嵌入式操作系统VxWorks简介
VxWorks操作系统基础(适合初学者阅读)2024新版
系统库（System Library）
提供一系列操作系统服务，如文件操作、网络协议栈等。
驱动程序（Device Drivers）
与硬件设备交互，实现对硬件设备的控制和管理。
内核组成及作用
内核组成及作用
01
内核的主要作用包括
02 管理系统资源，如CPU、内存、I/O设备等 。
06
VxWorks文件系统操作指南
文件系统类型及特点介绍
RAM-based File System
基于RAM的文件系统，读写速度快，但数据在 关机后丢失。
TrueFFS
Wind River特有的闪存文件系统，提供磨损均 衡和掉电保护功能。
ABCD
DOS File System (dosFs)
兼容MS-DOS的文件系统，支持FAT12、FAT16 和FAT32格式。
01
VxWorks操作系统概述
VxWorks操作系统定义
VxWorks是一款由美国风河公司（ Wind River）开发的嵌入式实时操 作系统（RTOS），专为需要实时响 应和高可靠性的应用而设计。
VxWorks提供了丰富的中间件和开发 工具，支持多种处理器架构和硬件平 台，广泛应用于航空、航天、通信、 医疗、工业自动化等领域。
在ISR中处理完中断事件后， 需要及时清除中断标志，避 免重复处理。
中断优先级设置和嵌套处理
01
VxWorks支持多级中断优先级，高优先级的中断可以打断低优先 级的中断处理。
02
中断优先级可以通过配置文件或动态调整进行设置，以满 足不同应用场景的需求。
03
在处理中断时，如果发生更高优先级的中断请求， VxWorks会自动保存当前中断的上下文信息，并跳转到更 高优先级的中断处理程序中。处理完成后，再恢复之前中 断的上下文信息并继续执行。这种机制称为中断嵌套处理 。
vxworks 使用案例
vxworks 使用案例VxWorks是一款实时操作系统（RTOS），广泛应用于嵌入式系统、工业控制、航空航天、军事等领域。
以下是一些VxWorks的典型使用案例：1. 嵌入式设备：VxWorks可用于各种嵌入式设备，如智能家居、无人驾驶汽车、工业机器人等。
在这些设备中，VxWorks可以提供实时性能、低功耗和紧凑的系统资源占用。
2. 航空航天：VxWorks在航空航天领域有着广泛应用，如飞行控制系统、卫星通信系统、航空电子设备等。
在这些系统中，VxWorks需要具备高可靠性、实时性和强大的内存管理能力。
3. 军事系统：VxWorks在军事领域也有广泛应用，如导弹控制系统、雷达系统、指挥控制系统等。
在这些系统中，VxWorks需要满足严格的性能、安全性和可靠性要求。
4. 工业控制：VxWorks可用于各种工业控制系统，如生产线自动化、智能仪表、传感器等。
在这些系统中，VxWorks可以提供实时性能、稳定性和易于扩展的特性。
5. 医疗设备：VxWorks在医疗设备中有广泛应用，如超声波设备、心电监测设备、手术机器人等。
在这些设备中，VxWorks需要具备高可靠性、实时性和良好的兼容性。
6. 通信设备：VxWorks可用于通信设备，如交换机、路由器、基站的控制系统等。
在这些设备中，VxWorks需要提供高性能、低功耗和稳定的系统运行。
7. 汽车电子：VxWorks在汽车电子领域也有广泛应用，如发动机控制系统、刹车控制系统、车载信息娱乐系统等。
在这些系统中，VxWorks 需要满足功能安全、实时性和低功耗的要求。
总之，VxWorks作为一款实时操作系统，在众多领域发挥着重要作用。
其高性能、实时性、可靠性和易用性使得它成为许多嵌入式系统和实时控制应用的首选操作系统。
VxWorks操作系统简介
VxWorks操作系统简介VxWorks操作系统简介VxWorks操作系统是一种广泛应用于嵌入式系统开发的实时操作系统。
本文将详细介绍VxWorks操作系统的架构、特性、应用领域以及相关的法律名词注释。
一、VxWorks操作系统架构VxWorks操作系统采用分层架构，包括内核层、中间层以及外围应用层。
具体架构如下：⒈内核层：提供底层的操作系统服务，包括任务管理、内存管理、中断处理、设备驱动等。
内核层使用高度模块化的设计，可以根据需求选择性地加载不同的内核服务。
⒉中间层：提供更高层次的功能，如文件系统、网络协议栈、图形用户界面等。
中间层通过对内核接口的封装，提供更便捷的应用开发接口。
⒊外围应用层：包括用户应用程序和系统管理工具。
用户应用程序可以基于VxWorks操作系统的开发环境进行开发，并且通过内核和中间层提供的接口与系统进行交互。
二、VxWorks操作系统特性VxWorks操作系统有以下特点：⒈实时性：VxWorks操作系统被广泛应用于实时系统开发，具有快速响应、低延迟和可预测性等特性。
它使用了优化的调度算法和中断处理机制，确保系统对实时任务的及时响应。
⒉可靠性：VxWorks操作系统采用了可靠性设计和故障恢复机制，例如内存保护、任务隔离和异常处理等。
这些机制可最大限度地减少系统崩溃和错误的影响。
⒊可扩展性：VxWorks操作系统具有高度可扩展性，可以根据应用的需要进行灵活配置。
开发人员可以根据系统需求选择性地加载所需的内核服务和中间层模块，以达到最佳性能和资源利用。
⒋安全性：VxWorks操作系统提供了多层次的安全机制，包括权限控制、数据加密和访问控制等。
这些机制可以在网络和物理环境中保护系统不受未经授权的访问和攻击。
三、VxWorks操作系统的应用领域VxWorks操作系统在各行各业都有广泛的应用，特别适用于对实时性和可靠性要求较高的领域。
以下是一些典型的应用领域：⒈工业自动化：VxWorks操作系统被广泛用于控制系统和工业领域，如汽车制造、航空航天和机械制造等。
vxworks使用过程中的100个疑问与解答
vxworks使用过程中的100个疑问与解答1. VxWorks是什么？VxWorks是一种实时操作系统（RTOS）,由美国Wind River公司开发，适用于嵌入式系统。
2. VxWorks有哪些特点？VxWorks具有高度可靠性、实时性、可移植性和可扩展性等特点。
3.如何安装VxWorks？安装VxWorks需要下载安装包，然后按照安装指南进行安装。
4.如何创建VxWorks任务？可以使用taskSpawn函数来创建任务，指定任务的入口函数、优先级等参数。
5. VxWorks如何进行任务间通信？任务间可以使用消息队列、信号量、共享内存等机制进行通信。
6.如何调试VxWorks程序？可以使用Wind River公司的调试工具Wind River Workbench进行调试。
7. VxWorks支持哪些开发语言？VxWorks主要支持C和C++开发，也可以使用汇编语言和Java等。
8.如何加载和运行VxWorks程序？VxWorks程序可以通过TFTP、FTP等网络协议加载到目标设备上，然后使用命令运行。
9. VxWorks是否支持多任务？是的，VxWorks支持多个任务的同时运行，并通过任务调度器进行任务切换。
10.如何实现任务间的同步？可以使用信号量、事件标志等机制实现任务间的同步。
11. VxWorks中如何实现中断处理？VxWorks提供了中断服务例程（ISR）和处理器驱动程序（DPC）来处理中断。
12.如何列出VxWorks系统中的任务？可使用taskShow命令列出系统中所有任务的详细信息。
13.如何获取任务的优先级？可以使用taskPriorityGet命令获取任务的优先级。
14.如何设置任务的优先级？可以使用taskPrioritySet命令设置任务的优先级。
15.如何控制任务的时间片轮转？可以使用taskDelay命令来控制任务的时间片轮转。
16.如何查看VxWorks系统的中断信息？可以使用intShow命令来查看系统中的中断信息。
Vxworks基础
为各种目标板的硬件功能提供了统一的软件接口 它们包括： 硬件初始化 中断处理和产生 硬件时钟和定时器管理 内存映射和分配 BSP还包括boot Rom和其它启动机制 sysLib和sysALib库是VxWorks可移植的核心
Vxworks操作系统将一切与硬件有关的功能模块都放在BSP库中。该BSP库是硬件与软件的接口，处理硬件的初始化、中断处理与产生、硬件时钟与定时管理、局部和总线内存空间的映射、内存大小定义，等等。能够自行启动目标机、初始化目标机、能够与host通信以下载Vxworks核、把控制权交给Vxworks核来调用用户应用程序等功能。
Tornado 系统结构
POSIX Library
Real-Time Embedded Application
Host
VxSim
Debug Agent
Tornado Plug-ins
Target
Target Server
Launcher
Core OS
BSP
Ethernet
Serial Line
板支持包（BSP）
VxWorks的特点--高度伸缩性的环境
Stand-alone kernel up to full featured OS
0
100
200
300
400
500
Maximum Equipped
File System
Networking
O.S.
m
Memory Requirements (Kbytes)
VxWorks （1）
Vxworks提供了一套丰富的任务间通信机制，包括： ●内存共享（Shared memory）：简单的数据共享方法 ●信号量（Semaphore）：用于基本的互斥及同步 ●消息队列（Message queues）和管道（pipe）： 用于同一CPU上任务间消息的传递 ●套接口（Socket）和远程程序调用（RPC）： 用于网络上任务间的通信 ●信号（Signal）：用于异常处理 此外，Vxworks提供了三种共享内存的对象（shared-memory objects） 来实现运行在不同CPU上的任务间的高速同步和通信。 ●共享信号量（shared semaphores）：有二进制，记数型两种 ●共享消息队列（shared message queues） ●共享内存分区（shared-memory partitions）：有系统类型和用户类型
VxWorks之认识（转）
VxWorks之认识（转）Tornado是WindRiver公司开发的用于嵌入式开发的一组产品，它包括32位实时操作系统VxWorks，集成开发环境(IDE，包括编译器等)。
下面是我阅读完VxWorks相关文档后的一些个人认识。
一．VxWorks操作系统VxWorks时实时多任务的嵌入式操作系统，它主要包括任务调度、I/O功能、文件系统、中断管理、内存管理、网络功能、内存管理、BSP（系统启动模块）等。
它的多任务的实现是由中断驱动的，即在每个系统时钟中断中，实现任务的调度。
VxWorks中的任务有优先级的概念。
与其它嵌入式操作系统相比，它有如下优点：1．任务之间的切换快，任务间通信手段多样；2．中断响应的延时短；3．内存管理安全：VxWorks把内存分成很多区域，包括内核区、用户区，并且采用虚拟内存管理的方法，这样大大提高了系统的安全性，并且增加了堆栈溢出的判断；4． I/O功能丰富，硬件驱动全面；5．文件系统强大；6．网络功能全面；7．对任务的实时监控；8． BSP（启动模块）的支持；9．多CPU的支持；10．系统各模块是单独的库，可以根据需要加载。
下面就详细讲述各部分内容。
1．多任务功能：VxWorks的任务有优先级的概念，其任务调度也是基于优先级考虑的，是抢占式的，VxWorks的任务有256个等级，0—255，数目越小表示优先级越高。
高优先级的任务可以打断低优先级的任务而抢先执行，只有在高优先级的任务执行完后，低优先级的任务才可以执行。
其调度算法有两种：完全抢占式的和循环分配式的。
完全抢占式的是除了高优先级任务可以打断低优先级任务外，在相同优先级的任务之间，不可以相互打断，并且同优先级任务不是同时执行的，只有等该任务执行完后，与其相同优先级的任务才可以执行；循环分配式除了具有抢占功能之外，相同优先级的任务是可以同时执行的，即系统时间片是在它们之间平均分配的，这样，相同优先级的任务可以同时执行。
VxWork介绍及编程
VxWork介绍及编程VxWorks BSP和系统启动装载顺序VxWorks系统简介及编程一.嵌入式操作系统VxWorks简介VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS），是嵌入式开发环境的关键组成部分。
良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境，在嵌入式实时操作系统领域占据一席之地。
它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。
在美国的 F-16、FA-18 战斗机、B-2 隐形轰炸机和爱国者导弹上，甚至连1997年4月在火星表面登陆的火星探测器上也使用到了VxWorks。
WindRiver公司网址实时操作系统和分时操作系统的区别从操作系统能否满足实时性要求来区分，可把操作系统分成分时操作系统和实时操作系统。
分时操作系统按照相等的时间片调度迚程轮流运行，分时操作系统由调度程序自动计算迚程的优先级，而不是由用户控制迚程的优先级。
这样的系统无法实时响应外部异步事件。
实时操作系统能够在限定的时间内执行完所规定的功能，幵能在限定的时间内对外部的异步事件作出响应。
分时系统主要应用于科学计算和一般实时性要求不高的场合。
实时性系统主要应用于过程控制、数据采集、通信、多媒体信息处理等对时间敏感的场合。
VxWorks的特点∙可靠性操作系统的用户希望在一个工作稳定，可以信赖的环境中工作，所以操作系统的可靠性是用户首先要考虑的问题。
而稳定、可靠一直是VxWorks的一个突出优点。
自从对中国的销售解禁以来，VxWorks以其良好的可靠性在中国赢得了越来越多的用户。
∙实时性实时性是指能够在限定时间内执行完规定的功能幵对外部的异步事件作出响应的能力。
实时性的强弱是以完成规定功能和作出响应时间的长短来衡量的。
VxWorks 的实时性做得非常好，其系统本身的开销很小，迚程调度、迚程间通信、中断处理等系统公用程序精练而有效，它们造成的延迟很短。
VxWorks入门
嵌入式实时操作系统VxWorks入门VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统(RTOS)，它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。
在美国的F-16、FA-18 战斗机、B-2隐形轰炸机和爱国者导弹上，甚至连1997年4月在火星表面登陆的火星探测器上也使用到了VxWorks。
VxWorks原先对中国区禁止销售，自解禁以来，在我们的军事、通信、工业控制等领域得到了非常广泛的应用。
嵌入式系统的调试方法一般为通过PC(宿主机)上的集成开发环境交叉编译针对特定电路板(目标机)的程序，然后将程序通过目标板的JTAG、串口或网口等途径下载到目标板上运行。
如图1。
因此，为了构造一个嵌入式系统的学习环境，拥有一块包含CPU、存储器及I/O电路(构造计算机系统)的目标电路板往往是必要的。
虽然许多集成开发环境附带模拟软件，但仅限于指令集的模拟，均无法模拟物理的目标机硬件平台，因而在其上只能进行应用程序的象征性模拟开发。
但是，并非所有人都能拥有一块物理的电路板。
在这种情况下，我们如何构造一个模拟的开发环境，其学习效果就如同拥有完全真实的电路板一样呢? 本文试图解答此问题，主体内容包括四个方面：1.利用VMware等软件模拟真实的目标机;2.构建VMware虚拟PC上VxWorks BSP，建立Bootrom和OS映像;3.修改Tornado相关设置，连接宿主机与目标机，建立调试通道;4.写一个简单的应用程序并下载到目标系统运行。
图1 嵌入式系统的调试本章工作的最终目标为：(1)VxWorks在VMware启动成功并顺利运行，如图2;图2 在VMware中运行的VxWorks(2)可在Tornado上针对目标板编译程序并进行调试，如图3。
图3 与目标机建立调试通道的Tornado1. 模拟目标机PC也具有目标机的所有特点，实际上，我们可以把PC作为嵌入式系统的目标机，从而构造如图4所示的开发模型：图4 PC作为目标机很遗憾，这种方法实际上非常麻烦，同时开动两台PC进行调试将使你和你的室友饱受折磨，既然他如此地热切于游戏和上网。
VxWorks操作系统简介
VxWorks操作系统简介VxWorks操作系统简介1.VxWorks操作系统概述VxWorks是一种实时操作系统（RTOS），由美国风险通信公司（Wind River Systems）开发和销售。
它广泛应用于嵌入式系统、网络设备和航空航天等领域，以其高度可靠性、实时性和可定制性而闻名。
2.VxWorks操作系统的特点与优势2.1 实时性能：VxWorks具有优秀的实时性能，能够以微秒级的精确度响应任务，并能够满足各种实时应用的需求。
2.2 可定制性：VxWorks提供了丰富的可定制选项，开发人员可以根据具体需求选择合适的开发环境、编程语言和硬件平台。
2.3 可靠性：VxWorks采用可靠性架构，能够有效地处理系统错误和异常，提供稳定性能与高可靠性。
2.4 安全性：VxWorks支持多层次的安全机制，包括访问控制、数据加密和安全认证等，保护系统免受恶意攻击。
3.VxWorks操作系统的体系结构3.1 内核：VxWorks内核提供了操作系统的核心功能，包括任务调度、内存管理、中断处理等。
它是操作系统与硬件之间的核心接口。
3.2 文件系统：VxWorks支持多种文件系统，包括RAM文件系统、ROM文件系统和网络文件系统等。
这些文件系统可用于数据存储、配置文件管理和软件更新等方面。
3.3 设备驱动程序：VxWorks提供了丰富的设备驱动程序，用于管理和控制外设设备，如串口通信、网络接口和硬盘等。
3.4 网络协议栈：VxWorks内置了多种网络协议栈，包括TCP/IP协议栈和UDP协议栈等，以实现设备间的网络通信。
4.VxWorks操作系统的开发工具4.1 Tornado集成开发环境：Tornado是VxWorks的主要开发工具，提供了图形化界面和一系列的编译、调试和部署工具，简化了开发过程。
4.2 GNU工具链：VxWorks还支持GNU工具链，包括GCC编译器、GDB调试器和Make构建工具等，为开发人员提供更灵活的开发环境。
嵌入式实时操作系统VxWorks
中国高新技术产业导报/2004年/06月/01日/嵌入式实时操作系统VxWorks晓燕 VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统(R TOS),是Tornado嵌入式开发环境的关键组成部分。
良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境,在嵌入式实时操作系统领域逐渐占据一席之地。
首先,它十分灵活,具有多达1800个功能强大的应用程序接口(API);其次,它适用方面广,可以适用于从最简单到最复杂的产品设计;再次,它可靠性高,可以用于从防抱死刹车系统到星际探索的关键任务;最后,适用性强,可以用于所有的流行的CPU平台。
它采用微内核的结构,具有支持处理器多,网络协议丰富,兼容性和裁减性好等特点,同时具有程序动态连接和下载的功能。
板级支持包(BSP)是运行的任何目标板都需要的。
BSP对各种板子的硬件功能提供了统一的接口,它包括硬件初始化、中断的产生和处理、硬件时钟和计时器管理、局域和总线内存地址映射、内存分配等等。
每个板级支持包包括一个ROM启动(Boot ROM)或其他启动机制。
高性能的操作系统核心wind支持所有的实时特性,其设计减少了系统开销,高效的任务管理保证了对外部事件快速、确定的反应。
快速灵活的任务间和进程间通信允许独立的任务在实时系统中与其行动相协调。
网络系统提供了对其他网络和TCP/IP网络系统的“透明”访问。
无论是松耦合的串行线路,标准的以太网连接还是紧耦合的利用共享内存的背板总线,所有的VxWorks网络机制都遵循标准的Internet协议。
最新版顶级嵌入式实时多任务操作系统--VxWorks v 6.0已经开始预发布。
首批WindLink合作伙伴正在进行最后的用户级测试。
VxWorks v6.0与VxWorks v5.x实现完全的向下兼容,所有VxWorks v5.5下编写的应用程序以及BSP和DRV都可以源代码兼容。
除此之外,VxWorks v6.0新增引入了具有完全保护功能的实时进程Real Time Process简称R TP,首次完美的解决了内核保护与实时性和确定性之间的矛盾。
VxWorks介绍及编程
VxWork介绍及编程一.嵌入式操作系统VxWorks简介VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS），是嵌入式开发环境的关键组成部分。
良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境，在嵌入式实时操作系统领域占据一席之地。
它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。
在美国的 F-16、FA-18 战斗机、B-2 隐形轰炸机和爱国者导弹上，甚至连1997年4月在火星表面登陆的火星探测器上也使用到了VxWorks。
WindRiver公司网址实时操作系统和分时操作系统的区别从操作系统能否满足实时性要求来区分，可把操作系统分成分时操作系统和实时操作系统。
分时操作系统按照相等的时间片调度进程轮流运行，分时操作系统由调度程序自动计算进程的优先级，而不是由用户控制进程的优先级。
这样的系统无法实时响应外部异步事件。
实时操作系统能够在限定的时间内执行完所规定的功能，并能在限定的时间内对外部的异步事件作出响应。
分时系统主要应用于科学计算和一般实时性要求不高的场合。
实时性系统主要应用于过程控制、数据采集、通信、多媒体信息处理等对时间敏感的场合。
VxWorks的特点•可靠性操作系统的用户希望在一个工作稳定，可以信赖的环境中工作，所以操作系统的可靠性是用户首先要考虑的问题。
而稳定、可靠一直是VxWorks的一个突出优点。
自从对中国的销售解禁以来，VxWorks以其良好的可靠性在中国赢得了越来越多的用户。
•实时性实时性是指能够在限定时间内执行完规定的功能并对外部的异步事件作出响应的能力。
实时性的强弱是以完成规定功能和作出响应时间的长短来衡量的。
VxWorks 的实时性做得非常好，其系统本身的开销很小，进程调度、进程间通信、中断处理等系统公用程序精练而有效，它们造成的延迟很短。
Vxworks简介
Vxworks简介VxWorks 是美国Wind River System 公司（以下简称风河公司，即WRS 公司）推出的一个实时操作系统。
Tornado 是WRS 公司推出的一套实时操作系统开发环境，类似MicrosoftVisual C，但是提供了更丰富的调试、仿真环境和工具外文名VxWorks 开发时间1983年公司Wind River System（风河公司）产地美国产品类型实时操作系统开发环境Tornado1、简介VxWorks 操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS），是嵌入式开发环境的关键组成部分。
良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境，在嵌入式实时操作系统领域占据一席之地。
它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。
在美国的F-16、FA-18战斗机、B-2 隐形轰炸机和爱国者导弹上，甚至连1997年4月在火星表面登陆的火星探测器、2008年5月登陆的凤凰号，和2012年8月登陆的好奇号也都使用到了VxWorks上。
2、组成VxWorks操作系统有以下部件组成：内核多任务调度（采用基于优先级抢占方式，同时支持同优先级任务间的分时间片调度）任务间的同步进程间通信机制中断处理定时器和内存管理机制I/O 系统VxWorks 提供了一个快速灵活的与ANSI C 兼容的I/O 系统，包括UNIX 标准的Basic I/O （creat(),remove(),open(),close(),read(),write(),and ioctl().），Buffer I/O (fopen(),fclose(),fread(),fwrite(),getc(),putc()) 以及POSIX 标准的异步I/O。
VxWorks 包括以下驱动程序：网络驱动、管道驱动、RAM盘驱动、SCSI驱动、键盘驱动、显示驱动、磁盘驱动、并口驱动等。
嵌入式系统10-vxworks简介
48
Embedded Linux的优点
3
wind kernel
1 ． wind kernel 是一个微内核，这个特点导致 VxWorks有许多的Components 2． wind kernel对外设不做假设。所谓对外设不 做假设是指操作系统不假设用户开发的板子上是 否有总线以及有什么样的总线，也不假设内存的 大小及内存如何定位，不假设I/O及有多少I/O。 IMAGE中要有板级支持包 BSP（即驱动程序）来 完成对外设的管理。
摄象机（动态调试）
–WindView、System Browser，可以看到程序在动态运 行时发生的情况，如任务的切换轨迹等； –CodeTest可测试系统的代码覆盖率以及内存的动态分 配和释放情况 –Scope Tools可分析系统内某个变量随时间的变化曲 线，每个函数或任务占用CPU的时间，以及内存的使 用情况。
任务初始化
29
RTOS任务调度的算法
Pre_empty:不同优先级的任务采用抢占方式
High Priority
Task A
Medium Priority
Event
Event
Task B
Low Priority
Task C
30
Timeslice:相同优先级的任务采用时间片 轮转方式（KernelTimeSlice(ticks)）
36
调试的手段及工具
纯硬的手段
– 万用表、示波器、逻辑分析仪，针对非在线的 硬件问题和部分的在线硬件问题
半硬半软的手段
– ICE、BDM，针对部分硬件的在线问题和BSP 的调试
纯软的手段
– Cross Debugger，针对App的调试
37
ICE的方法
VxWorks操作系统简介
通信机制——消息队列和管道
单处理器中任务间消息的传送采用消息队列 管道是一个虚拟的IO设备，是建立在消息队列上的，采用 标准的IO接口，能调用标准的I/O函数，进行管道打开、读 入和写入等操作。 消息队列和管道都会提供先入先出的缓冲（FIFO）以及同 步和互斥机制。 用于单个处理器中任务间的通讯，也可用于ISR与任务间的 通讯
Slip / PPP
内存管理
平坦模式(Flat Mode)
为什么不是段页式的管理？ 页式管理要有程序-内存的映射， 严重影响实时性
VxWorks系统支持静态分配和 动态分配相合的内存分配
低端内存区和VxWorks区采用静态 分配，而保证VxWorks的实时性和 稳定性。
内存分配采用first-fit算法 当增加硬件内存时，需要修改 sysPhysMemTop( ) (或调整 LOCAL_MEM_SIZE)
任务结构——任务控制块（TCB）
任务控制块用来描述一个任务，每一任务都与一 个TCB关联。
任务控制块里面包含了：当前状态、优先级、要等 待的事件或资源、任务程序码的起始地址、初始堆 栈指针
任务的“上下文”（context)。任务的上下文就 是当一个执行中的任务被停止时，所要保存的所 有信息。通常，上下文就是计算机当前的状态， 也即各个寄存器的内容。
vxworks
Vxworks操作系统（概要）一嵌入式操作系统概述（5 Min）1.嵌入式操作系统的形成●无操作系统的嵌入程序阶段这一阶段的嵌入式系统是以可编程控制器的形式、以单芯片为核心的系统，同时具有与一些监测、伺服、指示设备相配合的功能。
这种系统大部分应用于一些专业性极强的工业控制系统中，一般没有明显的被称为操作系统（RTOS）的支持，而是通过汇编语言编程对系统进行直接控制，运行结束后清除内存。
这一阶段系统的主要特点是系统结构和功能都相对单一，针对性强，但无操作系统支持，几乎没有用户接口。
●简单监控式的专用操作系统阶段这一阶段的嵌入式系统主要以嵌入式处理器为基础、以简单监控式操作系统为核心。
系统的特点是处理器种类繁多，通用性比较弱；系统开销小，效率高；系统一般配备系统仿真器，具有一定的兼容性和扩展性；操作系统的用户界面不够友好，其主要用来控制系统负载以及监控应用程序运行。
●通用的嵌入式操作系统阶段以通用型嵌入式实时操作系统（RTOS）为标志的嵌入式系统。
如VxWorks、pSOS、OS-9、Windows CE就是这一阶段的典型代表。
这一阶段系统的特点是能运行在各种不同类型强大的微处理器上；具有强大的通用型操作系统的功能，如具备了文件和目录管理、多任务、设备支持、网络支持、图形窗口以及用户界面等功能；具有大量的丰富的应用程序接口（API）和嵌入式应用软件丰富。
2.嵌入式操作系统特点概述●可移植性●可裁减性●可靠性●实时性●体积小、占用资源少3.现有的嵌入式操作系统简介●对几种主流操作系统进行简要介绍✧Windows Embedded族◆Windows Embedded操作系统产品家族由2种操作系统组成：WinCE、WinXP Embedded◆总体来看，Windows CE .NET是一个可定制的实时操作系统，能够用来快速构建下一代的智能、小巧的互联设备。
WindowsCE .NET可以运行在多种中央处理器（CPU）上，适用于各种设备类型：移动手持设备、瘦客户机、IP电话以及自动化工业控制设备。
嵌入式实时操作系统VxWorks
目录
• VxWorks操作系统概述 • VxWorks系统核心功能 • VxWorks开发环境与工具 • VxWorks系统设计与实践
目录
• VxWorks系统案例分析 • VxWorks与其他实时操作系统的比较
01
VxWorks操作系统概述
定义与特点
定义
VxWorks是一种高性能、可扩展的实 时操作系统（RTOS），专为嵌入式系 统设计。
资源占用
Linux通常需要更多的内存和存储资源，不太适合资源有限 的嵌入式系统。VxWorks则更为紧凑。
开放性
Linux是开源的，拥有庞大的社区支持和丰富的软件资源。 VxWorks的源代码不公开。
VxWorks与QNX的比较
实时性
VxWorks和QNX都具备出色 的实时性，能够满足严苛的 实时需求。两者在微秒级别 内都能快速进行任务调度和
内存分区管理
VxWorks将内存划分为多个分区，每个任务占用一个 独立的内存分区，避免内存冲突。
内存保护机制
通过内存保护机制，确保每个任务的代码和数据不会 互相干扰。
动态内存分配
提供动态内存分配函数，允许任务在运行时申请和释 放内存。
系统优化与性能测试
代码优化
通过优化任务代码，降 低系统开销，提高实时 性。
中断处理优化
优化中断处理程序，减 少中断延迟，提高系统 响应速度。
性能测试与评估
通过实际测试和评估， 验证系统性能是否满足 实时性要求。
05
VxWorks系统案例分析
案例一：无人机飞控系统
无人机飞控系统需要实时响应、高可 靠性和可扩展性，以满足飞行控制和 导航的需求。
VxWorks操作系统概述
VxWorks操作系统概述(1) 无忧电子开发网VxWorks操作系统概述(1)1. VxWorks操作系统概述1.1. VxWorks 操作系统简介实时多任务操作系统是能在确定的时间内执行其功能，并对外部的异步事件作出响应的计算机系统。
多任务环境允许一个实时应用作为一系列独立任务来运行，各任务有各自的线程和系统资源。
VxWorks系统提供多处理器间和任务间高效的信号灯、消息队列、管道、网络透明的套接字。
实时系统的另一关键特性是硬件中断处理。
为了获得最快速可靠的中断响应，VxWorks系统的中断服务程序ISR有自己的上下文。
VxWorks实时操作系统由400多个相对独立的、短小精炼的目标模块组成，用户可根据需要选择适当模块来裁剪和配置系统，这有效地保证了系统的安全性和可靠性。
系统的链接器可按应用的需要自动链接一些目标模块。
这样，通过目标模块之间的按需组合，可得到许多满足功能需求的应用。
VxWorks操作系统的基本构成模块包括以下部分：·高效的实时内核WindVxWOrks实时内核（Wind）主要包括基于优先级的任务调度、任务同步和通信、中断处理、定时器和内存管理。
·兼容实时系统标准POSIXVxWOrks提供接口来支持实时系统标准P.1003.1b.·I/O系统VxWOrks提供快速灵活的与ANSI-C相兼容的I/O系统，包括UNIX的缓冲I/O和实时系统标准POSIX的异步I/O。
VxWOrks包括以下驱动：网络 --- 网络设备（以太网、共享内存）管道 --- 任务间通信RAM --- 驻留内存文件SCSI --- SCSI硬盘，磁碟，磁带键盘 --- PC x86键盘（BSP仅支持x86）显示器 --- PC x86显示器（BSP仅支持x86）磁碟 --- IDE和软盘（BSP仅支持x86）并口 --- PC格式的目标硬件·本机文件系统·I/O系统VxWorks的文件系统与MS-DOS、RT-11、RAM、SCSI等相兼容。
VxWorks操作系统简介.ppt
通信机制——信号量
Vxworks信号量提供最快速的任务间通信机制，它主要用 于解决任务间的互斥和同步。针对不同类型的问题，有三 种信号量： 二进制信号量，使用最快、最广泛，主要用于同步和互 斥 互斥信号量，主要用于优先级继承、安全删除和回溯 计数器
VxWorks系统简介
郭思 SX1401188
VxWorks系统简介
VxWorks应用背景 VxWorks系统体系结构 任务管理 通信机制 内存管理
VxWorks应用背景
VxWorks是美国Wind River System公司于1983年设计 开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS）。
BSP（Board Support Package）
BSP通常是指针对具体的硬件平台，用户所编 的启动代码和部分设备驱动程序的集合。 板级支持包对各种板子的硬件功能操作提 供了统一的软件接口，是保证VxWorks操作系 统可移植性的关键。它包括硬件初始化、中断 的产生和处理、硬件时钟和计时器管理、局域 和总线内存地址映射、内存分配等等。
Vxworks支持各种任务间的通信机制，提供多种多样 的任务间通信方式，主要有：
共享内存，主要是数据的共享； 信号量，用于基本的互斥和任务同步； 消息队列和管道，单CPU的消息传递； 二进制信号，用于异常处理； Socket和远程过程调用，用于网络间任务消息传
递。
通信机制——共享内存
任务间通信最简单的方法是采用共享存储区，也即相关的 各个任务分享属于它们的地址空间的同一内存区域。因为 所有的任务都存在于单一的线性地址空间，任务间共享数 据。全局变量、线性队列、环形队列、链表、指针都可被 运行在不同的上下文的代码所指向。
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一.嵌入式操作系统VxWorks简介VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS），是嵌入式开发环境的关键组成部分。
良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境，在嵌入式实时操作系统领域占据一席之地。
它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。
在美国的 F-16、FA-18 战斗机、B-2 隐形轰炸机和爱国者导弹上，甚至连1997年4月在火星表面登陆的火星探测器上也使用到了VxWorks。
WindRiver公司网址实时操作系统和分时操作系统的区别从操作系统能否满足实时性要求来区分，可把操作系统分成分时操作系统和实时操作系统。
分时操作系统按照相等的时间片调度进程轮流运行，分时操作系统由调度程序自动计算进程的优先级，而不是由用户控制进程的优先级。
这样的系统无法实时响应外部异步事件。
实时操作系统能够在限定的时间内执行完所规定的功能，并能在限定的时间内对外部的异步事件作出响应。
分时系统主要应用于科学计算和一般实时性要求不高的场合。
实时性系统主要应用于过程控制、数据采集、通信、多媒体信息处理等对时间敏感的场合。
VxWorks的特点•可靠性操作系统的用户希望在一个工作稳定，可以信赖的环境中工作，所以操作系统的可靠性是用户首先要考虑的问题。
而稳定、可靠一直是VxWorks的一个突出优点。
自从对中国的销售解禁以来，VxWorks以其良好的可靠性在中国赢得了越来越多的用户。
•实时性实时性是指能够在限定时间内执行完规定的功能并对外部的异步事件作出响应的能力。
实时性的强弱是以完成规定功能和作出响应时间的长短来衡量的。
VxWorks 的实时性做得非常好，其系统本身的开销很小，进程调度、进程间通信、中断处理等系统公用程序精练而有效，它们造成的延迟很短。
VxWorks 提供的多任务机制中对任务的控制采用了优先级抢占（Preemptive Priority Scheduling）和轮转调度（Round-Robin Scheduling）机制，也充分保证了可靠的实时性，使同样的硬件配置能满足更强的实时性要求，为应用的开发留下更大的余地。
•可裁减性用户在使用操作系统时，并不是操作系统中的每一个部件都要用到。
例如图形显示、文件系统以及一些设备驱动在某些嵌入系统中往往并不使用。
VxWorks 由一个体积很小的内核及一些可以根据需要进行定制的系统模块组成。
VxWorks 内核最小为 8kB，即便加上其它必要模块，所占用的空间也很小，且不失其实时、多任务的系统特征。
由于它的高度灵活性，用户可以很容易地对这一操作系统进行定制或作适当开发，来满足自己的实际应用需要。
对一个实时内核的要求一个实时操作系统内核需满足许多特定的实时环境所提出的基本要求，这些包括：多任务：由于真实世界的事件的异步性，能够运行许多并发进程或任务是很重要的。
多任务提供了一个较好的对真实世界的匹配，因为它允许对应于许多外部事件的多线程执行。
系统内核分配CPU给这些任务来获得并发性。
抢占调度：真实世界的事件具有继承的优先级，在分配CPU的时候要注意到这些优先级。
基于优先级的抢占调度，任务都被指定了优先级，在能够执行的任务（没有被挂起或正在等待资源）中，优先级最高的任务被分配CPU资源。
换句话说，当一个高优先级的任务变为可执行态，它会立即抢占当前正在运行的较低优先级的任务。
任务间的通讯与同步：在一个实时系统中，可能有许多任务作为一个应用的一部分执行。
系统必须提供这些任务间的快速且功能强大的通信机制。
内核也要提供为了有效地共享不可抢占的资源或临界区所需的同步机制。
任务与中断之间的通信：尽管真实世界的事件通常作为中断方式到来，但为了提供有效的排队、优先化和减少中断延时，我们通常希望在任务级处理相应的工作。
所以需要杂任务级和中断级之间存在通信。
二.系统编程方法实时系统主要包括:多任务调度（采用优先级抢占方式），任务间的同步和进程间通信机制.一个多任务环境允许实时应用程序以一套独立任务的方式构筑，每个任务拥有独立的执行线程和它自己的一套系统资源。
进程间通信机制使得这些任务的行为同步、协调。
wind使用中断驱动和优先级的方式。
它缩短了上下文转换的时间开销和中断的时延。
在 VxWorks 中，任何例程都可以被启动为一个单独的任务，拥有它自己的上下文和堆栈。
还有一些其它的任务机制可以使任务挂起、继续、删除、延时或改变优先级。
另一个重要内容是:硬件中断处理。
硬件产生中断,统治系统调用相应的中断历程(ISR),位是系统得到尽快的响应,ISR在它自己独立的上下文和堆栈中运行.它的优先级高于任何任务优先级.Task State Transitions中断延迟(Interrupt Latency) 中断延迟是指从硬件中断发生到开始执行中断处理程序第一条指令之间的这段时间。
优先级驱动(Priority-Driven) 优先级驱动是指多任务系统中，当前运行任务总是具有最高优先级的就绪任务。
•多任务调度两种方式: 优先抢占和轮转调度(Preemptive Priority,Round-Robin Scheduling).优先抢占(Preemptive Priority): 每一个任务都有一个优先级,系统核心保证优先级最高的任务运行于CPU.如果有任务优先级高于当前的任务优先级,系统立刻保存当前任务的上下文,切换到优先级高的上下文.抢占(Preemptive): 抢占是指当系统处于核心态运行时, 允许任务的重新调度。
换句话说就是指正在执行的任务可以被打断，让另一个任务运行。
抢占提高了应用对异步事件的响应性能力。
操作系统内核可抢占，并不是说任务调度在任何时候都可以发生。
例如当一个任务正在通过一个系统调用访问共享数据时，重新调度和中断都被禁止.任务上下文(Task Context): 任务上下文是指任务运行的环境。
例如，针对x86的CPU，任务上下文可包括程序计数器、堆栈指针、通用寄存器的内容.上下文切换（Context Switching）: 多任务系统中，上下文切换是指CPU的控制权由运行任务转移到另外一个就绪任务时所发生的事件，当前运行任务转为就绪（或者挂起、删除）状态，另一个被选定的就绪任务成为当前任务。
上下文切换包括保存当前任务的运行环境，恢复将要运行任务的运行环境。
上下文的内容依赖于具体的CPU.轮转调度(Round-Robin Scheduling):使所有相同优先级,状态为ready的任务公平分享CPU(分配一定的时间间隔,使个任务轮流享有CPU).Round-Robin Scheduling系统由256个优先级,从0到255,0为最高,255为最低. 任务在被创建时设定了优先级.也可用taskPrioritySet ( ) 来改变任务优先级.任务的主要状态: READY,PEND,DELAY,SUSPEND...ready-------->pended-----------semTake( )/msgQReceive( )-其他任务ready-------->delayed-----------taskDelay( )ready-------->suspended---------taskSuspend( )pended------->ready-------------semaGive( )/msgQSend( )-其他任务pended------->suspended---------taskSuspend( )delayed------>ready-------------expired delaydelayed------>suspended---------taskSuspend( ) suspended---->ready-------------taskResume( )/taskActi vate( )suspended---->pended------------taskResume( ) suspended---->delayed-----------taskResume( )轮转调度 (Round-Robin): 轮转调度可以扩充到优先抢占方式中,当多个任务优先级相同的情况下,轮转调度算法使任务按平等的时间片运行于CPU,共享CPU.避免一个任务长时间占用CPU,而导致其他任务不能运行.可以用 kernelTimeSlice( ) 来定义时间长度.taskLock ( )和 taskUnlock ( ) 用来取消优先抢占方式 和恢复优先抢占方式.注意: 一个任务可以调用taskDelete ( ) 删除另一个任务,但是如果一个当前正在运行的任务被删除后,该任务的内存没有释放,而其他任务不知道,依然在等待,结果导致系统stop.用 taskSafe ( ) 和 taskUnsafe ( ) 来保证正在运行的任务不被删除.用法如下:taskSafe ();semTake (semId, WAIT_FOREVER);/* Block until semaphore available */. . . . critical region .semGive (semId); semGive (semId);/* Release semaphore */taskUnsafe ();•任务间的同步和进程间协调信号量作为任务间同步和互斥的机制。
在 wind 核中有几种类型的信号量，它们分别针对不同的应用需求：二进制信号量、计数信号量、互斥信号量和 POSIX 信号量。
所有的这些信号量是快速和高效的，它们除了被应用在开发设计过程中外，还被广泛地应用在VxWorks 高层应用系统中。
对于进程间通信，wind 核也提供了诸如消息队列、管道、套接字和信号等机制。
任务间的同步和进程间协调的几种方式:1.内存共享(Shared Memory),对简单的数据共享而言.2.信号量(Semaphore),基本的互斥和同步.3.消息队列(Message queues)和管道(Pipe),单个CPU中,任务间的信息传递.4.套结字(Socket)和远程调用(Remote procedure calls),相对于网络任务间的通信.5.信号(Signals),出错处理(Exception handling).内存共享(Shared Memory)任务间通信最通常的方式是通过共享的数据结构进行通信,因为所有VxWorks的任务存在于一个单一的线性地址空间，任务间共享数据。