[发明专利]一种创建基于多映像的多功能嵌入式系统的方法

说明书

本发明公开了一种创建基于多映像的多功能嵌入式系统的方法，其特征在于，允许使用在单片机的小型嵌入式硬件上常见的内存保护单元和基址‑长度式内存管理单元，允许应用程序模块的内存段数超过硬件直接支持的内存段数，如果应用程序的内存布局较为复杂，那么将将一部分内存段的描述符装入硬件寄存器中加以保护，使用app_mem_trie数据结构存储内存布局。本发明的优越效果是增加了系统的灵活性、安全性；在节省存储内存的同时允许确定性最坏执行时间的查询和修改，增加了系统的可预测性和实时性；最大限度地确保实时内存段的访问不会产生访存异常，保证了系统的可预测性和实时性，具有较强的实用价值和现实意义。

技术领域

本发明属于物联网与嵌入式系统领域技术领域，尤其涉及一种创建基于多映像的多功能嵌入式系统的方法。

背景技术

目前，嵌入式系统的功能越来越多样化，应用模块化加载的需求变得越来越普遍，对安全性和可靠性的要求也与日俱增。当前现有的的多功能嵌入式系统不能满足嵌入式系统模块化加载的需求且不能保障整个系统的安全性和可靠性。

目前，传统的现有的多功能嵌入式系统存在如下一些缺陷：

(1)缺乏内核态和用户态的隔离，操作系统和应用程序运行在同一个地址空间，一旦应用程序崩溃，操作系统的数据也有被破坏的可能。

(2)各个应用程序之间缺乏隔离，一旦其中一个应用程序发生故障，整个系统的可靠性均会被破坏。

(3)应用程序的信息安全性较差，一旦任何一个组件被攻破，都有可能导致整个系统的数据泄漏。

(4)应用程序部署繁琐，在传统嵌入式系统中，需要将整个系统编译成单独的一个映像，这损害了系统部署的灵活性并且加重了用户的映像组装负担。

(5)应用程序内存组织繁琐，在少部分支持内核态用户态以及应用间地址空间隔离的应用程序中，需要系统设计者明确指定每一个应用程序的各个保护域设置，由于每种硬件的支持的保护域数量以及限制都不一样，当应用所使用的保护域数量大于硬件所能提供的保护域时，为了缩减保护域数量，则需要手动调整应用程序的内存布局来合并一些保护域。

(6)难以进行动态内存分配，一旦进行动态内存分配，就有可能需要新的保护域，当硬件能够提供的保护域被用尽，新的内存就无法被应用程序访问。

(7)系统中可能具备多种具备不同具备访问延迟或带宽或持久性属性的内存，现有操作系统的接口难以指定分配的内存的属性，比如一个嵌入式系统可能同时具备SRAM，DRAM和FRAM的三种属性的内存，而应用程序希望指定分配其中一种存储器上的存储空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够克服上述技术问题的创建基于多映像的多功能嵌入式系统的方法，本发明所述方法包括以下步骤：

步骤1、创建一个操作系统模块映像，并烧写入系统存储器内，或者放在网络上的某个服务器内；所述操作系统模块映像sys_image包括但不限于引导文件、基本BSP、操作系统内核的二进制映像和设备树，存放操作系统模块映像的存储介质是连续的也能够是不连续的。

步骤2、创建一个或多个应用程序模块映像，并烧写入系统存储器内，或者放在网络上的某个服务器内，所述应用程序模块映像app_image包括但不限于应用程序二进制映像本身和应用程序的内存要求描述符app_mem_desc，存储应用程序模块映像的存储介质是连续的也能够是不连续的。

步骤3、在系统初始化阶段，先从系统存储器或者网络加载操作系统模块映像，并将操作系统模块映像做初始化，并且将系统设置到启动阶段。

步骤4、在系统启动阶段，操作系统模块映像从系统存储器或者网络加载各个应用程序模块映像，并分析app_mem_desc，加载一个应用程序模块映像的sys_load_app包括以下步骤：