阿尔法磁谱仪（AMS-02）实验是国际空间站（ISS）上的一个大型空间物理实验，其主要物理目标是探测来自于宇宙深处的反物质、暗物质以及宇宙射线。AMS-02慢控制系统完成探测器的事务管理、状态监测以及运行控制，它是保证探测器在空间稳定和可靠运行的关键。 本论文重点围绕系统主控计算机嵌入式操作系统的研制和CAN通信协议的设计，在满足AMS-02慢控制系统设计指标的基础上，对系统多任务处理和数据传输的实时性设计展开深入研究。论文研究工作基于AMS-02反物质研究系统（AIS）进行，经AIS测试和验证的软件目前已进入AMS-02发射前的系统集成。 论文主要研究成果如下： （1）建立了慢控制系统的层次化功能模型，采用分层分布式结构，将系统分为地面控制中心、探测器集中监控、子探测器分散监控和前端数据采集与控制四层结构。给出了集中监控层和子探测器分散监控层基于CAN总线的互连结构。采用商用数字式温度传感器，设计实现了AMS-02温度采集系统，给出了提高温度采集系统可靠性的方法。 （2）针对主控计算机多任务处理需求，基于COTS实时内核，设计实现了主控计算机嵌入式实时操作系统，给出了系统中断处理机制的设计，基于多级队列调度给出了系统基本调度器设计。 （3）针对主控计算机的混合实时任务调度问题，提出了一种采用两级调度扩展实时操作系统内核的方法。算法为每个应用程序预留一定的处理器资源，在应用程序内部，独立的采用速率单调算法调度各任务。采用有界延迟资源模型描述处理器资源划分。将网络运算分析方法引入资源预留系统的可调度性分析，给出了速率单调调度的可调度利用率上界，同时给出了一个基于任务运行参数的可调度性充分条件，基于该充分条件给出了系统资源分配参数的设计方法。 （4）在分层调度框架下，针对主控计算机的软实时应用，提出了一种基于反馈调度的实时性能优化算法。算法能够根据负载的动态变化自适应的优化处理器资源分配。采用模糊隶属度描述处理器利用率与任务截止期错失率控制目标，给出了一种基于预测控制的反馈调度控制器设计，预测控制的性能指标表示为控制目标的综合满意度，给出了基于分枝定界算法的优化求解算法，优化结果为使系统可调度能力满意程度达到最好的处理器利用率增量估计值。进而给出了一种贪婪的任务周期再分配算法。 （5）针对慢控制系统CAN通信的实时性要求，提出一种基于时间触发的CAN通信调度算法。算法采用集中调度策略，总线调度器周期性计算调度表，运行中按调度表在基本周期内进行消息调度。提出一种在基本周期内采用可延期服务器预留带宽为非周期消息服务的方法。给出了系统周期消息和非周期消息的可调度性测试条件。结合慢控制系统特定的应用功能场景，设计实现了一种基于主从式通信的高可靠的CAN应用层协议。给出了CAN标识符分配、总线冗余切换以及主控计算机冗余通信的详细设计。对慢控制系统CAN通信的实时性能和功能进行了系统测试。