嵌入式實時操作系統(tǒng)需求規(guī)格說明

《嵌入式實時操作系統(tǒng)需求規(guī)格說明》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《嵌入式實時操作系統(tǒng)需求規(guī)格說明（9頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、需求規(guī)格說明 Version: 1.0 項 目 承 擔(dān) 隊伍：煙臺大學(xué) 計算機學(xué)院 E-fanciers 小組 許超 于歌 2009-7-16 E-fanciers 小組 孝瑞 2009-7-19 撰 寫 人（簽名） 完成日期 本文檔使用小組： 評審負(fù)責(zé)人（簽名） 評 審 日 期 目錄 一、引言 4 1.1 編寫目的 4 1.2 項目背景 4 1.3 定義 4 1.4 參考資料： 5 二、任務(wù)概述 5 2.1 目標(biāo) 5 2.2 運行環(huán)境 6 2.3 條件與限制 6 三、數(shù)據(jù)描述 7 3.1 靜態(tài)數(shù)據(jù) 7 3.2 動

2、態(tài)數(shù)據(jù) 7 四、功能需求 7 4.1 功能劃分 7 4.2 功能描述 7 五、性能要求 8 5.1 時間特性 8 5.2 適應(yīng)性 8 六、運行需求 8 6.1 用戶界面 8 6.2 硬件接口 9 6.3 軟件接口 9 6.4 故障處理 10 七、其他需求 10 需求規(guī)格說明 Requirements Specification) 一．引言 1． 編寫目的（闡明編寫需求說明書的目的,指明讀者對象。） 1. 作為嵌入式實時操作系統(tǒng)軟件系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)協(xié)議的參考依據(jù)，為開發(fā)提供參考。 2?根據(jù)齊魯軟件設(shè)計大賽2009賽題嵌入式實時操作系統(tǒng)（RTOS

3、）設(shè)計的要求特點和當(dāng) 前背景下此類軟件需求方向的特點,對被開發(fā)軟件系統(tǒng)的主要功能、性能進行完整描 述，為軟件開發(fā)者進行詳細(xì)設(shè)計和編程提供基礎(chǔ)。 3. 為軟件提供測試和驗收的依據(jù)，即為選取測試用例和進行驗收的依據(jù)。 2． 項目背景（可包括：（1）項目的委托單位,開發(fā)單位和主管部門；（2）該軟件系統(tǒng)與 其他系統(tǒng)的關(guān)系。 隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用在各個 領(lǐng)域，包括消費電子、汽車電子、網(wǎng)絡(luò)通信、工業(yè)設(shè)備、航空航天和國防軍事等。隨著嵌入 式技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域也一改過去傳統(tǒng)的單片機應(yīng)用模式，逐漸將一些新嵌入式技術(shù)引入 到系統(tǒng)中。特別是作為軟件基礎(chǔ)的嵌入式

4、操作系統(tǒng)已廣泛為業(yè)界所接受，借以提高系統(tǒng)的開 發(fā)效率和運行效率。是否采用嵌入式操作系統(tǒng)，已成為工業(yè)設(shè)備品質(zhì)優(yōu)劣的標(biāo)志之一。 當(dāng)今的嵌入式操作系統(tǒng)領(lǐng)域呈現(xiàn)百家爭鳴的狀態(tài)。據(jù)最近的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，嵌入式操作 系統(tǒng)有數(shù)十種之多的。這種多樣性存在是必然的，是由嵌入式系統(tǒng)的定制性所決定的，是針 對各個領(lǐng)域和行業(yè)的不同需求的應(yīng)對。也就是說，各個嵌入式操作系統(tǒng)都有自己的應(yīng)用領(lǐng)域， 針對不同的應(yīng)用沒有絕對的優(yōu)劣之分，不會出現(xiàn)一種操作系統(tǒng)壟斷的局面。自主開發(fā)嵌入式 操作系統(tǒng)絕對不是多余的，也是是對這種多樣性的自然順應(yīng)，應(yīng)該可擁有自己的用武之地。 有些國內(nèi)嵌入式廠商將希望寄托在Linux之上，以為它可以幫助解決

5、所面臨的版稅和安 全等問題。但事實并非完全如此，至少在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域。首先，Linux還是泊來貨，國人 并未掌握其核心技術(shù)和進程，也并未解決對外依賴的問題。其次，Linux是為桌面系統(tǒng)而設(shè) 計的，并不能很好地滿足嵌入式系統(tǒng)高效性和靈活性的要求；再次，Linux的一統(tǒng)也違背了 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用靈活定制的本質(zhì)特性。 3． 定義（列出文檔中用到的專門術(shù)語定義和縮寫詞的原文。） int taskInit（void）； /*創(chuàng)建一個任務(wù), 返回: 返回任務(wù)編號 tid, >0: 成功, 其他: 失敗.*/ /*name: 任務(wù)名稱, entryPtr : 任務(wù)函數(shù)入口, stack_size: 任

6、務(wù)棧大小, priority: 任 務(wù)優(yōu)先級*/ int taskCreate（char *name, void *entryPtr, int stack_size, int priority）; /*啟動一個任務(wù)，讓taskCreat創(chuàng)建的任務(wù)參加調(diào)度*/ int taskStart（unsigned char tid）; /*tid: 任務(wù)編號， 由 taskCreate 返回*/ int taskPriorityGet(unsigned char tid); int taskPrioritySet(unsigned char tid, int newPriority); /*

7、獲取和設(shè)置任務(wù)優(yōu)先級, 用于動態(tài)調(diào)整*/ int taskSuspend(unsigned char tid); /*將任務(wù)掛起, 該任務(wù)退出調(diào)度*/ int taskDelete(unsigned char tid); /*將任務(wù)刪除 該任務(wù)退出調(diào)度且回收任務(wù)分配的資源*/ int semCreate(void); /*互斥信號量創(chuàng)建, 返回信號量標(biāo)識 sid, <0: 失敗*/ int semTake(int sid); int semGive(int sid); /*互斥信號量獲取和釋放*/ int taskSleep(int ticks); /*任務(wù)睡眠(非忙等)

8、，由任務(wù)自己調(diào)用，主動阻塞一段時間.時間單位為tick,即10ms*/ 4． 參考資料(可包括：(1)項目開發(fā)計劃；(2)文檔所引用的資料，標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。列出 這些資料的作者、標(biāo)題、編號、發(fā)表日期、出版單位或資料來源。) [1] 邵貝貝? “C/OS-II—源碼公開的實時嵌入式操作系統(tǒng).北京：中國電力出版2002 [2] 鄭宗漢. 實時系統(tǒng)軟件基礎(chǔ). 北京：清華大學(xué)出版社，2003 [3] 陳智育，溫彥軍，陳琪編著.VxWorks程序開發(fā)實踐?北京:人民郵電出版社,2004 [4] 羅蕾. 嵌入式實時操作系統(tǒng)及應(yīng)用開發(fā). 北京：北京航空航天出版社，2007 [5] 于淵.自己動手寫操作

9、系統(tǒng). 北京：電子工業(yè)出版社，2005 [6] LPC2138 芯片手冊 二．任務(wù)概述 1.目標(biāo) 本軟件作品作為嵌入式實時操作系統(tǒng)系統(tǒng)，采用各種算法和策略，始終保證系統(tǒng)行 為的可預(yù)測性(Predictability)?？深A(yù)測性是指在系統(tǒng)運行的任何時刻，在任何情況下， 實時操作系統(tǒng)的資源調(diào)配策略都能為爭奪資源(包括CPU、內(nèi)存等)的多個實時任務(wù)合理 地分配資源，使每個實時任務(wù)的實時性要求都能得到滿足。與通用操作系統(tǒng)不同，實時 操作系統(tǒng)注重的不是系統(tǒng)的平均表現(xiàn),而是要求每個實時任務(wù)在最壞情況下都要滿足其 實時性要求，也就是說，實時操作系統(tǒng)注重的是個體表現(xiàn)，更準(zhǔn)確地講是個體最壞情況 的表現(xiàn)。

10、 基本功能 1. 基于參考硬件平臺，建立硬件抽象層，完成基本硬件初始化，建立時鐘中斷； 2. 在硬件抽象層基礎(chǔ)上，建立多任務(wù)操作系統(tǒng)環(huán)境； 3. 任務(wù)調(diào)度采用同級時間片輪詢機制； 4. 實現(xiàn)任務(wù)間基本通訊機制：互斥信號量(共享內(nèi)存)； 5. 實現(xiàn)基本的時鐘管理機制：任務(wù)睡眠阻塞； 6. 實現(xiàn)一個RS232串口驅(qū)動?；诖隍?qū)動實現(xiàn)一個命令行Shell (用一個獨立的任 務(wù)實現(xiàn))，可在超級終端顯示信息和執(zhí)行命令。 擴展功能 7. 任務(wù)區(qū)分優(yōu)先級，在同級輪詢調(diào)度基礎(chǔ)上添加優(yōu)先級調(diào)度機制； 8. 不同優(yōu)先級任務(wù)之間實現(xiàn)搶占調(diào)度； 9. 在搶占調(diào)度的基礎(chǔ)上實現(xiàn)優(yōu)先級逆轉(zhuǎn)保護，避免

11、邏輯死鎖問題； 10. 將代碼移植到另一個硬件平臺上運行，驗證代碼移植性。 設(shè)計要求 1. 參考硬件平臺為：周立功EasyArm2138。實際上，也可用其他LPC系列CPU和實驗 板，只要CPU有足夠的RAM、Flash存儲器和一個串口擴展就可以了。但與LPC2138 區(qū)別越小越好，最終的驗證都統(tǒng)一在LPC2138上進行。 2. 硬件抽象層的接口遵循uc/OS的接口規(guī)范。這樣現(xiàn)存的大量的uC/OS硬件抽象層可 為新操作系統(tǒng)提供服務(wù)，減少移植工作量。硬件抽象層可以直接借用uC/OS的代碼， 但最好自己實現(xiàn)，只是接口兼容。 3. 操作系統(tǒng)的調(diào)用采用函數(shù)調(diào)用方式，不用中斷陷入方式； 4.

12、 將各任務(wù)棧獨立，作為任務(wù)的私有存儲區(qū)； 5. 同時支持任務(wù)數(shù)不小于255 個?？臻e任務(wù)占用編號0。 6. 同級任務(wù)的輪詢時間片大小可以調(diào)節(jié)，單位為10毫秒（稱為tick）。 7. 串口接口參數(shù)：波特率9600， 8位數(shù)據(jù)， 1位停止，無硬件流控制。 8. 任務(wù)優(yōu)先級不小于255級，最高優(yōu)先級為0，最低優(yōu)先級為255?？臻e任務(wù)優(yōu)先級 為 255。 9. 操作系統(tǒng)的應(yīng)用接口的應(yīng)遵循題目的規(guī)范，見后面的描述。 10. 對于代碼移植性驗證，參賽者可自行選擇硬件平臺。該硬件平臺與LPC2138或ARM 之間的區(qū)別越大越好。 2 ?運行環(huán)境 硬件平臺采用的是EasyARM2138開發(fā)板，

13、它是周立功公司設(shè)計的EasyARM系列 開發(fā)套件之一。 軟件平臺采用了 Keil開發(fā)環(huán)境和J link。 開發(fā)語言C語言、匯編語言。 3?條件與限制 硬件平臺采用的是EasyARM2138開發(fā)板，它是周立功公司設(shè)計的EasyARM系列開發(fā) 套件之一。 LPC2138具有32kB的片內(nèi)靜態(tài)RAM和512kB的片內(nèi)Fash程序存儲器，支持JTAG 仿真調(diào)試、ISP編程等功能，EasyARM2138開發(fā)板上還提供了一些鍵盤、ED、蜂鳴器等 常用功能部件，還具有RS232接口電路、I2C存儲器電路。另外，靈活的跳線組合（開 發(fā)板內(nèi)使用的所有I/O均可斷開連接），還有用戶I/O接口，極大地方便

14、了用戶進行 32位ARM嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)實驗。 開發(fā)的小型嵌入式操作系統(tǒng)，代碼量不是很大，對于擁有32kB的片內(nèi)靜態(tài)RAM和 512kB的片內(nèi)Flash程序存儲器的PC2138來說是應(yīng)該足夠,再加上開發(fā)板還支持JTAG 仿真測試，ISP編程，這樣使得開發(fā)效率大幅度提高。另外開發(fā)板上還提供了一些鍵 盤、LED、蜂鳴器等常用功能部件，還具有RS232接口電路、I2C存儲器電路。這樣更 有利于通過小的試驗才測試一下程序的正確性。 軟件平臺采用了 Keil 開發(fā)環(huán)境和 Jlink。 Keil是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā) 系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在

15、功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu) 勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用 C 來開發(fā)，體會更加深刻。 Keil 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。另外重要的一點， 只要看一下編譯后生成的匯編代碼， 就能體會到 Keil 生 成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開 發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。 JLink 支持所有 ARM7/ARM9 內(nèi)核芯片的仿真，支持 ADS,KEIL, IAR EWARM,Relview 等集成開發(fā)環(huán)境?操作方便、連接方便,是開發(fā)ARM最好最實用的開發(fā)工具。普通ARM 仿真器

16、限制2個FLASH斷點（包括Mul ti ice）,此款FLASH斷點無限制。 三．?dāng)?shù)據(jù)描述 1． 靜態(tài)數(shù)據(jù) 任務(wù)管理、控制管理和信號量。 2． 動態(tài)數(shù)據(jù)（包括輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)。） 輸入：用戶相關(guān)操作 輸出：根據(jù)操作產(chǎn)生不同的輸出 四．功能需求 1．功能劃分 基于LPC2138硬件平臺，建立硬件抽象層，在此基礎(chǔ)上建立時鐘中斷、實現(xiàn)多任務(wù)操作系 統(tǒng)環(huán)境，實現(xiàn)一個串口驅(qū)動，基于串口實現(xiàn)命令行 SHELL. 2．功能描述 1?基于LPC2138硬件平臺，建立硬件抽象層，完成基本硬件初始化，建立時鐘中斷； 2. 在硬件抽象層基礎(chǔ)上，建立多任務(wù)操作系統(tǒng)環(huán)境； 3. 任務(wù)調(diào)度采

17、用同級時間片輪詢機制； 4. 實現(xiàn)任務(wù)間基本通訊機制：互斥信號量（共享內(nèi)存）； 5. 實現(xiàn)基本的時鐘管理機制：任務(wù)睡眠阻塞； 6. 實現(xiàn)一個RS232串口驅(qū)動?；诖隍?qū)動實現(xiàn)一個命令行Shell（用一個獨立的任務(wù)實現(xiàn)）, 可在超級終端顯示信息和執(zhí)行命令。 7?參考硬件平臺為：周立功EasyArm2138。實際上，也可用其他LPC系列CPU和實驗板，只 要CPU有足夠的RAM、Flash存儲器和一個串口擴展就可以了。但與LPC2138區(qū)別越小越 好，最終的驗證都統(tǒng)一在LPC2138上進行。 &硬件抽象層的接口遵循uc/OS的接口規(guī)范。這樣現(xiàn)存的大量的uC/OS硬件抽象層可為新操 作系

18、統(tǒng)提供服務(wù)，減少移植工作量。硬件抽象層可以直接借用uC/OS的代碼，但最好自己 實現(xiàn)，只是接口兼容。 9. 操作系統(tǒng)的調(diào)用采用函數(shù)調(diào)用方式，不用中斷陷入方式； 10. 將各任務(wù)棧獨立，作為任務(wù)的私有存儲區(qū)； 11. 同時支持任務(wù)數(shù)不小于255個?？臻e任務(wù)占用編號0。 12. 同級任務(wù)的輪詢時間片大小可以調(diào)節(jié)，單位為10毫秒（稱為tick）。 13. 串口接口參數(shù)：波特率9600， 8位數(shù)據(jù)， 1位停止，無硬件流控制。 14. 任務(wù)優(yōu)先級不小于255級，最高優(yōu)先級為0，最低優(yōu)先級為255?？臻e任務(wù)優(yōu)先級為255。 15. 操作系統(tǒng)的應(yīng)用接口的應(yīng)遵循題目的規(guī)范，見后面的描述。 16

19、. 對于代碼移植性驗證，參賽者可自行選擇硬件平臺。該硬件平臺與LPC2138或ARM之間 的區(qū)別越大越好。 五．性能需求 1．時間特性（如響應(yīng)時間、更新處理時間、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化與傳輸時間、運行時間等。） 由于所開發(fā)軟件為嵌入式實時操作系統(tǒng)，故要求本系統(tǒng)能及時對所請求的任務(wù)作出快 速、高效的處理，并實現(xiàn)多任務(wù)的實時調(diào)度。 2．適應(yīng)性（在操作方式運行環(huán)境與其他軟件的接口以及開發(fā)計劃等發(fā)生變化時，應(yīng)具有 的適應(yīng)能力。） 軟件要求具有良好的適應(yīng)能力，能在不同的PC機上運行，不會因為所搭建環(huán)境的改變 而影響工作效率。 六．運行需求 1．用戶界面（如屏幕格式、報表格式、菜單格式、輸入輸出時間等

20、。） 務(wù)必做到簡潔易懂，適合不同層次人員的需求。 * 歡迎jj^AMyRTOS的Shell界面 * 團隊:E-f anciers小組 *She11 by E-fanciers 2009 * ?使用” h已丄曠命令來提示你進行操作 * 上mg■抿告■: E-fancietrslj 163 .ucini 卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞卞 ti 顯齊所有任務(wù)信息：名稱”扁號. td n 顯蘇備號注王務(wù)的詳細(xì)信恵：調(diào)度狀帆睡眠時間「優(yōu)先皺扮配棧衣嘰已用棧衣:小「調(diào)席眈數(shù)心U占用率警 空n 掛

21、起備號ff任務(wù)「握出調(diào)度. 匸r n 恢復(fù)扁號宜任務(wù)的運行. kill n 刪除扁號fi任務(wù).. 尹 顯蘇所有信號屋的漳細(xì)信息倫號朋憩占用任務(wù)輪號. 2?硬件接口 遵循uc/OS的底層接口規(guī)范，可參考代碼文件OS_CPU.H, OS_CPU_A.C, OS_CPU_A.S。 3?軟件接口 第一部分： /*初始化操作系統(tǒng)，建立多任務(wù)環(huán)境. 該函數(shù)調(diào)用后，其他系統(tǒng)調(diào)用則可用*/ /*返回: 0: 成功, -1: 失敗. 后面返回?zé)o說明則同*/ int taskInit（void）; /*創(chuàng)建一個任務(wù)*/ /*返回: 返回任務(wù)編號 tid, >0: 成功, 其他: 失敗.*/

22、/*name: 任務(wù)名稱, entryPtr : 任務(wù)函數(shù)入口, stack_size: 任務(wù)棧大小, priority: 任 務(wù)優(yōu)先級*/ int taskCreate(char *name, void *entryPtr, int stack_size, int priority); /*啟動一個任務(wù), 讓 taskCreat 創(chuàng)建的任務(wù)參加調(diào)度*/ /*tid: 任務(wù)編號, 由 taskCreate 返回*/ int taskStart(unsigned char tid); /*獲取和設(shè)置任務(wù)優(yōu)先級, 用于動態(tài)調(diào)整*/ int taskPriorityGet(unsigne

23、d char tid); int taskPrioritySet(unsigned char tid, int newPriority); /*將任務(wù)掛起, 該任務(wù)退出調(diào)度*/ int taskSuspend(unsigned char tid); /*將任務(wù)刪除 該任務(wù)退出調(diào)度且回收任務(wù)分配的資源*/ int taskDelete(unsigned char tid); /*互斥信號量創(chuàng)建, 返回信號量標(biāo)識 sid, <0: 失敗*/ int semCreate(void); /*互斥信號量獲取和釋放*/ int semTake(int sid); int semGive

24、(int sid); /*任務(wù)睡眠(非忙等)，由任務(wù)自己調(diào)用，主動阻塞一段時間.時間單位為tick,即10毫秒 */ int taskSleep(int ticks); 第二部分：Shell命令 名稱 功能 備注 help 為所有的命令提供幫助 ti 顯示所有任務(wù)信息：名稱，編號 td n 顯示編號n任務(wù)的詳細(xì)信息： 調(diào)度狀態(tài)，睡眠時間，優(yōu)先級，分配棧大小，已用棧 大小， 調(diào)度次數(shù)，CPU占用比率，…… ts n 掛起編號n任務(wù)，退出調(diào)度 tr n 恢復(fù)編號n任務(wù)的運仃 si 顯示所有信號量的詳細(xì)信息：編號，狀態(tài)，占用任務(wù) 編號 其他 4．故障處理 軟件設(shè)置了相應(yīng)的出錯處理機制。 七．其他需求（如可使用性、安全保密、可維護性、可移植性等。） 本軟件具有很高的可移植性與可維護性。開發(fā)過程采用版本控制，易于管理，便于軟件升級 使用方便，不僅僅專業(yè)人士可操作該軟件，普通用戶也可快速學(xué)會熟練的操作該軟件。