面向 NB-IoT 的微内核 RTOS 的设计与实现

来源：计算机技术与发展杂志2022年第10期北京时间：

作者：张正;贾小林

摘要：实时操作系统(Real-Time Operating System,RTOS) 被广泛应用于窄带物联网( Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)设备之中。 这类设备对体积、能耗与稳定性有着严格的限制。 NB-IoT 设备多采用宏内核的 RTOS,能得到较好的运行性能,但要求更多的硬件资源,并且内核中出现的问题很可能会导致整个系统崩溃。 该文对传统 RTOS 进行改进,设计开发了无内存管理单元( Memory Management Unit,MMU)的微内核实时操作系统( nM-MKRTOS) 。 该系统针对 NB-IoT 中资源较少的设备,利用微内核的优势,其通过动态加载与链接( Dynamic Loading and Dynamic Linking,DL2 )技术实现内存复用和快速启动,并采用模块化开发的方式提高系统稳定性。 在实际测试中,nM-MKRTOS 通过内存复用技术将内存利用率提高了 56. 25% ;在系统的启动测试中,通过在 DL2 技术中引入权重加载,系统的核心功能在三个任务子集上的启动时间分别减少 57. 59% 、52. 55% 与 47. 59% 。 该系统能够广泛应用于智慧农业、智慧校园等场合,能够降低系统成本,提高系统稳定性。

关键词：微内核;实时操作系统;窄带物联网;动态加载;动态链接