（计算机应用技术专业论文）osek+oil配置器研究与应用.pdf

中文摘要 为解决汽车电子中应用软件大量增加及重复开发问题，欧洲汽车行业开发了一 个用于汽车电子的、带有标准接口的开放式系统- - o s e k f v d x 标准( 文中简称为 o s e k 标准) 。o s e k 标准体系包括操作系统( o s ) 标准、通信( c o m ) 标准、网络 管理( n m ) 标准及o s e k 实现语言( o i l ) 标准。o i l ( o s e ki m p l e m e n t a t i o nl a n g u a g e ) 标准提供了一种描述应用程序的标准方法，实现了汽车电子控制单元( e c u ) 应用程序 的可移植性。如果一个应用程序用o i l 语言进行描述，那么它可以很方便的从一个 o s e k 平台移植到另一个o s e k 平台，几乎不需要做任何修改。但是，o i l 语言仅 提供了描述应用程序的语法和语义，如果采用手写描述文件的方式开发应用程序， 由于o i l 语法复杂且繁多，使得程序开发难度加大且容易出错。 本文针对o s e ko i l 配置器进行研究。首先，论文介绍了o s e k 标准的各组成 部分，重点分析了其中的o s e ko i l 标准，以及如何使用o i l 语言对o s 系统中的 各种o s e k 对象进行定义，为使用o i l 语言描述应用程序奠定了基础。其次，分析 研究了一种开源o s e k 操作系统- - t r a m p o l i n e 。通过对其内核源代码的深入剖析，详 细分析了其内核调度、任务管理、中断管理、警报管理的实现机制，搭建了o i l 配 置器研究的平台和实验环境。第三，基于x m l 技术设计了一种图形化的o i l 配置 器。该配置器使用x m l 文件作为中间数据存储，避免了直接生成文本格式o i l 配 置文件导致的程序实现复杂、可扩展性差的问题。不同于现有基于x m l 技术的o i l 配置器设计方法，本文加入了x m ls c h e m a 文件对应用定义配置数据进行验证，将 程序逻辑简化，进一步提高了程序的可扩展性。第四，使用v c + + 6 0 对图形化的o i l 配置器进行了实现。测试结果表明，该配置器运行稳定，简单易用，方便了应用程 序的开发。最后，给出了一个车窗升降机控制程序应用示例。该程序基于t r a m p o l i n e 的o s 和c o m ，使用本文设计的o i l 配置器进行配置，生成了所需的o i l 配置文件。 根据该配置文件所提供的程序框架，本文对车窗升降机控制程序的各功能模块进行 了实现。测试结果显示该控制程序运行正常，表明本文设计的o i l 配置器能很方便 地将用户的配置转化成应用程序的o i l 描述文件，并且具有操作简单、实用性强的 特点，对于o s e k 应用程序的开发具有广阔的应用前景。 关键词：o s e k ：o i l ；配置器；t r a m p o l i n e ；x m l a b s t r a c t t oa d d r e s st h e p r o b l e mo ft h eg r e a t i n c r e a s ea n dt h e d u p l i c a t e d e v e l o p m e n to ft h es o f t w a r ec o n t e n t e di ne l e c t r o n i cc o n t r o lu n i t s ( e c u ) ，t h e o s e k f v d x ( r e f e r r e da so s e k ) s t a n d a r dw a sd e v e l o p e db yt h ee u r o p e a n a u t o m o t i v ei n d u s t r y o s e ki sa n o p e ns y s t e m w i t hs t a n d a r d i n t e r f a c e s ， d e d i c a t e dt oa u t o m o b i l ee l e c t r o n i c s t h eo s e ks t a n d a r da r c h i t e c t u r e i n c l u d e st h eo ss t a n d a r d ，t h ec o ms t a n d a r d ，t h en ms t a n d a r da n dt h eo i l s t a n d a r d t h eo i l ( o s e ki m p l e m e n t a t i o nl a n g u a g e ) s t a n d a r dp r o v i d e sa s t a n d a r dm e t h o df o rd e s c r i b i n ga na p p l i c a t i o n i tc a ni m p r o v et h ep o r t a b i l i t y o fe c u a p p l i c a t i o n s i fa na p p l i c a t i o ni sd e s c r i b e di no i ll a n g u a g e ，i tc a nb e e a s i l yp o r t e df r o mo n eo s e kp l a t f o r mt oa n o t h e r , a l m o s tm a k i n gn oc h a n g e h o w e v e lt h eo i ls t a n d a r dj u s tp r o v i d e st h eg r a m m a ra n ds e m a n t i c so ft h e l a n g u a g e t h ec o n f i g u r ef i l eo fa na p p l i c a t i o nc a nb eh a n d w r i t t e n ，o rb e g e n e r a t e db yt o o l s i f t h ec o n f i g u r ef i l ei sc r e a t e dh a n d w r i t t e n ，t h ea p p l i c a t i o n d e v e l o p e r sh a v et ob ef a m i l i a rw i t ht h ed e t a i l so fo i lg r a m m a ra n dt h e s e m a n t i c so fa l lk i n d so fo b je c t s s oi ti s u s u a l l yn o tv e r y e a s ya n d e r r o r - p r o n e t h er e s e a r c ho ft h i sp a p e rf o c u s e so nt h et o p i co fo i lc o n f i g u r a t o r f i r s t l y , t h ef o u rc o m p o n e n t so ft h eo s e ks t a n d a r da r ei n t r o d u c e db r i e f l y , a n d t h eo s e ki m p l e m e n t a t i o nl a n g u a g es t a n d a r di s a n a l y z e d i ne m p h a s i s f u r t h e r m o r e ，t h ew a yh o wt od e s c r i b ea l lk i n d so fo s e ko so b j e c t so f a p p l i c a t i o n si no i ll a n g u a g ei si l l u s t r a t e d s e c o n d l y ，t r a m p o l i n e ak i n do f o p e n s o u r c eo s e ko p e r a t i o ns y s t e mi sa n a l y z e di nd e t a i l b yu n d e r s t a n d i n g t h es o u r c ec o d e o ft r a m p o l i n eo sk e r n e l ，t h em e c h a n i s mo fk e r n e l s c h e d u l i n g ，t a s km a n a g e m e n t ，i s rm a n a g e m e n ta n da l a r mm a n a g e m e n ti s m a d ec l e a r t h er e s e a r c hp l a t f o r ma n de x p e r i m e n t a le n v i r o n m e n ti sp u tu p t h i r d l y , ag r a p h i c a lo i lc o n f i g u r a t o ri sd e s i g n e db a s e do nx m lt e c h n o l o g y t h ec o n f i g u r a t o ru s e sx m lf i l ea si n t e r m e d i a t ed a t at os a v et h eu s e r s c o n f i g u r ed a t a ，a n dt h ep r o b l e m so fc r e a t i n gh a n d w r i t t e nc o n f i g u r ef i l e sa r e a v o i d e d t h ec o n f i g u r a t o rw ed e v e l o p e dt a k e sa d v a n t a g eo fx m lsc h e m a i i i f i l et ov e r i f yt h ea p p l i c a t i o nd e f i n i t i o nd a t a t h i si sw h a ti ti sd i f f e r e n tf r o m o t h e rc o n f i g u r a t o r sd e v e l o p e db a s e do nx i v l lt e c h n o l o g y i tc a ns i m p l i f yt h e l o g i ca n di m p r o v et h ee x t e n d i b i l i t yo ft h ep r o g r a m f o u r t h l y , t h ec o n f i g u r a t o r i si m p l e m e n t e du n d e rv c + + 6 0i d e t e s tr e s u l t ss h o wt h a tt h ec o n f i g u r a t o r i se a s yt ou s ea n dr u n ss t a b l y i tc a nf a c i l i t a t et h ed e v e l o p m e n to fo s e k a p p l i c a t i o n s f i n a l l y , ac a rw i n d o w l i f td e m op r o g r a mi sd e s i g n e d i ti sb a s e d o nt r a m p o l i n eo sa n dc o m i t s c o n f g u r e f i l ei s p r o d u c e db yt h e c o n f i g u r a t o rw ed e v e l o p e d a c c o r d i n gt ot h ep r o g r a mf r a m e w o r kt h e c o n f i g u r ef i l ep r o v i d e s ，t h ec o n t r o lp r o g r a mi si m p l e m e n t e d t e s tr e s u l t s s h o wt h a tt h ew i n d o wl i f tp r o g r a mr u n sw e l l i tc a nb es e e nf r o mt h ed e m o p r o g r a mt h a tt h ec o n f i g u r a t o rw ed e v e l o p e dc a nf a c i l i t a t et h ec r e a t i o no fo i l c o n f i g u r ef i l eo fo s e ka p p l i c a t i o n s i ti se a s yt ou s ea n dp r a c t i c a l t h ew i d e a p p l i c a t i o np r o s p e c to ft h ec o n f i g u r a t o rw ed e v e l o p e di no s e ka p p l i c a t i o n d e v e l o p m e n tc a nb ef o r e s e e n k e yw o r d s ：o s e k ；o i l ：c o n f i g u r a t o r ：t r a m p o l i n e ；x m l l v 声明尸明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的 法律责任由本人承担。 关于学位论文使用权的说明 本人完全了解太原科技大学有关保管、使用学位论文的规定，其 中包括：学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件、复印 件与电子版；学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存 学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交 流为目的，复制赠送和交换学位论文；学校可以公布学位论文的全 部或部分内容( 保密学位论文在解密后遵守此规定) 。 才穹铒厂周z t - 目 第一章绪论 第一章绪论 1 1 研究背景和意义 1 1 1o s e k 标准介绍 随着汽车对安全、环保、舒适、经济等性能要求的不断提高，汽车中汽车电子 控制单元( e l e c t r o n i cc o n t r o lu n i t ，e c u ) 的数量越来越多，其复杂性也急剧上升。大 量e c u 的使用和复杂的控制程序给汽车制造商带来了巨大的成本压力。为满足日益 庞大而又复杂的汽车电子控制软件的开发需要，实现应用软件的可移植性和不同厂 商的软件模块间的兼容性，德国汽车工业协会于1 9 9 3 年提出0 s e k 标准( 德语“汽车 电子设备开放式架构及其接口规范”的简称) ，旨在建立一个用于汽车电子的分布式 控制系统的开放式体系结构，1 9 9 4 年法国汽车电子规范v d x ( v e h i c l ed i s t r i b u t e d e x e c u t i v e ) 并入了o s e k 标准。于是o s e k 标准更名为o s e k v d x ( 后文简称o s e k ) ， 并在1 9 9 5 年发布了它的第一个正式版本。目前o s e k 标准已经成为i s o 国际标准。 o s e k 标准体系包括o s 【l l ( o p e r a t i n gs y s t e m ) 、c o m 2 l ( c o m m u n i c a t i o n ) 、 n m 3 l ( n e t w o r k m a n a g e m e n t ) 、o i l 4 ( o s e ki m p l e m e n t a t i o nl a n g u a g e ) 个部分： o s ( 操作系统1 标准：o s e k 操作系统标准是整个标准的基础和核心，c o m 、n m 和o i l 标准都全部或部分依赖于o s 标准。o s e k 操作系统是一种静态定义的、高效利 用处理器和内存资源的操作系统，为汽车电子控制单元应用软件提供了一个统一的 运行平台。o s e k 应用程序中所有对象均是静态定义的，它们在应用程序启动之前创 建，并且启动后不会被删除。o s e k 操作系统具有可配置性、可移植性、标准化接口、 实时性以及高可靠性等特点，具备任务管理、资源管理、时钟管理、中断管理和错 误处理等功能。使用o s e k 操作系统对处理器带来的负担不超过5 ，它的代码经过 了高度优化以减少内存消耗量。 c o m ( 通信) 标准：o s e kc o m 标准为汽车电子控制单元应用软件提供了一个统 一的通信环境。它定义了独立于所用通信协议之外的应用软件通信接口，规定了内 部通信( e c u 内部) 和外部通信( e c u 之间) 的行为方式。o s e kc o m 隐藏了底 层协议和硬件细节，为应用程序之间的通信提供了一个统一的平台，使应用程序开 发人员不用关心底层的硬件和协议差异，从而增强了应用软件的可移植性和可重用 性。此外，o s e kc o m 实现只需要很少的资源就可以在多个硬件平台上运行，可以 满足不同级别的功能要求，具有可裁减性。 o s e ko i l 配置器研究与应用 n m ( 网络管理) 标准：n m 的作用是保证e c u 间通信网络的安全性和可靠性。它 通过监控网络和结点的状态，使得当某结点失效时，网络中使用该结点数据的应用 程序能及时获得消息并在功能缩减的情况下继续执行。 o i l ( 实现语言) 标准：o s e k 实现语言是为了达到应用程序高可移植性的目标， 而提供的一种描述o s e k 应用程序如何配置的标准方法。每个e c u 应用程序都有一 个对应的o i l 描述。所有的o s e k 系统对象，在o i l 文件中都有对应的o i l 对象来 描述。c p u 是这些o i l 对象的容器。o i l 为应用程序使用的各种对象定义了标准类 型。每种对象都被描述成一些属性和引用的组合。o i l 为每个o i l 对象明确定义了 所有的标准属性。 1 1 2 研究的意义 汽车工业在国民经济发展中具有支柱性地位和巨大的辐射拉动作用，拥有自主 知识产权的汽车工业体系不仅关系到国内汽车企业本身的存亡，从更高的层面上讲 更关系整个国家的国计民生。2 0 0 8 年，中国汽车产量达到9 3 4 5 万辆，位居世界第 二位。然而，一汽大众、上海大众、上海通用这些合资企业分别位列销量排名前三 位，而国内自主品牌市场占有率则出现下滑，仅占到整个汽车市场份额的2 5 9 2 ， 而2 0 0 7 年自主品牌的市场份额则为2 9 4 t 5 1 。由于我国汽车工业的设计、制造工艺 和技术水平整体不高，尤其是核心技术和部件自主知识产权水平不高，还得依赖进 口或合作生产，导致一方面受制于人，一方面处于价值产业链的下游。在当前的开 放环境下，只有提高自身技术水平，增强核心竞争力，才能迎头赶上。因此对汽车 电子关键技术的研究，具有非常重要的意义和切实需求。 o s e k 标准是欧洲汽车行业先进开发技术的总结，提供了将各种汽车电子设备有 机结合在一起的网络化嵌入式计算机系统的开发规范，使汽车行业的各种软件能够 兼容与协作开发，有利于提高汽车电子软件的开发效率【6 】。从2 0 0 2 年开始，国际标 准化组织开始将o s e k 纳入i s o 1 7 3 5 6 标准。 o s e k 作为汽车行业的一个国际标准对行业的发展影响巨大，而其中的o i l 标 准则是将o s e k 标准实际应用的关键，因此对其进行研究与应用有重要意义。本课 题主要针对o i l 配置器进行研究，包括o s e ko i l 标准方面的分析、实现与应用等， 旨在为设计一套o s e k 集成开发环境奠定基础，以推动o s e k 标准在国内汽车行业 中的应用。 2 第一章绪论 1 2 国内外研究现状 现有的o s e k 系统商业实现中，3 s o f t 的p r o o s e k v ，w i n d r i v e r 的o s e k w o r k s l 引， m e t r o w e r k s 的o s e k t 1 9 1 ，国内风丘科技的d o r a d o o s e k f l o 】等通常都提供了一个 集成开发环境，通过这种集成开发环境能够配置操作系统对象，设置对应的硬件平 台，然后直接生成可在对应硬件平台上运行的代码。这样方便了用户按照o s e k 标 准来开发应用程序，使用户只关心自己的应用需求，而不用关注程序如何连接、如 何生成目标代码等问题。同时，还提供了一个o i l 编译器，可以通过命令直接编译 已有的应用程序o i l 描述文件，生成应用程序对应的配置文件，从而可以使应用程 序达到高可移植性。 国内在o s e k 集成开发环境方面的研究启动比较晚，经过多年的科技攻关，有 了清华大学t h o s e k 集成开发环境【l l 】，浙江大学s m a a o s e k 集成开发环境【1 2 1 及风 丘科技公司的d o r a d o o s e k t l o 】等。 清华大学的t h o s e k 集成开发环境使用e c l i p s e 集成开发环境和j a v a 语言开 发，里面有一个o i l 配置器和o i l 解析器，通过集成开发环境将o i l 配置器与解析 器进行连接，完成对应用程序的配置。浙江大学开发的s m a r t o s e k 集成开发环境中， 也包括了一个o s e ko i l 配置工具，能够完成对o i l 文件的生成，验证，修改等操 作。另外，文章【1 3 】开发了一种完全基于x m l 文件对o s e k 操作操作系统进行配置， 没有生成o i l 语言格式的配置文件的配置工具，文章 1 4 也设计了一种图形化的 o s e k 配置器，能够实现对o s e k 应用程序的配置，生成o i l 语言格式的配置文件。 而在现有的开源o s e k 系统中，只有p i c o s l 8 t 1 5 】为p i c o s l 8 平台提供了集成开 发环境，但是它不支持o i l 标准。它的应用程序生成过程中没有生成o i l 文件，直 接通过编译连接生成了目标文件。它也没有提供单独对o i l 文件进行编译和配置的 工具。t r a m p o l i n e 1 6 提供了一个o i l 编译器g o i l ，该编译器是使用g a l g a s 编译器 生成语言来实现，它能够把o i l 文件编译生成c 和h 文件。生成的应用程序c 和h 文件中完成了操作系统对象的一些配置，默认值的初始化等操作，它们与操作系统 内核文件、应用程序功能代码、其它的库文件一起，通过g c c 编译器进行编译，然 后连接生成应用程序的可执行文件。 浙江大学的s m a r t o s e k 集成开发环境中的o i l 配置器和清华大学t h o p e n 集 成开发环境中的o i l 配置器都是基于对字符解析操作的，通过逐步识别出各个值、 属性、对象，然后识别更复杂的实现定义和应用定义对象，基于这些生成的对象按 3 o s e ko i l 配置器研究与应用 照o i l 标准中的要求对o i l 文件进行验证。这种实现方式复杂，而且在o i l 标准修 改时需要做大量的修改工作。文章 1 4 】使用了x m l 作为保存应用程序配置的中间文 件，然后把x m l 文件转换成符合o i l 格式的文本文件。这种方法实现简单且比直 接生成o i l 文件的方式可扩展性强，但它在程序中直接对应用定义中的数据进行验 证，而o i l 应用定义部分对象较多及关联关系比较复杂，这样导致验证逻辑比较复 杂，且限制了它的可扩展性。 通过查阅相关文献发现，国内对o s e k 标准的应用研究还处于初级阶段。而对 o s e ko i l 标准的研究与应用更少，而o s e ko i l 实现语言是o s e k 标准实际应用 的关键，因此对o s e ko i l 配置器的研究有重要意义，将为o s e k 标准的实际应用 奠定良好基础。 1 3 研究内容 本文主要针对o i l 配置器进行研究，包括o s e ko i l 标准方面的分析、实现与 应用等，旨在为设计一套o s e k 集成开发环境奠定基础，以推动o s e k 标准在国内 汽车行业中的应用。研究的内容主要集中在以下几个方面： 1 o s e ko i l 标准内容的分析。分析了o s e ko i l 标准提出的目的、主要解决的 问题、在o s e k 标准体系中的地位、o i l 语言的语法、语义及如何按照o i l 语法书 写应用程序的描述文件。 2 t r a m p o l i n e 操作系统分析研究。要进行o i l 配置器方面的研究，必须有一个 可配置的基础，也就是至少要有o s e ko s 、c o m 、n m 中的一个可用。t r a m p o l i n e 是一个兼容o s e k 标准的开源o s e k 系统，它包括了对o s e ko s 和c o m 标准的支 持，并且可以在x 8 6 l i n u x 平台上运行，因此可以作为o i l 配置器研究的基础。本文 主要使用t r a m p o l i n e 操作系统作为研究基础，对c o m 部分在应用示例设计过程中 作了简单使用。通过仔细阅读和深入理解t r a m p o l i n e 操作系统内核源代码，详细分 析了其内核调度、任务管理、中断管理、警告管理的实现机制，及其为了减少内存 使用量，对任务管理和中断管理所做的优化。最后，给出了在l i n u x 平台上通过手 写应用程序的o i l 描述文件来开发一个t r a m p o l i n e 应用程序的方法，搭建了o i l 配 置器的研究平台和实验环境。 3 图形化的o s e ko i l 配置器开发。分析了已有o s e k 系统配置器的实现原理， 采用文章【1 4 】中先把用户配置数据存放到x m l 中，再将x m l 转换为o i l 格式的配 置文件的方式，开发了一个图形化的o i l 配置器。该o i l 配置器在文章1 1 4 1 的基础 4 第一章绪论 上进一步使用了x m ls c h e m a 文件对应用定义x m l 配置数据进行验证，将程序中对 应用定义中各对象的验证逻辑通过m s x m l 解析器调用s c h e m a 文件完成，简化了程 序逻辑和实现难度。该o s e ko i l 配置器在v c + + 6 0 集成开发环境下用c + + 语言实 现，利用m s v i l 4 0x m l 解析器对x m l 文件进行解析、验证与转化。生成的o i l 文件在t r a m p o l i n e 系统平台上用g o i l 编译器编译，能够生成正确的应用程序配置 文件，然后将生成的应用程序配置文件与应用程序主代码、库文件、t r a m p o l i n e 操 作系统源代码一起编译连接，对生成的应用程序进行了测试。 4 使用本文设计的o i l 配置器设计了一个基于t r a m p o l i n eo s 和c o m 的车窗升 降机控制程序，完成了应用程序的配置，生成了该程序所需的o i l 配置文件。然后 使用g o i l 编译器将生成的配置文件进行编译转换成对应的c 语言配置程序，在生成 的程序框架中对各功能模块进行了实现。测试结果表明，该程序能够实现车窗自动 升降的功能，运行效果良好。 1 4 论文结构安排 论文内容将按如下章节编排： 论文第一章主要介绍了o s e ko i l 标准相关的背景，指出了进行o s e ko i l 配 置器研究的意义、国内外研究现状及论文的研究内容。 论文第二章详细分析了o s e ko i l 标准的内容。分析了其发布的目的、o i l 语 言的语法及语义、o i l 定义的各种系统对象的意义、对象之间的关联和约束关系及 如何使用o i l 语言来描述o s e k 应用程序。 论文第三章主要研究分析了t r a m p o l i n eo s e k 操作系统。t r a m p o l i n e 是基于 o s e k v d x 标准的开源的可抢占式嵌入式实时操作系统。通过仔细阅读和深入理解 t r a m p o l i n e 操作系统内核源代码，详细分析了其内核调度、任务管理、中断管理、 警告管理的实现机制，及其为了减少内存使用量，对任务管理和中断管理所做的优 化。最后，给出了在l i n u x 平台上通过手写应用程序的o i l 描述文件来开发一个 t r a m p o l i n e 应用的方法，搭建了o i l 配置器研究的平台和实验环境。 论文第四章分析了已有o s e k 系统配置器的实现原理，采用文章 1 4 】中先把用户 配置数据存放到x m l 中，再将x m l 转换为o i l 格式的配置文件的方式，开发了一 个图形化的o i l 配置器。该o i l 配置器在【1 4 的基础上进一步使用了x m ls c h e m a 文件对应用定义x m l 配置数据进行验证，将程序中对应用定义中各对象的验证逻辑 通过m s x m l 解析器调用s c h e m a 文件完成，简化了程序逻辑和实现难度。在v c + 十6 0 5 o s e ko i l 配置器研究与应用 集成开发环境下用c + + 语言对图形化o i l 配置器进行了实现，利用m s x m l 4 0x m l 解析器对x m l 文件进行解析、验证与转化。然后，对本章开发的o i l 配置器进行 了测试。 论文第五章，使用本文设计的图形化的o i l 配置器设计了一个基于t r a m p o l i n e o s 和c o m 的车窗升降机控制程序，完成了应用程序的配置，生成了对应的o i l 配 置文件。然后使用g o i l 编译器将生成的配置文件进行编译转换成对应的c 语言配置 程序，在生成的程序框架中对各功能模块进行了具体实现。最后，对本章开发的车 窗升降机控制程序进行了测试。 论文第六章，总结了全文的工作并对进一步研究工作做出了展望。 6 第二章o s e ko i l 标准分析 第二章o s e ko i l 标准分析 o s e ko i l 标准是o s e k 标准体系中的一个，提供了一种描述应用程序的标准 方法。本文使用的o i l 文档是最新的o i l 2 5 版，它对应o s e k 操作系统规范2 2 x ， o s e k 通信规范3 0 x 以及o s e k 捆绑规范1 5 。 2 1o i l 语言 为了能够实现o s e k 应用软件高可移植性的目标，o i l 标准定义了一种描述 o s e k 应用程序配置的方法【4 1 。o i l 标准只针对一个e c u ，而不是e c u 网络。图2 1 显示了一个o s e k 应用程序的开发过程。 r 一1 口 口 口 图2 1o s e k 应用程序开发过程 f i g u r e 2 - 1o s e ka p p l i c a t i o nd e v e l o p m e n tp r o c e s s o i l 描述文件可以是手写的，也可以由系统构建工具生成。生成的o i l 文件通 过系统生成器( s y s t e mg e n e r a t o r , s g ) 产生应用程序配置对应的c 代码，与应用程序功 能代码、o s e k 操作系统内核、o s e kc o m 、以及其它库文件等一起，通过编译器 进行编译，然后连接，最后生成可执行文件。一个应用程序可以有多个o i l 文件， 譬如可以有一个包含具体c p u 的配置信息项的o i l 文件( 这些文件由供应商提供) 和 包含整个网络的配置信息项的o i l 文件( 这些文件由o e m 提供) 。以源代码形式提供 7 o s e ko i l 配置器研究与应用 的子系统被编译进应用程序，其它以库的形式提交的子系统由连接器把它们集成起 来，最终生成可执行文件。 o i l 语言标准包括对o s e ko s 、o s e kc o m 及o s e kn m 的配置，由于使用 o i l 文件配置o s 中各种对象与配置c o m 和n m 系统中各对象的原理相同，本文主 要研究o i l 语言对o s 的配置，使用o i l 语言对c o m 和n m 配置的原理与此相同。 2 2o i l 文件基本定义 o i l 标准提供了一种配置单个e c u 内部的o s e k 应用程序的机制，所有的o s e k 系统中的各种对象都用o i l 语言来描述。这也就意味着对每个e c u 都有一个o i l 描述文件。 2 2 1 基本概念 o s e k 应用程序的o i l 描述文件是由一些o i l 对象组成的。c p u 对象是这些o i l 对象的容器。o i l 为它的对象定义了标准类型。每种对象都被描述成由一些属性和 对其它对象的引用来组成。o i l 为每个对象明确规定了所有的标准属性。 o s e k 实现除了能定义标准规定的对象的标准属性外，还能定义附加的与具体实 现有关的属性和引用，也就是为标准的o i l 对象增加一些属性。但不允许创建新的 o i l 对象或改变标准属性的语法。所有非标准属性( 可选属性) 都被认为是完全与 具体实现有关的，没有标准的解释。每个o s e k 实现可以给出属性的取值范围，如 限制优先级的可能范围等。 以下是对各种o i l 对象的描述： c p u ：使用o s e k 子系统的应用程序所运行的容器。 o s ：o s e k 操作系统，它运行在c p u 上。在o i l 中，o s e ko s 没有引用其它 对象。 a p p m o d e ：应用程序的不同操作模式。a p p m o d e 对象没有定义标准属性。 i s r ：o s e k 操作系统支持的中断服务例程。 r e s o u r c e ：一个能被任务占有的资源。 t a s k ：操作系统中的任务。 c o u n t e r ：一个计数器表示软件或硬件的警报滴答源。 e v e n t ：用来唤醒任务执行的事件。 a l a r m ：根据计数器的计数，当到达一定值时，触发一个的动作：要么激活一 个任务，要么设置一个事件，要么激活一个警报回调函数。 r 第二章o s e ko i l 标准分析 c o m ：o s e k 通信子系统。c o m 对象有标准的属性来定义o s e kc o m 的通用 特性。 m e s s a g e ：它在o s e kc o m 里定义，定义了供应商有关的、不同实体( 任务或 中断) 间及不同c p u 间数据交换机制。 n e t w o r k m e s s a g e ：它在o s e kc o m 里定义，定义了o e m 相关、不同实 体( 任务或中断) 间及c p u 间数据交换机制。 i p d u - 它在o s e kc o m 中定义，是在外部通信中的数据。 n m ：o s e k 网络管理子系统。 2 2 2o i l 文件结构 o i l 文件包含两部分：一部分是标准的及与实现相关特征的定义，被称为实现 定义( i m p l e m e n t a t i o nd e f i n i t i o n ) ；另一部分是在特定c p u 上运行的具体应用结构的 定义，被成为应用定义( a p p l i c a t i o nd e f m i t i o n ) 。 o i l 文件必须有一个主文件，这个主文件可以包含其它的o i l 文件。 2 2 3o i l 语法 o i l 文件的语法规则以一种类似于b n f 的标记法给出。所有的关键字，属性， 对象名字，和其它的标志符是区分大小写的，它的注释是c + + 样式的注释 2 2 4 实现定义 对于每个o i l 对象，实现定义定义了一个特定o s e k 实现相关的所有属性和它 们的具体特性。实现定义必须出现在o i l 文件中，并且必须包含所有标准属性。这 些属性的具体定义在本章后面描述，属性的取值范围可能受到限制。另外还可以为 o s e k 对象定义附加属性。 由于o i l 文件支持包含机制，实现定义可以定义在一个单独的文件中，然后同 应用定义一起在总的o i l 文件中包含。于是，实现定义文件能够单独开发，并且同 特定的o s e k 实现一起提交，然后同应用定义一起被包含到总的o i l 文件中。 2 2 5 应用定义 应用定义包含一组对象和它们的属性值。除了o s 、c o m 和n m 对象外，应用 定义能够包含一个以上的特定类型的o i l 对象，每个对象由一组属性和它们的值来 描述。在实现定义中没有定义的属性不能在应用定义中出现，属性的值必须符合实 现定义中的要求。接受单值的属性在每个对象中只能说明一次，接受多值的属性可 以多次说明。 9 o s e ko i l 配置器研究与应用 2 2 6 属性间的依赖关系 o i l 规范可以表示不同属性间的依赖关系。考虑到具体的开发商和扩展的需要， o i l 语法包含了条件属性( 参数) 。o i l 允许这些参数化依赖关系的无限次嵌套。 为了表示依赖关系，e n u m 和b o o l e a n 属性被参数化了。如果几组单条件属 性有相同的名字，它们必须是同一类型的。 2 2 7 自动属性赋值 自动属性的值能够被图2 - 1 中的s y s t e mg e n e r a t o r 计算得到，对于这些属性，必 须在实现定义中的属性定义里用关键字w i t ha u t o 。在与w i t h a u t o 一同使用 时，a u t o 在应用定义中是合法的，并且作为一个默认值。 2 2 8 属性默认值 当一个属性在应用定义中没有出现的时候，s y s t e mg e n e r a t o r 就会使用默认值为 属性产生一个值。 默认值对可选属性是必须要有的。由于实现相关部分的语法要求定义默认值， 一个特殊的默认值n od e f a u l t 被定义来禁止默认机制。在这种情况下，属性必须 在应用部分定义。 除了规范中显式说明的其它规定，默认值被标准属性禁止。如果一个在实现定 义中没有包含默认值的标准属性没有在应用定义中出现，会产生一个错误。 表2 1 以e n u m 类型为例来说明所有默认值的可能组合情况。o i l 语法允许6 种实现相关部分组合和3 种应用相关部分组合。 表2 1e n u m 类型属性值默认值的所有组合表 t a b l e2 一ip o s s i b l ec o m b i n a t i o n so fa t t r i b m e sw i t hd e f a u l tv a l u e sf o re n u m 4 】 实现定义 应用定义 p a r a m2 a ：p a r a m 2 a u t o ；n o t h i n g e n u m 【a ，b ，c p a r a m = b ；p a r a m = a e r r o r p a r a m = b e n u m 【a ，b ，c 】 p a r a m = a e r r o re r r o r p a r a m = n o _ d e f a u l t ； e n u m a ，b ，c 】p a r a m2a u t o ； e r r o r e r r o re r r o r e n u mw i t h a u t o a ，b ，c 】g e n e r a t o r p a r a m _ ap a r a m = b p a r a m 2 b ：s p e c i f i c e n u mw i t h _ a u t o a ，b ，c 】g e n e r a t o r p a r a m - a e r r o r p a r a m = n o _ d e f a u l t ；s p e c i f i c 1 0 第二章o s e ko i l 标准分析 e n u mw i t h a u t o 【a b ，c g e n e r a t o rg e n e r a t o r p a r a m2 a p a r a m 2a u t o ； s p e c i f i c s p e c i f i c 2 2 9 包含机制 包含机制使o i l 的某些部分可以单独定义。包含语句同i s o a n s i c 包含语句 有相同的语法。 # i n c l u d e # i n c l u d e “f i l e 对于每个o i l 工具，必须有一种方法来指定每个包含文件的搜索路径。 # i n c l u d e 使用默认的目