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嵌入式系统软件开发是目前信息技术领域极具前景的发展方向之一,嵌入式实时操作系统是其核心。由于嵌入式系统在功能、价格等方面的千差万别,寻找合适的商业通用RTOS或自主开发适合本企业的RTOS已成为首要的基础的工作。本论文基于这一背景,以成熟的开源微内核μC/OS-Ⅱ为蓝本,对RTOS中常见的构件如文件系统、TCP/IP协议栈,利用工业标准级建模语言UML,从设计重用角度,对其进行详细分析,总结出RTOS的一般设计方法。最后基于论文所提炼的设计方法,自主开发完成了基于X86平台的可用于教学实践的实时微型多任务操作系统RTSCell。本文的主要工作如下: 1) 分析了UML的扩展部分即实时UML。从嵌入式实时系统主要特征如行为、时间和结构等出发,详细说明UML如何满足实时嵌入式系统建模需要。并引入了模型驱动设计方法(MDA)和Rhapsody建模工具。 2) 以μC/OS-Ⅱ内核为设计参考,采用设计模式思想和UML分析了微内核设计。包括组成内核的构件划分、任务管理、任务间通信机制、内存管理、中断管理、时间管理。抽象提炼出微内核的一般设计方法。 3) 引入嵌入式文件系统,结合当前的主流应用进行了需求说明,随后进行了详细的分析和设计。重点讨论了基于UML的FAT格式的文件系统的设计与实现,并对核心函数实现进行了阐述。 4) 针对目前开源协议栈LwIP进行了详细分析,并利用UML描述了TCP协议实现。简述了x86平台移植要注意的事项。最后描述了兼容NE2000网络芯片的RTL8019AS的硬件特性和收发包流程,并设计了协议测试。 5) 综合上述工作基础,描述了RTSCell的开发背景和规划功能点。RTSCell开发工作基于ROPES方法、设计模式分析、UML建模。整套代码严格限制为1.44MB大小,即普通一张软盘范围,以符合嵌入式开发资源紧张要求。