一種基于軟件復(fù)用的嵌入式操作系統(tǒng)的定制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于軟件復(fù)用的嵌入式操作系統(tǒng)的定制方法，以抽象的操作系統(tǒng)模塊作為操作系統(tǒng)配置的基本單位，構(gòu)造了嵌入式操作系統(tǒng)定制過程模型，并采用所述定制過程模型，實現(xiàn)了一個嵌入式Linux的配置剪裁器，作為一個工具集成到基于嵌入式Linux的PDA手機開發(fā)平臺中。本發(fā)明的價值在于，嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)配置差別較大，大部分外設(shè)驅(qū)動軟件也沒有標(biāo)準(zhǔn)化，這就要求在開發(fā)環(huán)境中對操作系統(tǒng)進行剪裁和擴展，使之和應(yīng)用程序綁定在一起生成一個可運行在目標(biāo)環(huán)境下的高效應(yīng)用系統(tǒng)。這是降低系統(tǒng)硬件成本，減少系統(tǒng)資源消耗，提高系統(tǒng)靈活性的關(guān)鍵。
【專利說明】一種基于軟件復(fù)用的嵌入式操作系統(tǒng)的定制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計算機嵌入式系統(tǒng)開發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種基于軟件復(fù)用的嵌入式操作系統(tǒng)的定制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]嵌入式系統(tǒng)開發(fā)已經(jīng)成為計算機工業(yè)最熱門的領(lǐng)域之一，其應(yīng)用滲透到信息家電、工業(yè)控制、通信與電子設(shè)備、人工智能設(shè)備等諸多領(lǐng)域。嵌入式操作系統(tǒng)的引入大大提高了嵌入式系統(tǒng)的功能，方便了嵌入式應(yīng)用軟件的設(shè)計，但同時也占用了寶貴的嵌入式資源。嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)配置差別較大，大部分外設(shè)驅(qū)動軟件也沒有標(biāo)準(zhǔn)化，這就要求在開發(fā)環(huán)境中對操作系統(tǒng)進行剪裁和擴展，使之和應(yīng)用程序綁定在一起生成一個可運行在目標(biāo)環(huán)境下的高效應(yīng)用系統(tǒng)。這是降低系統(tǒng)硬件成本，減少系統(tǒng)資源消耗，提高系統(tǒng)靈活性的關(guān)鍵。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:本發(fā)明以抽象的操作系統(tǒng)模塊作為操作系統(tǒng)配置的基本單位，構(gòu)造了嵌入式操作系統(tǒng)定制過程模型，實現(xiàn)了一個嵌入式Linux的配置剪裁器，并作為一個工具集成到基于嵌入式Linux的PDA手機開發(fā)平臺中。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種基于軟件復(fù)用的嵌入式操作系統(tǒng)的定制方法，以抽象的操作系統(tǒng)模塊作為操作系統(tǒng)配置的基本單位，構(gòu)造了嵌入式操作系統(tǒng)定制過程模型，并采用所述定制過程模型，實現(xiàn)了一個嵌入式Linux的配置剪裁器，作為一個工具集成到基于嵌入式Linux的PDA手機開發(fā)平臺中。
[0005]所述抽象的操作系統(tǒng)模塊，是對不同操作系統(tǒng)的物理模塊進行功能抽象，使之對應(yīng)于定制過程模型所用邏輯模塊，從而在邏輯上對不同的操作系統(tǒng)物理模塊保持透明，映射為對應(yīng)于不同操作系統(tǒng)的實體信息。這是實現(xiàn)操作系統(tǒng)定制通用性的前提。對于具體的操作系統(tǒng)模塊實體，首先經(jīng)過模塊抽象，封裝成對應(yīng)用可見的操作系統(tǒng)抽象模塊。
[0006]抽象模塊以模塊屬性文件的形式存放在構(gòu)件庫，供配置選用。
[0007]所述抽象的操作系統(tǒng)模塊，包含兩個屬性:1)抽象出來的模塊名，根據(jù)此模塊名，應(yīng)用開發(fā)人員能夠知道此操作系統(tǒng)模塊具有的基本功能；2)模塊層次，隸屬于不同層次的模塊具有不同的模塊粒度。一般而言，越靠近底層的模塊，粒度越細。
[0008]所述定制過程模型以模塊抽象關(guān)系為基礎(chǔ)，包括操作系統(tǒng)抽象層和操作系統(tǒng)適配層，其中操作系統(tǒng)抽象層包括各抽象模塊，操作系統(tǒng)適配層包括模塊解析和特定操作系統(tǒng)映射，其中，模塊解析和模塊配置過程相反，模塊配置是從最底層開始，逐層構(gòu)建出高層模塊；而模塊解析則從最上層開始，層層向下，直到尋找到最下層的映射關(guān)系，同時構(gòu)造出對應(yīng)的關(guān)系圖；基于對模塊的封裝，每層模塊只關(guān)心和它緊密聯(lián)系的下層模塊的映射關(guān)系，即它是和下層的模塊組合而成的，為此，在配置生成每一個模塊時，將它和下層的映射關(guān)系保存在構(gòu)件庫中； 所述特定操作系統(tǒng)映射及配置文件生成:在關(guān)系圖中，把原子級模塊對應(yīng)的結(jié)點映射到不同的操作系統(tǒng)實體，再根據(jù)不同編譯器鏈接器能識別的規(guī)則，生成不同的makefile文件、config文件和資源文件，這些配置文件的生成標(biāo)志著操作系統(tǒng)定制過程的完成。
[0009]所述配置剪裁器使用構(gòu)件庫管理器作為其可選抽象模塊的容器，而其輸出的配置文件則提供給開發(fā)平臺項目管理器，由后者提交給編譯器和鏈接器進行操作系統(tǒng)生成，三個工具與操作系統(tǒng)定制過程相關(guān)的功能如下:
1)配置剪裁器:提供瀏覽模塊、配置模塊、定制OS等功能；
2)構(gòu)件庫管理器:為配置剪裁器中對模塊的層次解析和操作系統(tǒng)映射提供支持；
3)項目管理器:管理應(yīng)用程序的開發(fā)，包括向配置剪裁器提供應(yīng)用開發(fā)者編制的應(yīng)用程序的源文件路徑信息，以便生成Makefile文件。
[0010]所述配置剪裁器工作步驟說明如下:
(1)按照用戶選擇的應(yīng)用級模塊生成中間文件并將其路徑保存在構(gòu)件庫管理器中；
(2)當(dāng)項目管理器提出獲取操作系統(tǒng)配置文件的請求時，查找構(gòu)件庫，得到保存的中間文件路徑，根據(jù)此路徑和文件名，打開文件進行解析，獲得其所包含的應(yīng)用級模塊的個數(shù)和模塊名，生成關(guān)系圖的框架；
(3)對于關(guān)系圖中的每一個應(yīng)用級模塊，查找構(gòu)件庫，得到其屬性文件名和路徑，解析文件得到對應(yīng)的功能級模塊，將功能級模塊和對應(yīng)拓撲關(guān)系添加到關(guān)系圖中；
(4)以此類推，直到找到對應(yīng)的原子級模塊，最終生成一個完整的關(guān)系圖；
(5)最后，根據(jù)關(guān)系圖查找構(gòu)件庫，把原子級模塊映射到定制的操作系統(tǒng)實體上，系統(tǒng)利用Linux自帶配置系統(tǒng),通過修改Linux的源碼系統(tǒng)中已有的Makefile和kconfig文件，來編譯內(nèi)核和其他操作系統(tǒng)組件，生成用戶定制的操作系統(tǒng)，原子級構(gòu)件對應(yīng)于特定操作系統(tǒng)的實體信息就是kconfig文件中需添加的配置項。
[0011]本發(fā)明有益效果:嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)配置差別較大，大部分外設(shè)驅(qū)動軟件也沒有標(biāo)準(zhǔn)化，這就要求在開發(fā)環(huán)境中對操作系統(tǒng)進行剪裁和擴展，使之和應(yīng)用程序綁定在一起生成一個可運行在目標(biāo)環(huán)境下的高效應(yīng)用系統(tǒng)，這是降低系統(tǒng)硬件成本，減少系統(tǒng)資源消耗，提高系統(tǒng)靈活性的關(guān)鍵。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明模塊的抽象關(guān)系圖；
圖2為本發(fā)明定制過程模型示意圖；
圖3為本發(fā)明模塊分層組織形式示意圖；
圖4為本發(fā)明操作系統(tǒng)定制流程示意圖。

【具體實施方式】
[0013]下面根據(jù)說明書附圖，通過【具體實施方式】，對本發(fā)明進一步說明:
一種基于軟件復(fù)用的嵌入式操作系統(tǒng)的定制方法，以抽象的操作系統(tǒng)模塊作為操作系統(tǒng)配置的基本單位，構(gòu)造了嵌入式操作系統(tǒng)定制過程模型，并采用所述定制過程模型，實現(xiàn)了一個嵌入式Linux的配置剪裁器，作為一個工具集成到基于嵌入式Linux的PDA手機開發(fā)平臺中。
[0014]所述抽象的操作系統(tǒng)模塊，是對不同操作系統(tǒng)的物理模塊進行功能抽象，使之對應(yīng)于定制過程模型所用邏輯模塊，從而在邏輯上對不同的操作系統(tǒng)物理模塊保持透明，映射為對應(yīng)于不同操作系統(tǒng)的實體信息。這是實現(xiàn)操作系統(tǒng)定制通用性的前提。對于具體的操作系統(tǒng)模塊實體，首先經(jīng)過模塊抽象，封裝成對應(yīng)用可見的操作系統(tǒng)抽象模塊。
[0015]抽象模塊以模塊屬性文件的形式存放在構(gòu)件庫，供配置選用。
[0016]如圖1所示，所述抽象的操作系統(tǒng)模塊，包含兩個屬性:1)抽象出來的模塊名，根據(jù)此模塊名，應(yīng)用開發(fā)人員能夠知道此操作系統(tǒng)模塊具有的基本功能；2)模塊層次，隸屬于不同層次的模塊具有不同的模塊粒度。一般而言，越靠近底層的模塊，粒度越細。
[0017]如圖2所示，所述定制過程模型以模塊抽象關(guān)系為基礎(chǔ)，包括操作系統(tǒng)抽象層和操作系統(tǒng)適配層，其中操作系統(tǒng)抽象層包括各抽象模塊，操作系統(tǒng)適配層包括模塊解析和特定操作系統(tǒng)映射，其中，模塊解析和模塊配置過程相反，模塊配置是從最底層開始，逐層構(gòu)建出高層模塊；而模塊解析則從最上層開始，層層向下，直到尋找到最下層的映射關(guān)系，同時構(gòu)造出對應(yīng)的關(guān)系圖；基于對模塊的封裝，每層模塊只關(guān)心和它緊密聯(lián)系的下層模塊的映射關(guān)系，即它是和下層的模塊組合而成的，為此，在配置生成每一個模塊時，將它和下層的映射關(guān)系保存在構(gòu)件庫中；
抽象模塊的組織形式:依據(jù)模塊的抽象關(guān)系在模塊容器構(gòu)件庫中將抽象模塊組織分為若干層次，如圖3所示，若干個下層模塊通過不同的組合封裝出上層模塊，形成不同的模塊粒度和級別。
[0018]所述定制過程模型的定制流程，如圖4所示，用戶只選擇模型的輸入，包括所定制的操作系統(tǒng)類型和操作系統(tǒng)抽象模塊。
[0019]所述特定操作系統(tǒng)映射及配置文件生成:在關(guān)系圖中，把原子級模塊對應(yīng)的結(jié)點映射到不同的操作系統(tǒng)實體，再根據(jù)不同編譯器鏈接器能識別的規(guī)則，生成不同的makefile文件、config文件和資源文件，這些配置文件的生成標(biāo)志著操作系統(tǒng)定制過程的完成。
[0020]所述配置剪裁器使用構(gòu)件庫管理器作為其可選抽象模塊的容器，而其輸出的配置文件則提供給開發(fā)平臺項目管理器，由后者提交給編譯器和鏈接器進行操作系統(tǒng)生成，三個工具與操作系統(tǒng)定制過程相關(guān)的功能如下:
1)配置剪裁器:提供瀏覽模塊、配置模塊、定制OS等功能；
2)構(gòu)件庫管理器:為配置剪裁器中對模塊的層次解析和操作系統(tǒng)映射提供支持；
3)項目管理器:管理應(yīng)用程序的開發(fā)，包括向配置剪裁器提供應(yīng)用開發(fā)者編制的應(yīng)用程序的源文件路徑信息，以便生成Makefile文件。
[0021]所述配置剪裁器工作步驟說明如下:
(1)按照用戶選擇的應(yīng)用級模塊生成中間文件并將其路徑保存在構(gòu)件庫管理器中；
(2)當(dāng)項目管理器提出獲取操作系統(tǒng)配置文件的請求時，查找構(gòu)件庫，得到保存的中間文件路徑，根據(jù)此路徑和文件名，打開文件進行解析，獲得其所包含的應(yīng)用級模塊的個數(shù)和模塊名，生成關(guān)系圖的框架；
(3)對于關(guān)系圖中的每一個應(yīng)用級模塊，查找構(gòu)件庫，得到其屬性文件名和路徑，解析文件得到對應(yīng)的功能級模塊，將功能級模塊和對應(yīng)拓撲關(guān)系添加到關(guān)系圖中；
(4)以此類推，直到找到對應(yīng)的原子級模塊，最終生成一個完整的關(guān)系圖；
(5)最后，根據(jù)關(guān)系圖查找構(gòu)件庫，把原子級模塊映射到定制的操作系統(tǒng)實體上，系統(tǒng)利用Linux自帶配置系統(tǒng),通過修改Linux的源碼系統(tǒng)中已有的Makefile和kconfig文件，來編譯內(nèi)核和其他操作系統(tǒng)組件，生成用戶定制的操作系統(tǒng)，原子級構(gòu)件對應(yīng)于特定操作系統(tǒng)的實體信息就是kconfig文件中需添加的配置項。
【權(quán)利要求】
1.一種基于軟件復(fù)用的嵌入式操作系統(tǒng)的定制方法，其特征在于:以抽象的操作系統(tǒng)模塊作為操作系統(tǒng)配置的基本單位，構(gòu)造了嵌入式操作系統(tǒng)定制過程模型，并采用所述定制過程模型，實現(xiàn)了一個嵌入式Linux的配置剪裁器，作為一個工具集成到基于嵌入式Linux的PDA手機開發(fā)平臺中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于軟件復(fù)用的嵌入式操作系統(tǒng)的定制方法，其特征在于:所述抽象的操作系統(tǒng)模塊，是對不同操作系統(tǒng)的物理模塊進行功能抽象，使之對應(yīng)于定制過程模型所用邏輯模塊，從而在邏輯上對不同的操作系統(tǒng)物理模塊保持透明，映射為對應(yīng)于不同操作系統(tǒng)的實體信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于軟件復(fù)用的嵌入式操作系統(tǒng)的定制方法，其特征在于，所述抽象的操作系統(tǒng)模塊，包含兩個屬性:1)抽象出來的模塊名，根據(jù)此模塊名，應(yīng)用開發(fā)人員能夠知道此操作系統(tǒng)模塊具有的基本功能；2)模塊層次，隸屬于不同層次的模塊具有不同的模塊粒度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于軟件復(fù)用的嵌入式操作系統(tǒng)的定制方法，其特征在于:所述定制過程模型以模塊抽象關(guān)系為基礎(chǔ)，包括操作系統(tǒng)抽象層和操作系統(tǒng)適配層，其中操作系統(tǒng)抽象層包括各抽象模塊，操作系統(tǒng)適配層包括模塊解析和特定操作系統(tǒng)映射，其中，模塊解析從最上層開始，層層向下，直到尋找到最下層的映射關(guān)系，同時構(gòu)造出對應(yīng)的關(guān)系圖；基于對模塊的封裝，每層模塊只關(guān)心和它緊密聯(lián)系的下層模塊的映射關(guān)系，即它是和下層的模塊組合而成的，為此，在配置生成每一個模塊時，將它和下層的映射關(guān)系保存在構(gòu)件庫中； 所述特定操作系統(tǒng)映射及配置文件生成:在關(guān)系圖中，把原子級模塊對應(yīng)的結(jié)點映射到不同的操作系統(tǒng)實體，再根據(jù)不同編譯器鏈接器能識別的規(guī)則，生成不同的makefile文件、config文件和資源文件，這些配置文件的生成標(biāo)志著操作系統(tǒng)定制過程的完成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于軟件復(fù)用的嵌入式操作系統(tǒng)的定制方法，其特征在于:所述配置剪裁器使用構(gòu)件庫管理器作為其可選抽象模塊的容器，而其輸出的配置文件則提供給開發(fā)平臺項目管理器，由后者提交給編譯器和鏈接器進行操作系統(tǒng)生成，三個工具與操作系統(tǒng)定制過程相關(guān)的功能如下: 1)配置剪裁器:提供瀏覽模塊、配置模塊、定制OS功能； 2)構(gòu)件庫管理器:為配置剪裁器中對模塊的層次解析和操作系統(tǒng)映射提供支持； 3)項目管理器:管理應(yīng)用程序的開發(fā)，包括向配置剪裁器提供應(yīng)用開發(fā)者編制的應(yīng)用程序的源文件路徑信息，以便生成Makefile文件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于軟件復(fù)用的嵌入式操作系統(tǒng)的定制方法，其特征在于，所述配置剪裁器工作步驟說明如下: 1)按照用戶選擇的應(yīng)用級模塊生成中間文件并將其路徑保存在構(gòu)件庫管理器中； 2)當(dāng)項目管理器提出獲取操作系統(tǒng)配置文件的請求時，查找構(gòu)件庫，得到保存的中間文件路徑，根據(jù)此路徑和文件名，打開文件進行解析，獲得其所包含的應(yīng)用級模塊的個數(shù)和模塊名，生成關(guān)系圖的框架； 3)對于關(guān)系圖中的每一個應(yīng)用級模塊，查找構(gòu)件庫，得到其屬性文件名和路徑，解析文件得到對應(yīng)的功能級模塊，將功能級模塊和對應(yīng)拓撲關(guān)系添加到關(guān)系圖中； 4)以此類推，直到找到對應(yīng)的原子級模塊，最終生成一個完整的關(guān)系圖； 5)最后，根據(jù)關(guān)系圖查找構(gòu)件庫，把原子級模塊映射到定制的操作系統(tǒng)實體上，系統(tǒng)利用Linux自帶配置系統(tǒng),通過修改Linux的源碼系統(tǒng)中已有的Makefile和kconfig文件，來編譯內(nèi)核和其他操作系統(tǒng)組件，生成用戶定制的操作系統(tǒng)，原子級構(gòu)件對應(yīng)于特定操作系統(tǒng)的實體信息就是kconfig文件中需添加的配置項。
【文檔編號】G06F9/44GK104199674SQ201410487717
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】方雪靜, 胥榕 申請人:浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司