Porting Zephyr RTOS to the LEON/GRLIB SoC SPARC v8 architecture

• Main Author: Huber, Nikolaus
• Format: Others
• Language: English
• Published: Luleå tekniska universitet, Rymdteknik 2019
• Subjects: RTOS; SPARC; Zephyr; LEON; Register Window Partitioning; Embedded Systems; Inbäddad systemteknik; Aerospace Engineering; Rymd- och flygteknik
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:ltu:diva-76055

The aim of this thesis is to create a port of the Zephyr realtime operating systemfor the LEON processor platform. The LEON is a frequently used computing corefor spaceflight applications, with ample flight heritage. It is based upon the wellestablished SPARC v8 instruction set, and offers many extensions to ease softwaredevelopment and increase overall processor performance. An overview of the nec-essary steps towards a functional architecture port is given in this report. Specialemphasis is put upon the interrupt handling and context switching. One LEONspecific feature introduced with the GR716 LEON3-FT microcontroller, registerwindow partitioning, is used to increase the performance of the context switchingmechanism in the operating system. By using this feature, context switching timehas shown to decrease significantly, while easing verification of the overall softwaresystem by providing dedicated partitions for tasks with hard realtime requirements. === Det övergripande målet med examensarbetet är att porta Zephyr realtidsopera-tivsystem (OS) till LEON processorplattformen. LEON processorn är ursprungligendesignad för och förekommer ofta i datorsystem inom rymd p.g.a. sina feltolerantaegenskaper. LEON är kompatibel med den öppna SPARC v8 instruktionsuppsät-tningen vilken också tillåter utökning och anpassningar. Rapporten ger läsaren enöverblick av vilka steg som är nödvändiga för att skapa en fungerande arkitektur-port av ett OS. Vidare beskriver rapporten mer i detalj designen kring trådväxlingoch avbrottshantering, samt hur dessa anpassas för att utnyttja LEON specifikautökningar av SPARC till att nå högre prestanda. GR716 LEON3-FT introducerarpartitionering av SPARC registerfönster för att kunna minska tiden det tar opera-tivsystemet att växla trådar. Denna funktion har inte använts tidigare i något OS,och är därför av särskilt intresse att studera och karakterisera. Resultaten visar atttrådväxlingstiden minskat signifikant, samtidigt som determinismen blivit bättreoch därigenom är det nu enklare att designa system med hårda realtidskrav.