实现嵌入式虚拟机平台高频率数据采集方法

摘要

本发明公开了一种实现嵌入式虚拟机平台高频率数据采集方法，步骤如下：利用Hypervisor提供的内存映射机制与中断陷入机制，虚拟机分区在Hypervisor空间注册中断预处理函数的调用接口，以及对应的中断内存映射分区，使得高频率数据采集与中断快速响应中的特权操作在Hypervisor中直接完成。本发明主要用于航空航天、能源控制等强实时、高安全要求的嵌入式系统中，在利用虚拟化技术提供的时空隔离等安全性机制的同时，解决传统虚拟化技术响应高频率中断的开销过大的问题，从而实现强实时、高安全的嵌入式虚拟化系统。

主权项

一种实现嵌入式虚拟机平台高频率数据采集方法，其特征在于：步骤如下：利用Hypervisor提供的内存映射机制与中断陷入机制，虚拟机分区在Hypervisor空间注册中断预处理函数PISR的调用接口，以及对应的中断内存映射分区IMM，使得高频率数据采集与中断快速响应中的特权操作在Hypervisor中直接完成，减少Hypervisor与分区操作系统的多次切换，从而实现高频率数据采集与中断快速响应机制；采集方法的步骤如下：1)、在基于虚拟化技术的航天器飞行控制平台，构建虚拟机监视器Hypervisor，并提供内存映射机制与中断响应机制；2)、在Hypervisor提供专门的内核代码空间与数据空间，提供Hypercall调用接口，允许非特权的虚拟机分区将中断预处理函数PISR保存在对应的内核代码空间中，并申请一定的中断内存映射分区IMM，用于前半段代码运行过程中的数据保存；3)、当虚拟机分区VM1需要每20ms通过AD采样获取某传感器Sensor1采集的外部数据，则VM1针对Sensor1采样中断注册对应的内核中断预处理函数PISR1，并申请中断内存映射分区IMM1，PISR1运行在Hypervisor空间中，IMM1被Hypervisor映射给VM1，当AD采样中断到达时，Hypervisor不需要切换到特权分区或VM1即可调用PISR1完成AD数据读取工作，将数据依次保存在IMM1中，并继续当前工作的正常处理；当进入VM1的时间窗口后，VM1通过内存映射机制获取之前采集的数据，并对数据进行处理；4)、当虚拟机分区VM2需要每10ms通过双端口RAM即DPRAM1与冗余系统进行数据同步，VM2针对DPRAM1同步信号中断注册对应的内核中断预处理函数PISR2，并申请中断内存映射分区IMM2，PISR2运行在Hypervisor空间中，IMM2被Hypervisor映射给VM2，当双端口RAM同步信号到达时，不需要切换到特权分区或VM1，Hypervisor直接调用PISR2完成同步操作，将同步数据保存在IMM2中，并继续当前工作的正常处理；当进入VM2的时间窗口后，VM2通过内存映射机制获取之前同步的数据，并对数据进行处理。