面向CPS節(jié)點操作系統(tǒng)的模塊加載方法的研究與設(shè)計.pdf

1、CPS(信息物理融合系統(tǒng))是隨著計算技術(shù)，控制技術(shù)等迅速發(fā)展起來的新一代系統(tǒng)，它是建立在嵌入式計算，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的，具有廣泛的應(yīng)用前景。CPS系統(tǒng)已經(jīng)成為很多國家和高校的研究熱點，其中CPS節(jié)點操作系統(tǒng)是研究的一個重要方向。在傳感器節(jié)點工作的過程中，有時需要對操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序進(jìn)行替換或者更新，因此研究并設(shè)計滿足節(jié)點操作系統(tǒng)需求的模塊加載方法，是構(gòu)建節(jié)點操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
　　本文在參考了大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，對無線傳感器網(wǎng)

2、絡(luò)進(jìn)行了詳細(xì)分析，并且基于CPS節(jié)點操作系統(tǒng)的需求，提出了節(jié)點操作系統(tǒng)的模塊加載方法的研究目標(biāo)為:實時性、可靠性、可擴(kuò)展性、靈活性。為了提高靈活性和可擴(kuò)展性等，本文設(shè)計了可加載模塊和動態(tài)鏈接方法，結(jié)合CPS節(jié)點操作系統(tǒng)的特點，將應(yīng)用程序編譯成可加載模塊，并且在加載時進(jìn)行動態(tài)鏈接，以便靈活、高效地進(jìn)行模塊加載。
　　本文首先深入分析了典型的模塊加載方法，在此基礎(chǔ)上對可加載模塊，模塊加載技術(shù)和模塊間通信方法進(jìn)行了深入地研究。其次，在分

3、析了標(biāo)準(zhǔn)ELF文件格式的基礎(chǔ)上，設(shè)計了壓縮ELF—CELF文件格式，在CELF中對ELF數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓縮，對符號表、重定位表等進(jìn)行精簡，并刪除一些無用的節(jié);需要加載的模塊都要編譯成CELF文件格式。再次，對模塊的動態(tài)鏈接和模塊間通信進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計，動態(tài)鏈接保證了操作系統(tǒng)的靈活性;在模塊加載完成后，通過模塊與內(nèi)核之間的通信，模塊與模塊之間的通信保證了各個模塊之間的協(xié)調(diào)工作，進(jìn)而保證操作系統(tǒng)的正常工作，以及操作系統(tǒng)的可靠性。最后，通過理論分