2023年基于嵌入式计算机硬件抽象层与操作系统接口研究.docx

基于嵌入式计算机硬件抽象层与操作系统接口研究 本文通过对计算机硬件抽象层以及计算机操作系统接口进行研究，以提高嵌入式计算机硬件兼容性为主要目的，对计算机软件重用性以及移植性进行探索，提出了实现计算机抽象层具体操作方法，在验证隔离机制过程中，证明了硬件抽象层具有提高嵌入式计算机兼容性的作用。 【关键词】嵌入式计算机 硬件抽象层 操作系统接口 隔离机制 1 研究背景 嵌入式计算机的系统与设备具有很长的生命周期，在其漫长服役过程之中，嵌入式计算机期间一旦出现故障需要更换，常会碰到所需元件停产或断档情况，只能将其他类似器件作为替代品，而器件更换又将付出验证与确认的重大代价。所以，如何将通过检验的软件不加修改的运行在新硬件上，是当前急需解决的重要问题。 2 软件结构模型 软件结构模型如图1所示，硬件抽象层会对底层硬件信息进行封装，并为上层软件提供低级别资源抽象访问权限，在此根底上，硬件抽象层能对操作系统进行逻辑上与空间上的别离，硬件抽象层与操作系统均具有独立编译能力，且能生成完全不同的映像。这种结构优点在于：CPU核心体系不会轻易发生改变，所改变的仅有硬件接口与外围芯片，重要的操作系统和应用程序均可保存原貌，无须重新安装生成。而该结构缺点也极为明显：硬件抽象层与操作系统以及应用映像通过空间别离，无法直接进行接口互访，需通过机制完成转化，方能进行接口互访。 3 硬件抽象层结构模型 具体功能有以下几点： 〔1〕系统引导。完成相关数据初始化后启动用户配置映像； 〔2〕映像管理。硬件抽象层具有固化管理映像、擦除管理映像、加载管理映像等功能，该映像管理模块能通过设备驱动直接进行储存设备访问； 〔3〕硬件抽象层具有驱动所有体系结构设备与芯片的核心作用，设备驱动能为操作系统提供相应配置方式； 〔4〕硬件抽象层通过调试代理模块，能够对软件进行加载与调试，调试代理目的在于连通设备驱动与主机端之间的通信，并对相关函数进行映像操作 4 隔离机制 当前而言，国内自主版权操作系统鲜有能够完全满足图1软件模型的系统存在，这是因为该模型实际上是立项模型。而本文将采用VxWorks操作系统对硬件抽象层与操作系统隔离机制进行研究。作为嵌入式操作系统应用最广泛的系统，VxWorks经改造后如图2所示。Wind内核只会通过操作系统层函数库对接口函数进行选择，再通过系统层函数库函数访问硬件抽象层中经过改造的BSP函数，从而实现隔离机制。 5 实验 VxWorks操作系统经硬件草香曾与操作系统接口引入后，被分为两个局部：一局部是硬件抽象层如案件；另一局部那么是通用操作系统。软件测试包括时标计算，硬件测试那么是通过读取软件在执行过程中所产生的硬件波形，计算其执行时间。软件测试较硬件测试更为简便，但精度不如硬件测试准确；硬件测试在精度上优于软件测试，但测试过程太过复杂。本文测试对象为系统初始化时间、中断响应时间和异常响应时间，系统初始化时间精度要求较低，因此采用软件测试法，其他两项数据采用硬件测试法。 6 结束语 本文基于予嵌入式计算机根本特点与工作要求，将硬件抽象化，最后通过相对应接口，完成硬件和操作系统之间隔离。VxWorks操作系统改造后，对隔离机制验证，帮助嵌入式计算机硬件抽象层和操作系统接口研究工作提供了可靠经验。 参考文献 [1]王彦刚，吕遵明，万留进等.基于SCA标准的硬件抽象层应用程序接口分析[J].计算机应用，2023，〔z2〕：219-223. [2]崔晓鹏，胡中豫，张豪等.SCA中CORBA与硬件抽象层技术研究[J].现代电子技术，2023，34〔6〕：32-35. 作者单位 江苏自动化研究所 江苏省连云港市 222061