一种基于双操作系统的嵌入式机载板卡实现方法与流程

本发明属于航空电子，具体涉及一种基于双操作系统的嵌入式机载板卡实现方法。

背景技术：

1、现有的多核嵌入式机载板卡核心处理器架构主要分为三类：边界多处理结构(bmp)、对称多处理结构(smp)、非对称多处理结构(amp)。bmp和smp均是由同一个操作系统同时管理所有cpu内核，较高级的应用提供统一的os平台，开发者在os之上构建应用时，无需考虑两个内核之间的资源共享和进程间通信，可以实现较为复杂的功能。然而，针对实时性要求较高的飞行系统应用，smp模式和amp模式会存在较大的性能开销。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种基于双操作系统的嵌入式机载板卡实现方法，结合amp多核处理器运行模式，同时运行天脉3操作系统和裸机应用程序，设计一种基于双操作系统的嵌入式系统机载板卡实现方法，实现飞性系统数据的高速可靠处理，极大提高了飞行系统数据监测的实时性和有效性。

2、本发明的技术方案为：

3、一种基于双操作系统的嵌入式机载板卡实现方法，板卡包括两个处理器核、电源模块、唤醒中断控制器、串口、程序存储器接口以及数据存储器接口；两个处理器核分别对应cpu0和cpu1；cpu0和cpu1均采用多核处理器运行模式；cpu0适配天脉3操作系统，用于运行功能性应用以及安全性应用；所述cpu1运行裸机应用程序，用于运行实时性应用以及基础应用。

4、进一步的，机载板卡应用于飞行记录系统以及航电飞参系统的信号传输、数据采集、数据记录、数据优化以及故障监测。

5、进一步的，cpu0和cpu1都具有各自的私有资源以及共享资源；私有资源包括l1指令缓存、l1数据缓存以及私有定时器；共享资源包括cache、ddr存储器以及ocm；在amp运行模式下，cpu0和cpu1彼此隔离且分别运行。

6、进一步的，板卡基于双操作系统利用amp运行模式，基于openamp框架解决生命周期管理和内核间通信；cpu0作为主核，加载cpu1的运行程序，并对cpu1进行配置。

7、进一步的，openamp框架中，cpu0使用通信协议向cpu1发送数据，cpu1接收到数据后再使用通信协议向cpu0回传数据；cpu0对回传的数据进行验证，并输出验证结果。

8、进一步的，通信协议为rpmsg-lite。

9、进一步的，cpu0用于运行存储模块、网络协议以及系统时钟。

10、进一步的，cpu0用于运行flash、以太网以及时钟。

11、进一步的，cpu1用于运行gpio接口功能、iic总线功能以及spi总线功能。

12、进一步的，所述天脉3操作系统运行程序为app0，所示裸机应用程序为app1；所述天脉3操作系统与所述裸机应用程序通信时，在openamp框架基础上，首先加载app0程序到所述cpu0的ddr地址映像上，在基于天脉操作系统应用程序的初始化任务中，初始化标志位flag＝0，所述标志位用来判断app1功能运行状态，当app1对应功能优先级处于最高状态时，flag＝1，app0调用app1。

13、本发明的有益效果为：

14、本发明使用amp多核处理器运行模式,使用两个cortex-a9核，一个运行天脉3单核操作系统，另一个运行裸机应用程序，不仅满足航空标准所要求的安全性和可靠性，也兼顾了飞行系统控数据采集需要的复杂功能和实时性。

15、本发明通过利用openamp框架，使两个核心之间可以快速、可靠的交换数据，加速应用程序的运行。

16、本发明openamp框架底层通信协议采用rpmsg-lite，完成远程处理器消息传递的轻量级实现，具有更小的占用空间，有效节省内存资源。

17、本发明兼容vxworks，其安全性和可靠性特别高，满足航空标准。

技术特征：

1.一种基于双操作系统的嵌入式机载板卡实现方法，其特征在于，所述板卡包括两个处理器核、电源模块、唤醒中断控制器、串口、程序存储器接口以及数据存储器接口；两个所述处理器核分别对应cpu0和cpu1；所述cpu0和cpu1均采用多核处理器运行模式；所述cpu0适配天脉3操作系统，用于运行功能性应用以及安全性应用；所述cpu1运行裸机应用程序，用于运行对实时性应用以及基础应用。

2.根据权利要求1所述的基于双操作系统的嵌入式机载板卡实现方法，其特征在于，所述机载板卡应用于飞行记录系统以及航电飞参系统的信号传输、数据采集、数据记录、数据优化以及故障监测。

3.根据权利要求2所述的基于双操作系统的嵌入式机载板卡实现方法，其特征在于，所述cpu0和cpu1都具有各自的私有资源以及共享资源；所述私有资源包括l1指令缓存、l1数据缓存以及私有定时器；所述共享资源包括cache、ddr存储器以及ocm；在amp运行模式下，cpu0和cpu1彼此隔离且分别运行。

4.根据权利要求3所述的基于双操作系统的嵌入式机载板卡实现方法，其特征在于，所述板卡基于双操作系统利用amp运行模式，基于openamp框架解决生命周期管理和内核间通信；所述cpu0作为主核，加载所述cpu1的运行程序，并对cpu1进行配置。

5.根据权利要求4所述的基于双操作系统的嵌入式机载板卡实现方法，其特征在于，所述openamp框架中，cpu0通过通信协议向cpu1发送数据，cpu1接收到数据后再通过所述通信协议向cpu0回传数据；cpu0对回传的数据进行验证，并输出验证结果。

6.根据权利要求5所述的基于双操作系统的嵌入式机载板卡实现方法，其特征在于，所述通信协议为rpmsg-lite。

7.根据权利要求6所述的基于双操作系统的嵌入式机载板卡实现方法，其特征在于，所述cpu0用于运行存储模块、网络协议以及系统时钟。

8.根据权利要求7所述的基于双操作系统的嵌入式机载板卡实现方法，其特征在于，所述cpu0用于运行flash、以太网以及时钟。

9.根据权利要求8所述的基于双操作系统的嵌入式机载板卡实现方法，其特征在于，所述cpu1用于运行gpio接口功能、iic总线功能以及spi总线功能。

10.根据权利要求9所述的基于双操作系统的嵌入式机载板卡实现方法，其特征在于，所述天脉3操作系统运行程序为app0，所示裸机应用程序为app1；所述天脉3操作系统与所述裸机应用程序通信时，在openamp框架基础上，首先，加载app0程序到所述cpu0的ddr地址映像上，在基于天脉操作系统应用程序系统初始化中，初始化标志位flag＝0，所述标志位用来判断app1功能运行状态，当app1对应功能优先级处于最高状态时，flag＝1，app0调用app1。

技术总结本发明属于航空电子技术领域，具体涉及一种基于双操作系统的嵌入式机载板卡实现方法。本发明基于机载飞行系统的功能复杂性及实时性要求，结合AMP多核处理器运行模式,本发明同时运行天脉操作系统和裸机应用程序，可以根据不同的任务要求进行双极管理，不仅可以保证资源和时间利用效率实现飞行系统数据的高速可靠处理，也可以极大提高了飞行系统数据监测的时效性和可靠性。技术研发人员：曹菁杨,翟宇鹏,於正超,郝江北,张杰受保护的技术使用者：陕西千山航空电子有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18