CN112379867A - 一种基于模块化开发的嵌入式操作系统、方法及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电子产品固件开发技术领域，公开了一种基于模块化开发的嵌入式操作系统、方法及存储介质，模块化管理系统将各模块bin文件与系统bin文件进行整合，给各模块与系统内核分配存储器地址；提取各模块信息生成模块信息注册表，形成生产代码bin文件；模块化管理系统与系统内核进行通讯，发送模块安装信息、形成的所述生产代码bin文件；更新模块信息注册表、分配模块程序地址空间、写入程序，并启动各模块运行；卸载时，把模块注册信息从模块信息注册表中删除。本发明的基于模块化开发的嵌入式操作系统固件模块化组装简单，模块的耦合性为0，多人独立开发模块；且任务调度逻辑简单、资源需求较低。
Description
技术领域
本发明属于电子产品固件开发技术领域，尤其涉及一种基于模块化开发的嵌入式操作系统、方法及存储介质。
背景技术
目前，最接近的现有技术：现有电子产品固件开发系统主要有两种，一种是操作系统，一种是前后台系统；操作系统成本较高，而且实现APP的开发方式需用到动态加载、文件系统等，使得资源需求较多、系统成本增加很多，不利于低成本的电子产品。前后台系统成本低，但不利于快速开发和移植，功能模块不独立，每个产品的开发，都需要进行每个细节的测试。
综上所述，现有技术存在的问题是：现有电子产品固件开发系统无法兼顾成本与实用性，且逻辑复杂，资源需求高。
(2)现有电子产品固件开发系统不利于快速开发和移植，功能模块不独立，用于生产时，生产效率低。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于模块化开发的嵌入式操作系统、方法及存储介质。
本发明是这样实现的，一种基于模块化开发的嵌入式开发方法，所述基于模块化开发的嵌入式开发方法包括：
步骤一，生产用BIN文件生成：模块化管理系统将各模块bin文件与系统bin文件进行整合，给各模块与系统内核分配存储器地址；提取各模块信息生成模块信息注册表，形成生产代码bin文件；
所述将各模块bin文件与系统bin文件进行整合包括：
（1.1）创建一个大小的空白bin文件，所述空白bin文件的大小由偏移地址决定；
（1.2）获取各模块bin文件的主地址，并基于获取的主地址设置偏移量，将各模块的bin文件进行合并，得到初次合并的bin文件；
（1.3）将初次合并的bin文件添加到创建的空白bin文件中，得到二次合并bin文件；
（1.4）将系统bin文件放置于二次合并bin文件头上，填充二次合并bin头上的空白，即可得整合后的bin文件；
所述提取各模块信息生成模块信息注册表包括：
首先，获取各模块的信息，并对获取的相关信息进行存储；
其次，生成随机码并利用生成的随机码进行加密生成签名；
最后，将获取的信息以及生成的签名保存至目标文件中，即可得到相应注册表文件；
步骤二，模块安装、卸载、升级：模块化管理系统与系统内核进行通讯，发送模块安装信息以及形成的所述生产代码bin文件；更新模块信息注册表、分配模块程序地址空间、写入程序，并启动各模块运行；卸载时，结束各模块运行，再把模块注册信息从模块信息注册表中删除；
所述模块化管理系统与系统内核进行通讯，发送模块安装信息以及形成的所述生产代码bin文件包括：
（2.1）建立模块化系统访问系统内核的数据访问请求指令；
（2.2）获取模块化管理系统的信息，生成模块化管理系统对应的内核服务模块与通讯模块之间的连接信息，并根据连接信息生成数据访问请求指令；
（2.3）通讯模块根据数据访问请求指令，与对应的模块化系统内核服务模块通讯连接；
（2.4）模块化系统内核服务模块根据数据访问请求指令与对应的驱动模块建立连接；
（2.5）驱动模块根据数据访问请求指令将模块安装信息以及形成的生产代码bin文件依次通过驱动模块、模块化系统内核服务模块通讯模块发送至系统内核。
进一步，步骤一中，各模块按照模块化统一接口和标准进行模块化通讯。
进一步，步骤二后，通过通用编译器和仿真器进行所述步骤一~步骤二运行方法的在线仿真。
本发明的另一目的在于提供一种电子产品，下载有运行所述基于模块化开发的嵌入式开发方法中的系统内核，并搭载有生产代码bin文件和模块安装、卸载、升级程序以及进行所述基于模块化开发的嵌入式开发方法在线仿真的仿真器。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述基于模块化开发的嵌入式开发方法的基于模块化开发的嵌入式开发系统，所述基于模块化开发的嵌入式操作系统包括：
模块化管理系统：包括整合模块、地址分配模块、注册表生成模块；用于形成产品生产代码；同时用于将单个模块APP的BIN文件安装或升级到电子产品中；
储存器FLASH分配系统，与模块化管理系统连接，用于通过本地或远程方式进行各个模块APP的安装、卸载、升级；
通用编译器：用于负责将各个功能模块的源代码进行编译链接，生成各个模块及内核的执行代码BIN文件或HEX的文件，还用于进行各模块开发的仿真及模块BIN文件的生成；
所述模块化管理系统包括：
整合模块，用于将各模块bin文件与系统bin文件进行整合；
地址分配模块，用于给各模块与系统内核分配存储器地址；
注册表生成模块，用于提取各模块信息生成模块信息注册表，形成生产代码bin文件。
进一步，所述电子产品包括仪表类产品、控制类产品、通讯终端。
进一步，储存器FLASH分配系统内置有：
模块信息注册表，用于存储各个软件模块APP的模块信息；所述模块信息注册表存储信息包括各模块的程序存储空间，所述程序存储空间包括代码空间信息、存储器空间信息、模块属性信息以及该模块与内核间各接口函数的位置信息；
中断向量表，用于处理器中断向量；
系统内核，包括存储器分配模块、注册表维护模块、程序管理模块、模块管理模块、通讯模块以及中断向量表管理模块；用于进行数据交互、存储、调度、更新管理；
多模块单元，包括应用层模块、驱动层模块、系统内核模块、系统服务模块、数据平台模块及功能模块；用于提供代码空间信息、存储器空间信息、模块属性信息以及该模块与内核间各接口函数的位置信息。
进一步，所述系统内核包括：
存储器分配模块，用于进行模块存储器分配，并于各模块安装时，根据整个系统的分配情况，确定模块存储器空间地址；同时用于将模块的BIN文件写入到系统分配的程序空间；
注册表维护模块，用于进行模块注册信息表维护、更新；
程序管理模块，用于进行模块程序的写入和删除；
模块管理模块，用于进行各模块的安装、卸载与升级；
通讯模块，用于进行模块化管理系统与系统内核通讯、数据交互；
中断向量表管理模块，用于进行中断向量表的管理；
调度模块，用于根据各模块信息注册表中的接口进行任务调度、数据调度。
本发明另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子 装置上执行时，提供用户输入接口以实施所述基于模块化开发的嵌入式开发方法。
本发明另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述基于模块化开发的嵌入式开发方法。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明的基于模块化开发的嵌入式操作系统固件模块化组装简单，模块的耦合性为0，多人独立开发模块；且任务调度逻辑简单、资源需求较低。本发明的实现方法完全不同于国际主流操作系统，属于独创和首创。本发明将各模块（APP）的BIN文件加上系统内核的BIN文件整合成一个BIN文件，用于生产时下载程序，提高生产效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于模块化开发的嵌入式操作系统结构示意图。
图中：1、模块化管理系统；2、储存器FLASH分配系统；2-1、模块信息注册表；2-2、系统内核；2-3、多模块单元；2-中断向量表；3、通用编译器；4、电子产品。
图2是本发明实施例提供的基于模块化开发的嵌入式操作系统原理图。
图3是本发明实施例提供的模块化子系统原理图。
图4是本发明实施例提供的基于模块化开发的嵌入式开发方法流程图。
图5是本发明实施例提供的将各模块bin文件与系统bin文件进行整合的方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现有电子产品固件开发系统无法兼顾成本与实用性，且逻辑复杂，资源需求高。现有电子产品固件开发系统不利于快速开发和移植，功能模块不独立，用于生产时，生产效率低。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于模块化开发的嵌入式操作系统、方法及存储介质，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1至图3所示，本发明实施例提供的基于模块化开发的嵌入式操作系统包括：
模块化管理系统1：包括整合模块、地址分配模块、注册表生成模块；用于形成产品生产代码；同时用于将单个模块APP的BIN文件安装或升级到电子产品4中。
储存器FLASH分配系统2，与模块化管理系统连接，用于通过本地或远程方式进行各个模块APP的安装、卸载、升级。
通用编译器3：用于负责将各个功能模块的源代码进行编译链接，生成各个模块及内核的执行代码BIN文件或HEX的文件，还用于进行各模块开发的仿真及模块BIN文件的生成。
电子产品4，包括仪表类产品、控制类产品、通讯终端。
本发明实施例提供的模块化管理系统1包括：
整合模块1-1，用于将各模块bin文件与系统bin文件进行整合；
地址分配模块1-2，用于给各模块与系统内核分配存储器地址；
注册表生成模块1-3，用于提取各模块信息生成模块信息注册表，形成生产代码bin文件。
本发明实施例提供的储存器FLASH分配系统2内置有：
模块信息注册表2-1，用于存储各个软件模块APP的模块信息；所述模块信息注册表存储信息包括各模块的程序存储空间，所述程序存储空间包括代码空间信息、存储器空间信息、模块属性信息以及该模块与内核间各接口函数的位置信息。
系统内核2-2，用于各模块存储器分配、模块注册信息表维护、模块程序的写入和删除、各模块的安装与卸载、中断向量表的管理；同时用于进行各模块安装时，根据整个系统的分配情况，确定模块存储器空间地址，将模块的BIN文件写入到系统分配的程序空间，更新模块注册信息表；并根据各模块信息注册表中的接口进行任务调度、数据调度。
多模块单元2-3，包括应用层模块、驱动层模块、系统内核模块、系统服务模块、数据平台模块及功能模块；用于提供代码空间信息、存储器空间信息、模块属性信息以及该模块与内核间各接口函数的位置信息。
中断向量表2-4，用于处理器中断向量。
本发明实施例提供的系统内核2-2包括：
存储器分配模块，用于进行模块存储器分配，并于各模块安装时，根据整个系统的分配情况，确定模块存储器空间地址；同时用于将模块的BIN文件写入到系统分配的程序空间。
注册表维护模块，用于进行模块注册信息表维护、更新。
程序管理模块，用于进行模块程序的写入和删除。
模块管理模块，用于进行各模块的安装、卸载与升级。
通讯模块，用于进行模块化管理系统与系统内核通讯、数据交互。
中断向量表管理模块，用于进行中断向量表的管理。
调度模块，用于根据各模块信息注册表中的接口进行任务调度、数据调度。
如图4所示，本发明实施例提供的基于模块化开发的嵌入式开发方法包括：
S101，生成生产用BIN文件，将各模块bin文件与系统bin文件进行整合，给各模块与系统内核分配存储器地址，提取各模块信息生成模块信息注册表，形成一个完整的生产代码bin文件。
S102，进行模块安装、卸载、升级。
S103，各模块按照模块化统一接口和标准进行模块化开发，在已经下载系统内核的产品中，采用通用编译器和仿真器进行在线仿真。
如图5所示，步骤S101中，本发明实施例提供的将各模块bin文件与系统bin文件进行整合包括：
S201，创建一个大小的空白bin文件，所述空白bin文件的大小由偏移地址决定；
S202，获取各模块bin文件的主地址，并基于获取的主地址设置偏移量，将各模块的bin文件进行合并，得到初次合并的bin文件；
S203，将初次合并的bin文件添加到创建的空白bin文件中，得到二次合并bin文件；
S204，将系统bin文件放置于二次合并bin文件头上，填充二次合并bin头上的空白，即可得整合后的bin文件。
步骤S101中，本发明实施例提供的提取各模块信息生成模块信息注册表包括：
获取各模块的信息，并对获取的相关信息进行存储；生成随机码并利用生成的随机码进行加密生成签名；将获取的信息以及生成的签名保存至目标文件中，即可得到相应注册表文件。
步骤S102中，本发明实施例提供的模块安装、卸载、升级包括：
模块安装、升级包括：发送模块安装信息、模块bin文件，由系统内核更新模块信息注册表、分配模块程序地址空间、写入程序，并启动模块运行。
模块卸载包括：结束模块运行，将模块注册信息从模块信息注册表中删除。
本发明实施例提供的发送模块安装信息、模块bin文件包括：
建立模块化系统访问系统内核的数据访问请求指令；获取模块化管理系统的信息，生成模块化管理系统对应的内核服务模块与通讯模块之间的连接信息，并根据连接信息生成数据访问请求指令；通讯模块根据数据访问请求指令，与对应的模块化系统内核服务模块通讯连接；模块化系统内核服务模块根据数据访问请求指令与对应的驱动模块建立连接；驱动模块根据数据访问请求指令将模块安装信息以及形成的生产代码bin文件依次通过驱动模块、模块化系统内核服务模块通讯模块发送至系统内核。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例：
1）、系统组成：
模块化管理系统——负责将各模块的BIN文件组装成一个整体的BIN文件，形成产品生产代码；负责将单个模块APP的BIN文件安装或升级到电子产品中；负责本地或远程进行模块APP的安装、卸载、升级。
电子产品——电子产品为目标产品，涵盖仪表类产品、控制类产品、通讯终端等电子产品。
通用编译器——进行模块开发的仿真及模块BIN文件的生成。
2）、模块化系统原理：
如图3所示，中断向量表：处理器中断向量表。
模块信息注册表：各个软件模块（APP）的模块信息组成的表格，记录各模块的程序存储空间（代码空间）信息、存储器空间信息、模块属性信息以及该模块与内核间各接口函数的位置信息等，不限于这些信息。
系统内核：系统内核的作用负责维护模块信息注册表，在模块安装、升级、卸载时，负责维护模块信息注册表，系统内核根据各模块信息注册表中的接口进行任务调度、数据调度。
模块1到模块n：这些是用户功能模块、系统服务模块、驱动模块等，即包含应用层模块、驱动层模块、系统内核模块、系统服务模块、数据平台模块等，这些模块由使用者定义。
模块化管理系统：该系统有3大功能，将各模块（APP）的BIN文件加上系统内核的BIN文件整合成一个BIN文件，用于生产时下载程序，提高生产效率；另一个功能是配合内核进行单个模块（APP）的安装、升级、卸载等操作；最后一个功能是读取系统信息，包含模块信息注册表，对注册表进行维护。
通用编译器（IAR、KEIL等）：负责将各个功能模块的源代码进行编译链接，生成各个模块及内核的执行代码BIN文件或HEX的文件。
3）、方法：
A、生产用BIN文件生成过程，由模块化管理系统将各模块bin文件与系统bin文件进行整合，给各模块与系统内核分配存储器地址，提取各模块信息生成模块信息注册表，最后形成一个完整的生产代码bin文件。
B、模块安装、卸载、升级过程，由模块化管理系统与系统内核通讯，发送模块安装信息、模块bin文件，由系统内核更新模块信息注册表、分配模块程序地址空间、写入程序，并启动模块运行；卸载时，先结束模块运行，然后把模块注册信息从模块信息注册表中删除。
C、各模块按照模块化统一接口和标准进行模块化开发，在已经下载了系统内核的产品中，可采用通用编译器和仿真器进行在线仿真。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于模块化开发的嵌入式开发方法，其特征在于，所述基于模块化开发的嵌入式开发方法包括：
步骤一，生产用BIN文件生成：模块化管理系统将各模块bin文件与系统bin文件进行整合，给各模块与系统内核分配存储器地址；提取各模块信息生成模块信息注册表，形成生产代码bin文件；
所述将各模块bin文件与系统bin文件进行整合包括：
(1.1)创建一个大小的空白bin文件，所述空白bin文件的大小由偏移地址决定；
(1.2)获取各模块bin文件的主地址，并基于获取的主地址设置偏移量，将各模块的bin文件进行合并，得到初次合并的bin文件；
(1.3)将初次合并的bin文件添加到创建的空白bin文件中，得到二次合并bin文件；
(1.4)将系统bin文件放置于二次合并bin文件头上，填充二次合并bin头上的空白，即可得整合后的bin文件；
所述提取各模块信息生成模块信息注册表包括：
首先，获取各模块的信息，并对获取的相关信息进行存储；
其次，生成随机码并利用生成的随机码进行加密生成签名；
最后，将获取的信息以及生成的签名保存至目标文件中，即可得到相应注册表文件；
步骤二，模块安装、卸载、升级：模块化管理系统与系统内核进行通讯，发送模块安装信息以及形成的所述生产代码bin文件；更新模块信息注册表、分配模块程序地址空间、写入程序，并启动各模块运行；卸载时，结束各模块运行，再把模块注册信息从模块信息注册表中删除；
所述模块化管理系统与系统内核进行通讯，发送模块安装信息以及形成的所述生产代码bin文件包括：
(2.1)建立模块化系统访问系统内核的数据访问请求指令；
(2.2)获取模块化管理系统的信息，生成模块化管理系统对应的内核服务模块与通讯模块之间的连接信息，并根据连接信息生成数据访问请求指令；
(2.3)通讯模块根据数据访问请求指令，与对应的模块化系统内核服务模块通讯连接；
(2.4)模块化系统内核服务模块根据数据访问请求指令与对应的驱动模块建立连接；
(2.5)驱动模块根据数据访问请求指令将模块安装信息以及形成的生产代码bin文件依次通过驱动模块、模块化系统内核服务模块通讯模块发送至系统内核。
2.如权利要求1所述基于模块化开发的嵌入式开发方法，其特征在于，步骤一中，各模块按照模块化统一接口和标准进行模块化通讯。
3.如权利要求1所述基于模块化开发的嵌入式开发方法，其特征在于，步骤二后，通过通用编译器和仿真器进行所述步骤一～步骤二运行方法的在线仿真。
4.一种电子产品，下载有运行如权利要求1-3所述基于模块化开发的嵌入式开发方法中的系统内核，并搭载有生产代码bin文件和模块安装、卸载、升级程序以及进行所述基于模块化开发的嵌入式开发方法在线仿真的仿真器。
5.一种实施如权利要求1-3所述基于模块化开发的嵌入式开发方法的基于模块化开发的嵌入式开发系统，其特征在于，所述基于模块化开发的嵌入式操作系统包括：
模块化管理系统：包括整合模块、地址分配模块、注册表生成模块；用于形成产品生产代码；同时用于将单个模块APP的BIN文件安装或升级到电子产品中；
储存器FLASH分配系统，与模块化管理系统连接，用于通过本地或远程方式进行各个模块APP的安装、卸载、升级；
通用编译器：用于负责将各个功能模块的源代码进行编译链接，生成各个模块及内核的执行代码BIN文件或HEX的文件，还用于进行各模块开发的仿真及模块BIN文件的生成；
所述模块化管理系统包括：
整合模块，用于将各模块bin文件与系统bin文件进行整合；
地址分配模块，用于给各模块与系统内核分配存储器地址；
注册表生成模块，用于提取各模块信息生成模块信息注册表，形成生产代码bin文件。
6.如权利要求5所述基于模块化开发的嵌入式开发系统，其特征在于，所述电子产品包括仪表类产品、控制类产品、通讯终端。
7.如权利要求5所述基于模块化开发的嵌入式开发系统，其特征在于，储存器FLASH分配系统内置有：
模块信息注册表，用于存储各个软件模块APP的模块信息；所述模块信息注册表存储信息包括各模块的程序存储空间，所述程序存储空间包括代码空间信息、存储器空间信息、模块属性信息以及该模块与内核间各接口函数的位置信息；
中断向量表，用于处理器中断向量；
系统内核，包括存储器分配模块、注册表维护模块、程序管理模块、模块管理模块、通讯模块以及中断向量表管理模块；用于进行数据交互、存储、调度、更新管理；
多模块单元，包括应用层模块、驱动层模块、系统内核模块、系统服务模块、数据平台模块及功能模块；用于提供代码空间信息、存储器空间信息、模块属性信息以及该模块与内核间各接口函数的位置信息。
8.如权利要求7所述基于模块化开发的嵌入式开发系统，其特征在于，所述系统内核包括：
存储器分配模块，用于进行模块存储器分配，并于各模块安装时，根据整个系统的分配情况，确定模块存储器空间地址；同时用于将模块的BIN文件写入到系统分配的程序空间；
注册表维护模块，用于进行模块注册信息表维护、更新；
程序管理模块，用于进行模块程序的写入和删除；
模块管理模块，用于进行各模块的安装、卸载与升级；
通讯模块，用于进行模块化管理系统与系统内核通讯、数据交互；
中断向量表管理模块，用于进行中断向量表的管理；
调度模块，用于根据各模块信息注册表中的接口进行任务调度、数据调度。
9.一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施权利要求1～3任意一项所述基于模块化开发的嵌入式开发方法。
10.一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1～3任意一项所述基于模块化开发的嵌入式开发方法。
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- 2020-11-10 CN CN202011248597.3A patent/CN112379867B/zh active Active
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