回。 如果两个指针指向不同，而且当前系统不在中断处理中，调度管理程序将进 行t a s k 切换。 ( 3 ) t a s k 的切换 t c b 根据优先级从高到低分类存放在一张检索表中。r e x 系统中的t a s k 当出现下 列情况之一时，切换到运行态： 当前活动状态的t a s k 通过调用r e xw a i t 0 或者r e xt i m e dw a i t o 接口自动挂起。 调用r e xw a i t 0 接口后，r e x 系统将遍历t c b 表，找出其中优先级最高的且处于 r e a d y 状态的t a s k ，并通知管理程序启动该t a s k 。 在更高优先级的处于挂起状态的t a s k 中，设置一个信号量。 例如：有一个优先级为3 0 的t a s k a 目前处于阻塞状态，等待信号1 。此时有一个优 先级为l o 的t a s k b 向t a s k a 发送信号1 ，那么t a s k - b 将被挂起，t a s k - a 运行。 生成更高优先级【8 j 的t a s k 例如：有一个优先级为3 0 的t a s k - a 处于活动状态，t a s k - a 仓j 建了一个优先级为5 0 的新的t a s k ( t a s k - c ) ，那么t a s k a 将被挂起，t a s k c 运行。 一个运行中的t a s k 将另一个t a s k 的优先级提升到比自身优先级更高 例如：有一个优先级为2 0 的t a s k - a 处于活动状态，t a s k a 将另一个t a s k - b 的优先 级由1 0 提至1 j 3 0 ，那么t a s k b 将运行，而t a s k a 被挂起。 一个t a s l 隧行时，某中断发生，并且i s r ( 中断处理程序) 位于一个优先级更 高的t a s k 中。 当从中断返回时，控制权将移交给那个优先级更高的t a s k 。( 这种情况也包括计时 器超时处理事件) 。 ( 4 ) t a s k 之间的通信 r e x 系统中各个t a s k 之间的通信是依靠两种方式实现的：信号量和q u e 队列。 一系列的信号设置将各个t a s k 联系在一起。这些信号可以被任何t a s k 通过使用函 数接e l r e x _ _ g e t _ s i g s 0 ，r e xs e t s i g s 0 和r e xc l rs i g s ( ) 进行读取，设置以及清除操作。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 一个t a l s k 可以通过调用函数接d r e x w a i t 0 设置等待它自身s i g n a l 的任意子集。但 是一个t a s k 不可以等待其他t a s k 的信号。t a s k 的信号处理是“逻辑或【9 】”的关系，这意 味着当t a s k 所等待的信号中任一个到达时，t a s k 都将被唤醒。 多用途信号的设置是和每个t a s k 都相关的。这些多用途信号被作为t a s kc o n t e x t 关系的一部分存储在t c b 中。这些信号是用来通知t a s k 某些相应种别的e v e n t 已经发 生。 一个t a s k 的信号可以被任意t a s k ( 包括其自身) 或者中断句柄【1 0 1 所设置清除。t a s k 在任意时刻都可以查看其自身的信号的当前状态。而且，t a s k 可以当它的一个或者多 个信号一被设定就挂起。 t c b 存储区域中有两块区域存放的是r e x 系统的信号参数。s i g s 是一串二迸制码， 它记录了给定t a s k 上已经设置了的信号。w a i t 是一串二进制码，它记录了给定t a s k 挂起 后所等待的信号。只有当w a i t 区域为空时，t a s k 才可以被列入等待队列。具体来讲，不 论r e x 系统在何时遍历t c b 表以查找可以运行的t a s k ，它都将略过那些w a i t 区域不为空 的t c b 。 。 3 1 3r e x 系统的优先级原则 每个t a s k 在其t c b 中均存储有一个与之相关的优先级。r e x 系统允许用户定义优 先级范围从1 至u 6 5 5 3 5 之间，优先级的值越低，那么t a s k 的优先级也就越低，优先级o 是 r e x 系统为i d l et a s k ( r e xp 勺部t a s k ) 预留的优先级，该t a s k 是优先级最低的t a s k 。r e x 要求每个t a s k 所分配的优先级必须唯一i l l 】。 3 1 4r e x 系统相关数据结构 r e x 系统本身有个很复杂的结构体，它的定义如下所示。 p e d e f s t r u c tr e x t c b s t r u c t v o i d s p ； v o i d 木 s t a c k _ l i m i t ； w o r d s l i c e s ； r e x _ s i g s _ _ t y p e s i g s ； r e x _ s i g s _ t y p e w a i t ； w o r d p r i ； u n s i g n e dl o n gt i m e _ s a m p l e s ； u n s i g n e dl o n gm a x _ i n t l o c k _ t i m e ； l o n gn u m 印c s ； b r e w 技术的手机软件管理平台设计与实现 r e xt c bl i n kt y p e 1 i n k ； r e xt c bl i n kt y p ec s l i n k ； r e x c r i t _ s e c t _ t y p e 木c s s t a c k r e x _ c r r r _ s e c t _ m a x ； r e xc r i ts e c tt y p e 木宰c ss p ： b o o l e a n s u s p e n d e d ； s t r u e tr e x t c b s t r u c t 幸p r i _ r e p _ _ p t r ； c h a rt a s kn a m e r e xt a s kn a m el e n + 11 ； u n s i g n e dl o n g u n s i g n e dl o n g v o i d 木 i n t i n t i n t r e x _ i p c _ i n f o _ t y p e r e x _ t c b _ t y p e ； 参数解析： t h r e a di d ； s t a c k _ s i z e ； b s d c b _ p t r ； e r r _ h u m ； d o g r e p o r t _ v a l ； a u t o d o g _ e n a b l e d ； i p c _ i n f o ； s p ：s