一种基于软件复用的嵌入式操作系统的定制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于软件复用的嵌入式操作系统的定制方法，以抽象的操作系统模块作为操作系统配置的基本单位，构造了嵌入式操作系统定制过程模型，并采用所述定制过程模型，实现了一个嵌入式Linux的配置剪裁器，作为一个工具集成到基于嵌入式Linux的PDA手机开发平台中。本发明的价值在于，嵌入式应用系统配置差别较大，大部分外设驱动软件也没有标准化，这就要求在开发环境中对操作系统进行剪裁和扩展，使之和应用程序绑定在一起生成一个可运行在目标环境下的高效应用系统。这是降低系统硬件成本，减少系统资源消耗，提高系统灵活性的关键。
【专利说明】一种基于软件复用的嵌入式操作系统的定制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机嵌入式系统开发领域，具体涉及一种基于软件复用的嵌入式操作系统的定制方法。
【背景技术】
[0002]嵌入式系统开发已经成为计算机工业最热门的领域之一，其应用渗透到信息家电、工业控制、通信与电子设备、人工智能设备等诸多领域。嵌入式操作系统的引入大大提高了嵌入式系统的功能，方便了嵌入式应用软件的设计，但同时也占用了宝贵的嵌入式资源。嵌入式应用系统配置差别较大，大部分外设驱动软件也没有标准化，这就要求在开发环境中对操作系统进行剪裁和扩展，使之和应用程序绑定在一起生成一个可运行在目标环境下的高效应用系统。这是降低系统硬件成本，减少系统资源消耗，提高系统灵活性的关键。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是:本发明以抽象的操作系统模块作为操作系统配置的基本单位，构造了嵌入式操作系统定制过程模型，实现了一个嵌入式Linux的配置剪裁器，并作为一个工具集成到基于嵌入式Linux的PDA手机开发平台中。
[0004]本发明所采用的技术方案为:
一种基于软件复用的嵌入式操作系统的定制方法，以抽象的操作系统模块作为操作系统配置的基本单位，构造了嵌入式操作系统定制过程模型，并采用所述定制过程模型，实现了一个嵌入式Linux的配置剪裁器，作为一个工具集成到基于嵌入式Linux的PDA手机开发平台中。
[0005]所述抽象的操作系统模块，是对不同操作系统的物理模块进行功能抽象，使之对应于定制过程模型所用逻辑模块，从而在逻辑上对不同的操作系统物理模块保持透明，映射为对应于不同操作系统的实体信息。这是实现操作系统定制通用性的前提。对于具体的操作系统模块实体，首先经过模块抽象，封装成对应用可见的操作系统抽象模块。
[0006]抽象模块以模块属性文件的形式存放在构件库，供配置选用。
[0007]所述抽象的操作系统模块，包含两个属性:1)抽象出来的模块名，根据此模块名，应用开发人员能够知道此操作系统模块具有的基本功能；2)模块层次，隶属于不同层次的模块具有不同的模块粒度。一般而言，越靠近底层的模块，粒度越细。
[0008]所述定制过程模型以模块抽象关系为基础，包括操作系统抽象层和操作系统适配层，其中操作系统抽象层包括各抽象模块，操作系统适配层包括模块解析和特定操作系统映射，其中，模块解析和模块配置过程相反，模块配置是从最底层开始，逐层构建出高层模块；而模块解析则从最上层开始，层层向下，直到寻找到最下层的映射关系，同时构造出对应的关系图；基于对模块的封装，每层模块只关心和它紧密联系的下层模块的映射关系，即它是和下层的模块组合而成的，为此，在配置生成每一个模块时，将它和下层的映射关系保存在构件库中； 所述特定操作系统映射及配置文件生成:在关系图中，把原子级模块对应的结点映射到不同的操作系统实体，再根据不同编译器链接器能识别的规则，生成不同的makefile文件、config文件和资源文件，这些配置文件的生成标志着操作系统定制过程的完成。
[0009]所述配置剪裁器使用构件库管理器作为其可选抽象模块的容器，而其输出的配置文件则提供给开发平台项目管理器，由后者提交给编译器和链接器进行操作系统生成，三个工具与操作系统定制过程相关的功能如下:
1)配置剪裁器:提供浏览模块、配置模块、定制OS等功能；
2)构件库管理器:为配置剪裁器中对模块的层次解析和操作系统映射提供支持；
3)项目管理器:管理应用程序的开发，包括向配置剪裁器提供应用开发者编制的应用程序的源文件路径信息，以便生成Makefile文件。
[0010]所述配置剪裁器工作步骤说明如下:
(1)按照用户选择的应用级模块生成中间文件并将其路径保存在构件库管理器中；
(2)当项目管理器提出获取操作系统配置文件的请求时，查找构件库，得到保存的中间文件路径，根据此路径和文件名，打开文件进行解析，获得其所包含的应用级模块的个数和模块名，生成关系图的框架；
(3)对于关系图中的每一个应用级模块，查找构件库，得到其属性文件名和路径，解析文件得到对应的功能级模块，将功能级模块和对应拓扑关系添加到关系图中；
(4)以此类推，直到找到对应的原子级模块，最终生成一个完整的关系图；
(5)最后，根据关系图查找构件库，把原子级模块映射到定制的操作系统实体上，系统利用Linux自带配置系统,通过修改Linux的源码系统中已有的Makefile和kconfig文件，来编译内核和其他操作系统组件，生成用户定制的操作系统，原子级构件对应于特定操作系统的实体信息就是kconfig文件中需添加的配置项。
[0011]本发明有益效果:嵌入式应用系统配置差别较大，大部分外设驱动软件也没有标准化，这就要求在开发环境中对操作系统进行剪裁和扩展，使之和应用程序绑定在一起生成一个可运行在目标环境下的高效应用系统，这是降低系统硬件成本，减少系统资源消耗，提高系统灵活性的关键。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明模块的抽象关系图；
图2为本发明定制过程模型示意图；
图3为本发明模块分层组织形式示意图；
图4为本发明操作系统定制流程示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面根据说明书附图，通过【具体实施方式】，对本发明进一步说明:
一种基于软件复用的嵌入式操作系统的定制方法，以抽象的操作系统模块作为操作系统配置的基本单位，构造了嵌入式操作系统定制过程模型，并采用所述定制过程模型，实现了一个嵌入式Linux的配置剪裁器，作为一个工具集成到基于嵌入式Linux的PDA手机开发平台中。
[0014]所述抽象的操作系统模块，是对不同操作系统的物理模块进行功能抽象，使之对应于定制过程模型所用逻辑模块，从而在逻辑上对不同的操作系统物理模块保持透明，映射为对应于不同操作系统的实体信息。这是实现操作系统定制通用性的前提。对于具体的操作系统模块实体，首先经过模块抽象，封装成对应用可见的操作系统抽象模块。
[0015]抽象模块以模块属性文件的形式存放在构件库，供配置选用。
[0016]如图1所示，所述抽象的操作系统模块，包含两个属性:1)抽象出来的模块名，根据此模块名，应用开发人员能够知道此操作系统模块具有的基本功能；2)模块层次，隶属于不同层次的模块具有不同的模块粒度。一般而言，越靠近底层的模块，粒度越细。
[0017]如图2所示，所述定制过程模型以模块抽象关系为基础，包括操作系统抽象层和操作系统适配层，其中操作系统抽象层包括各抽象模块，操作系统适配层包括模块解析和特定操作系统映射，其中，模块解析和模块配置过程相反，模块配置是从最底层开始，逐层构建出高层模块；而模块解析则从最上层开始，层层向下，直到寻找到最下层的映射关系，同时构造出对应的关系图；基于对模块的封装，每层模块只关心和它紧密联系的下层模块的映射关系，即它是和下层的模块组合而成的，为此，在配置生成每一个模块时，将它和下层的映射关系保存在构件库中；
抽象模块的组织形式:依据模块的抽象关系在模块容器构件库中将抽象模块组织分为若干层次，如图3所示，若干个下层模块通过不同的组合封装出上层模块，形成不同的模块粒度和级别。
[0018]所述定制过程模型的定制流程，如图4所示，用户只选择模型的输入，包括所定制的操作系统类型和操作系统抽象模块。
[0019]所述特定操作系统映射及配置文件生成:在关系图中，把原子级模块对应的结点映射到不同的操作系统实体，再根据不同编译器链接器能识别的规则，生成不同的makefile文件、config文件和资源文件，这些配置文件的生成标志着操作系统定制过程的完成。
[0020]所述配置剪裁器使用构件库管理器作为其可选抽象模块的容器，而其输出的配置文件则提供给开发平台项目管理器，由后者提交给编译器和链接器进行操作系统生成，三个工具与操作系统定制过程相关的功能如下:
1)配置剪裁器:提供浏览模块、配置模块、定制OS等功能；
2)构件库管理器:为配置剪裁器中对模块的层次解析和操作系统映射提供支持；
3)项目管理器:管理应用程序的开发，包括向配置剪裁器提供应用开发者编制的应用程序的源文件路径信息，以便生成Makefile文件。
[0021]所述配置剪裁器工作步骤说明如下:
(1)按照用户选择的应用级模块生成中间文件并将其路径保存在构件库管理器中；
(2)当项目管理器提出获取操作系统配置文件的请求时，查找构件库，得到保存的中间文件路径，根据此路径和文件名，打开文件进行解析，获得其所包含的应用级模块的个数和模块名，生成关系图的框架；
(3)对于关系图中的每一个应用级模块，查找构件库，得到其属性文件名和路径，解析文件得到对应的功能级模块，将功能级模块和对应拓扑关系添加到关系图中；
(4)以此类推，直到找到对应的原子级模块，最终生成一个完整的关系图；
(5)最后，根据关系图查找构件库，把原子级模块映射到定制的操作系统实体上，系统利用Linux自带配置系统,通过修改Linux的源码系统中已有的Makefile和kconfig文件，来编译内核和其他操作系统组件，生成用户定制的操作系统，原子级构件对应于特定操作系统的实体信息就是kconfig文件中需添加的配置项。
【权利要求】
1.一种基于软件复用的嵌入式操作系统的定制方法，其特征在于:以抽象的操作系统模块作为操作系统配置的基本单位，构造了嵌入式操作系统定制过程模型，并采用所述定制过程模型，实现了一个嵌入式Linux的配置剪裁器，作为一个工具集成到基于嵌入式Linux的PDA手机开发平台中。
2.根据权利要求1所述的一种基于软件复用的嵌入式操作系统的定制方法，其特征在于:所述抽象的操作系统模块，是对不同操作系统的物理模块进行功能抽象，使之对应于定制过程模型所用逻辑模块，从而在逻辑上对不同的操作系统物理模块保持透明，映射为对应于不同操作系统的实体信息。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于软件复用的嵌入式操作系统的定制方法，其特征在于，所述抽象的操作系统模块，包含两个属性:1)抽象出来的模块名，根据此模块名，应用开发人员能够知道此操作系统模块具有的基本功能；2)模块层次，隶属于不同层次的模块具有不同的模块粒度。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于软件复用的嵌入式操作系统的定制方法，其特征在于:所述定制过程模型以模块抽象关系为基础，包括操作系统抽象层和操作系统适配层，其中操作系统抽象层包括各抽象模块，操作系统适配层包括模块解析和特定操作系统映射，其中，模块解析从最上层开始，层层向下，直到寻找到最下层的映射关系，同时构造出对应的关系图；基于对模块的封装，每层模块只关心和它紧密联系的下层模块的映射关系，即它是和下层的模块组合而成的，为此，在配置生成每一个模块时，将它和下层的映射关系保存在构件库中； 所述特定操作系统映射及配置文件生成:在关系图中，把原子级模块对应的结点映射到不同的操作系统实体，再根据不同编译器链接器能识别的规则，生成不同的makefile文件、config文件和资源文件，这些配置文件的生成标志着操作系统定制过程的完成。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于软件复用的嵌入式操作系统的定制方法，其特征在于:所述配置剪裁器使用构件库管理器作为其可选抽象模块的容器，而其输出的配置文件则提供给开发平台项目管理器，由后者提交给编译器和链接器进行操作系统生成，三个工具与操作系统定制过程相关的功能如下: 1)配置剪裁器:提供浏览模块、配置模块、定制OS功能； 2)构件库管理器:为配置剪裁器中对模块的层次解析和操作系统映射提供支持； 3)项目管理器:管理应用程序的开发，包括向配置剪裁器提供应用开发者编制的应用程序的源文件路径信息，以便生成Makefile文件。
6.根据权利要求5所述的一种基于软件复用的嵌入式操作系统的定制方法，其特征在于，所述配置剪裁器工作步骤说明如下: 1)按照用户选择的应用级模块生成中间文件并将其路径保存在构件库管理器中； 2)当项目管理器提出获取操作系统配置文件的请求时，查找构件库，得到保存的中间文件路径，根据此路径和文件名，打开文件进行解析，获得其所包含的应用级模块的个数和模块名，生成关系图的框架； 3)对于关系图中的每一个应用级模块，查找构件库，得到其属性文件名和路径，解析文件得到对应的功能级模块，将功能级模块和对应拓扑关系添加到关系图中； 4)以此类推，直到找到对应的原子级模块，最终生成一个完整的关系图； 5)最后，根据关系图查找构件库，把原子级模块映射到定制的操作系统实体上，系统利用Linux自带配置系统,通过修改Linux的源码系统中已有的Makefile和kconfig文件，来编译内核和其他操作系统组件，生成用户定制的操作系统，原子级构件对应于特定操作系统的实体信息就是kconfig文件中需添加的配置项。
【文档编号】G06F9/44GK104199674SQ201410487717
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月23日 优先权日:2014年9月23日
【发明者】方雪静, 胥榕 申请人:浪潮电子信息产业股份有限公司