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    moon_deadline

    Bounded MoonBit RTOS kernel with Cortex-M3 QEMU execution, priority inheritance and IPC.

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    0.4.0
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    Apache-2.0
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    No dependencies

    #MoonDeadline RTOS

    MoonBit 实现的有界抢占式 RTOS 核心与 Cortex-M3 裸机执行端口，Apache-2.0，版本 0.4.0。

    任务调度、等待/唤醒、传递式优先级继承、信号量和消息队列由 MoonBit 实现；C/Thumb 汇编负责复位、异常入口、独立任务栈及硬件寄存器访问。MoonBit 任务编译为 ARM ELF，在 QEMU mps2-an385 Cortex-M3 上从复位入口运行。没有实体开发板验证。

    #运行裸机示例

    需要 Python 3、MoonBit 0.10.15+943464bfa 及匹配 core、GNU Arm Embedded GCC、QEMU system-arm。工具加入 PATH；可通过 ARM_GCC、QEMU_ARM 指定完整程序路径，MOON_HOME 指向工具链目录。Windows 所有工具与构建输出均可放在 D 盘。

    python scripts/rtos.py --scenario 1
python scripts/rtos.py --scenario 2
python scripts/rtos.py --scenario 3
python scripts/rtos.py --scenario 4
python scripts/rtos.py --scenario 5
python scripts/rtos.py --fault stack
python scripts/rtos.py --fault allocation

    脚本直接调用 MoonBit 原生后端生成 C，再交叉编译 Cortex-M3 ELF。每次生成 ELF、链接映射、UART 日志和含 SHA256 的工具版本记录，位于 _build/rtos/。正例要求退出码 0 和 RTOS_PASS；两个故障用例要求非零退出及指定错误码。--verbose 显示完整导出的轨迹。

    场景已实现行为与检查
    1 抢占与轮转三个不主动让出的忙任务轮转；高优先级任务在 tick 5 唤醒抢占；检查 R4–R11、局部值和栈底哨兵
    2 优先级反转低任务继承高任务优先级越过中任务，在 tick 5 释放锁；解锁后恢复基础优先级
    3 采集处理流水线SysTick 通知采集任务，采集→处理→消费三条 MoonBit 任务，经两队列逐项验证 20 条整数消息
    4 超时竞争同 tick 先超时再投递中断事件；检查令牌、满队列发送超时清理和消息保留
    5 压力150,010 ticks，150,012 次任务身份切换，寄存器/栈检查通过，启动后分配次数不变
    故障注入破坏栈底触发 PANIC 72；启动后分配触发 PANIC 81，均为预期拒绝

    完整复现见 端口说明，原始结果见 验证记录；公共结果见 Actions。QEMU 加速虚拟时间不表示实体硬件性能。

    #复用核心

    moon add btlqql/moon_deadline@0.4.0

    在 moon.pkg 导入 "btlqql/moon_deadline/rtos" @rt。接口见 rtos/pkg.generated.mbti。

    let k = @rt.Kernel::new()
    ignore(k.create(1, 5))
    ignore(k.semaphore(0, 0, 1))
    ignore(k.take(1, 0, -1)) // 阻塞
    ignore(k.give(0))        // 唤醒
    let selected = k.pick()  // 1

    MoonCakes 提供跨后端复用的核心语义；裸机固件、端口和构建脚本从 GitHub 获取。固件位于单独模块，避免硬件 FFI 混入宿主程序。JS/Wasm 上调用核心不会产生硬件任务切换。

    #工程范围

    单核 Cortex-M3，无 FPU/MPU；16 任务槽、32 级优先级（数字越小越高）、8 信号量、8 非递归互斥锁、4 队列，每队列最多 16 个 32 位整数。SysTick 100 Hz；PendSV 保存 R4–R11，硬件保存其余异常帧；SVC 启动首个任务。内核调用关闭中断串行化。

    所有内核资源启动时创建并固定生命周期，启动后禁止分配/释放对象；任务体只使用不分配的整数操作与端口调用。适配器不是通用 MoonBit 内存运行时。固定栈每任务 4 KiB，16 槽共 64 KiB，启动堆预留 64 KiB，验证 trace 另占 64 KiB。实测堆使用 1,488 字节不代表总 RAM。

    无物理板、驱动库、通用动态任务创建、文件系统、网络、硬实时 WCET 证明或安全认证。栈哨兵在切换时检测，不能替代 MPU 隔离。适用于嵌入式教学、移植验证和有界 MoonBit 任务原型。

    #兼容保留的离线分析工具

    根包保留 0.3.0 的 RTA、EDF 有限窗口、预算搜索和配置对比 API。独立假设见 分析工具说明，离线响应时间界不能当作内核实测 WCET。

    moon run cmd/main --target js -- examples/config-regression.json
moon check --target all --deny-warn
moon test --target js --deny-warn
moon test --target wasm --deny-warn
moon test --target wasm-gc --deny-warn
moon test --target native --deny-warn
python scripts/verify.py

    16 条 MoonBit 测试（8 条分析、8 条 RTOS），另有 48 组分析器独立参考模型；RTOS 测试包含 4,096 次 FIFO 混合操作、时钟回绕、锁继承链、退出清理和资源边界。

    #参赛材料

    Markdown 申报书 · 一页项目说明 · 整改核对 · 生态对照 · 来源许可 · 真实提交历史

    保留原仓库及 0.3.0 历史，以同一项目实质更新申报；核心、端口和样例不拆成多个参赛作品。公开发布不等同于重新提交报名表或审核通过。

    ModelError

    source
    pub(all) suberror ModelError {
      InvalidModel
      ResourceLimit
    }

    Assignment

    source
    pub(all) struct Assignment {
      order : Array[Int]
      tasks : Array[Task]
    }

    DemandWitness

    source
    pub(all) struct DemandWitness {
      interval : Int
      demand : Int64
    }

    Response

    source
    pub(all) struct Response {
      name : String
      bound : Int64
      meets_deadline : Bool
      iterations : Array[Int64]
    }

    Simulation

    source
    pub(all) struct Simulation {
      ticks : Array[Tick]
      missed_tasks : Array[Int]
    }

    Task

    source
    pub(all) struct Task {
      name : String
      cost : Int
      period : Int
      deadline : Int
      jitter : Int
      blocking : Int
    }

    TaskChange

    source
    pub(all) struct TaskChange {
      name : String
      before_feasible : Bool
      after_feasible : Bool
      before_upper : Int64?
      after_upper : Int64?
      slack_before : Int64?
      slack_after : Int64?
    }

    Tick

    source
    pub(all) struct Tick {
      time : Int
      task : Int
    }

    assign_priorities

    source
    fn assign_priorities(tasks : Array[Task]) -> Assignment? raise ModelError

    compare

    source
    fn compare(before : Array[Task], after : Array[Task]) -> Array[TaskChange] raise ModelError

    edf_window

    source
    fn edf_window(tasks : Array[Task], horizon : Int) -> DemandWitness? raise ModelError

    fixed_priority

    source
    fn fixed_priority(tasks : Array[Task]) -> Array[Response] raise ModelError

    maximum_cost

    source
    fn maximum_cost(tasks : Array[Task], index : Int) -> Int? raise ModelError

    simulate

    source
    fn simulate(tasks : Array[Task], horizon : Int) -> Simulation raise ModelError

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