VxWorks+SMP内核调度、信号量和中断机制的设计与实现
VxWorks实时操作系统SIGNAL机制的应用
1.
信号可用来在同一任务内部或不同任务之间实现异步通信，从而改变对多个任务的控制流程。所有任务或中断服务程序均能向指定的任务发送信号，该信号的接收任务将立刻挂起当前的执行线程，而激活任务指定的信号处理程序。信号处理程序是由用户定义的，它关联与特定的信号，而且任务接收到该指定信号时的所有必要处理都在该程序中实现。信号的这种机制使得它特别适合于用来实现差错和异常处理。
sigset_tsa_mask;/*信号屏蔽集*/
intsa_flags;/*处理方式*/
};
下面以Intel i386/i486为例进行进一步的解释：
列出信号定义如下：
Signal
Code
Exception
SIGILL
ILL_DIVIDE_ERROR
Divide error
SIGEMT
EMT_DEBUG
多参数信号处理程序，该函数只提供了不同的信号编号signo和信号代码code信息，可对信号接收所更加详细的处理。
第二方案：利用sigaction函数实现信号与处理函数的关联
int sigaction ( int signo, const struct sigaction *pAct, struct sigaction *pOact )；
voidsigHandler(int signo);
单参数信号处理程序，这里sigHandler为用户自己定义的函数名（下同），该函数只提供了不同的信号编号signo，进一步的信号代码信息无法获取。
voidsigHandler(int signo, int code, struct sigcontext * pContext);
Vxwork实时操作系统
*
*
内核— Wind Task调度
基于优先级的抢占调度
基于优先级的抢占调度 与轮转调度算法结合
低级操作
参数：
所有从目标机启动的任务以字母 t开头，所有从主机启动的任务以字母 u开头
*
*
内核— 任务扩展函数
为扩展与task相关的功能，Wind提供勾连（hook）功能，在task创建、切换、删除时，自动唤起相关的勾连例程。 在TCB中有一个字段存放此扩展 taskCreateHookAdd( ) 每个task创建时增加一个例程 taskCreateHookDelete( ) taskSwitchHookAdd( ) taskSwitchHookDelete( ) taskDeleteHookAdd( ) taskDeleteHookDelete( )
*
*
内核—任务控制块（TCB）
保存任务的上下文，一个任务的上下文包括： 程序执行指针 CPU寄存器和浮点寄存器 动态变量和函数调用的堆栈 标准输入、输出和错误的I/O分配 延迟定时器 时间片定时器 内核控制结构 信号处理器 调试和性能监视值
*
*
内核—任务状态转换
一切就绪，只差CPU
等待某种资源
*
*
内核— 任务控制函数
taskSpawn()：创建并激活一个task（定位） taskInit()：初始化一个新task taskActivate()：激活一个task Task ID：32bits，指向task控制块的指针(ID 0指调用task) Task Name：代表task的ASCII字符串 Task选项 获取Task信息 Task删除和删除保险 Task控制：改变task的状态
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_下多核编程研究
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·76·2023年第15期文章编号：2095-6835（2023）15-0076-03VxWorks下多核编程研究赵昶宇1，胡平2（1.天津津航计算技术研究所，天津300308；2.海军工程大学舰船与海洋学院，湖北武汉430033）摘要：介绍了VxWorks支持对称多处理的特性，讨论了SMP（Symmetric Multi Processing，对称多处理）配置特有的特性，重点介绍了单处理器配置和SMP配置在编程实践时在“互斥/同步机制”上的差异，并列举了实现SMP性能优化的方法。
关键词：VxWorks系统；SMP编程；对称多处理；互斥/同步机制中图分类号：TP332文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2023.15.022多核系统在一个系统中包含2个或2个以上处理器。
对称多处理是多核技术的一种变体，在这种技术中，一个操作系统运行在多个处理器上，并且共享内存。
VxWorks SMP是一种用于对称多处理的系统。
它与单处理器一样，具备实时操作系统的特性。
SMP和单处理器配置之间的差异是有限的，并且与对多处理的支持密切相关[1]。
SMP系统中的全部CPU（Central Processing Unit/Processor，中央处理器）不仅可以共同享用系统的全部物理内存，即系统中的所有CPU均可对所有物理内存进行读、写及运行操作。
用户可指定VxWorks 系统的内核任务和用户任务运行在任意的CPU中。
大多数API（Application Program Interface，应用程序接口）在VxWorks的SMP和单处理器是通用的，单处理器中的少数API不适合SMP系统。
同样的，SMP 系统中的部分API在单处理器中执行时无法体现在SMP中执行时的效果，有的API甚至无法在单处理器中执行。
vxWorks开发入门教程索引
vxWorks还提供了内存泄漏检测功能，以帮助用户发现并及时处理内存泄漏问题。同时，vxWorks还支持内 存回收功能，可以自动回收不再使用的内存空间。
03 开发环境搭建与 配置
安装与配置开发环境
安装Wind River Workbench
下载并安装适用于您的操作系统的Wind River Workbench，这是开发vxWorks应用程序的集成开发环境（ IDE）。
vxWorks开发入门教程索 引
contents
目录
• 引言 • vxWorks基础知识 • 开发环境搭建与配置 • 驱动程序开发与调试 • 中间件及组件应用 • 系统优化与性能提升 • 项目实战：基于vxWorks的智能家居控
制系统设计
01 引言
vxWorks概述
01
vxWorks是一款实时操作系统（RTOS），专为嵌入式系统设计 ，具有高性能、可确定性和低延迟等特点。
日志和跟踪工具
使用vxWorks提供的日志和跟踪工具来记录应用程序的运行状态和错误信息。这有助于 分析和解决问题。
04 驱动程序开发与 调试
设备驱动模型概述
01
设备驱动模型组成
包括设备、驱动和服务等组件， 用于实现硬件设备的抽象和访问 控制。
02
设备驱动模型作用
提供统一的设备访问接口，屏蔽 底层硬件细节，简化驱动开发流 程。
关键模块代码实现及讲解
设备驱动模块
展示设备驱动模块的代码实现，包括 设备初始化、数据读写等操作。
通信协议模块
介绍通信协议模块的实现，包括协议 的选择、封装和解封装等过程。
应用功能模块
展示应用功能模块的代码实现，如远 程控制、自动化场景设置等。
VxWorks编程常用函数说明
taskSend() { if (OK != msgQSend(msgQID, "A", 1, NO_WAIT, MSG_PRI_NORMAL)) { printf("Message send failed!"); } }
if (select(width, &readFds, NULL, NULL, NULL) == ERROR) { /*监听*/ close(fds[0]); ... ...; close(fds[3]); return; } for(i=0; i if (FD_ISSET(fds[i], &readFds)) { ... ...; /* 进行读写操作 */
Init() { /* 创建管道 */
if (pipeDevCreate("/pipe/mypipe", 8, 1) != OK) { printf("/pipe/mypipe create fialed!\n"); } /* 创建互斥信号量 */ if ((semMID = semMCreate(SEM_Q_FIFO)) == NULL) { printf("Mutex semaphore create failed!\n"); } }
taskReceive() { uchar_t ch; msgQReceive(msgQID, &ch, 1, WAIT_FOREVER); /* 这里任务会阻塞 */ printf("Received from msgq: %c ", ch); }
VxWorks中信号量实现任务间通信同步与互斥,代码
VxWorks信号量是提供任务间通信、同步和互斥的最优选择，提供任务间最快速的通信。
也是提供任务间同步和互斥的主要手段。
VxWorks提供3种信号量来解决不同的问题。
二进制信号量是最快的最常用的信号量，可用于同步或互斥。
互斥为了解决内在的互斥问题、优先级继承、删除安全和递归等情况而最优化的特殊的二进制信号量。
计数器类似于二进制信号量，但是随信号量释放的次数改变而改变。
二进制信号量semBCreate (SEM_Q_FIFO/SEM_Q_PRIORITY , SEM_EMPTY/SEM_F ULL)有两个作用：（1）任务间的互斥－－同一个任务获取和释放信号量，防止两个任务同时存取一个资源（2）任务间的同步－－一个任务获取信号量，另一个任务（或者中断）释放信号量二进制信号量实现互斥使用二进制信号量可以很方便的实现互斥，互斥是指多任务在访问临界资源时具有排他性。
为了使多个任务互斥访问临界资源，只需要为该资源设置一个信号量，相当于一个令牌，那个任务拿到令牌即有权使用该资源。
把信号量设置为可用，然后把需要的资源的任务的临界代码置于semTake()和semGive()之间即可。
注明：1、互斥中的信号量与任务优先级的关系：任务的调度还是按照任务优先级进行，但是在使用临界资源的时候只有一个任务获得信号量，也就是说还是按照任务优先级获得信号量从而访问资源。
只是当前使用资源的任务释放信号量semGive()，其它任务按照优先级获得信号量。
2、信号量属性中的参数为：SEM_Q_PRIORITY。
而且在创建信号量的时候必须把信号量置为满SEM_FULL。
即信号量可用。
基本实现互斥模型：SEM_ID semMutex;semMutex = semBCreate(SEM_Q_PRIORITY, SEM_FULL)；task(void){semTake(semMutex, W AIT_FOREVER)；//得到信号量，即相当于得到使用资源的令牌//临界区，某一个时刻只能由一个任务访问semGive(semMutex);}二进制信号量实现同步同步即任务按照一定的顺序先后执行，为了实现任务A和B同步，只需要让任务A和B共享一个信号量，并设置初始值为空，即不可用，将semGive()置于任务A之后，而在任务B 之前插入semTake()即可。
vxworks内核笔记
*
* Process delay list. Make tasks at the end of their delay, ready.
* Perform round robin scheduling if selected.
FAST WDOG *wdId;/* pointer to a watchdog */
FUNCPTRwdRtn;/* watch dog routine to invoke */
intwdArg;/* watch dog argument to pass with wdRtn */
intstatus;/* status return by Q_REMOVE */
/* set up system timer */
sysClkConnect ((FUNCPTR) usrClock, 0);/* connect clock interrupt routine */
sysClkRateSet (SYS_CLK_RATE);/* set system clock rate */
sysClkEnable ();
}
/*******************************************************************************
** sysClkConnect - connect a routine to the system clock interrupt
taskRtnValueSet (pTcb, OK);
break;
}
case ERROR:
(完整word版)VxWorksSMP多核编程指南
VxWorks SMP多核编程指南本文摘自 vxworks_kernel_programmers_guide_6.8 第24章1.介绍VxWorks SMP是风河公司为VxWorks设计的symmetric multiprocessing(SMP）系统.它与风河公司的uniporcessor(UP)系统一样，具备实时操作系统的特性.本章节介绍了风河VxWorks SMP系统的特点。
介绍了VxWorks SMP的配置过程、它与UP编程的区别，还有就是如何将UP代码移植为SMP代码。
2.关于VxWorks SMP多核系统指的是一个系统中包含两个或两个以上的处理单元。
SMP是多核技巧中的一个，它的主要特点是一个OS运行在多个处理单元上，并且内存是共享的。
另一种多核技巧是asymmetric multiprocessing(AMP)系统，即多个处理单元上运行多个OS。
（1）技术特点关于CPU与处理器的概念在很多计算机相关书籍里有所介绍。
但是，在此我们仍要对这二者在SMP系统中的区别进行详细说明.CPU：一个CPU通常使用CPU ID、物理CPU索引、逻辑CPU索引进行标示。
一个CPU ID通常由系统固件和硬件决定.物理CPU索引从0开始，系统从CPU0开始启动，随着CPU个数的增加，物理CPU索引也会增加。
逻辑CPU索引指的是OS实例.例如，UP系统中逻辑CPU的索引永远是0；对于一个4个CPU的SMP系统而言，它的CPU逻辑索引永远是0到3，无论硬件系统中CPU的个数。
处理器（processor）：是一个包含一个CPU或多个CPU的硅晶体单元。
多处理器(multiprocessor)：在一个独立的硬件环境中包含两个以上的处理器。
单核处理器（uniprocessor)：一个包含了一个CPU的硅晶体单元。
例如：a dual-core MPC8641D指的是一个处理器上有两个CPU；a quad-core Broadcom 1480指的是一个处理器上有四个CPU.在SMP系统上运行UP代码总会遇到问题，即使将UP代码进行了更新，也很难保证代码很好的利用了SMP 系统的特性。
vxworks系统及函数详解
VxWork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。
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信号量
信号量(Semaphore):信号量是解决互斥和同步协调进程最好的方法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，有以下三种信号量：Ÿ二进制信号量（binary)使用最快捷、最广泛，主要用于同步或互斥；Ÿ互斥信号量(mutual exclusion) 特殊的二进制信号量，主要用于优先级继承、安全删除和回溯；Ÿ计数器信号量(counting) 和二进制信号量类似，保持信号量被释放（gaven)的次数 ,主要用于保护一个资源的多个例程（multiple instances of a resource）信号量控制，函数介绍:semBCreate( ) 分配并初始化一个二进制信号量semMCreate( ) 分配并初始化一个互斥信号量semCCreate( ) 分配并初始化一个计数信号量semDelete( ) 终止一个自由的信号量emTake( ) 占有一个信号量semGive( ) 释放一个信号量semFlush( ) 解锁所有等待信号量的任务semBCreate( ), semMCreate( ), and semCCreate( )返回一个信号量ID作为其它后续任务使用该信号量的的句柄。
当一个信号量被创建，它的队列（queue)类型就被确定。
等待信号量的任务队列以优先级的高低排列(SEM_Q_PRIORITY)，或者一先到先得的方式排列（SEM_Q_FIFO).1.二进制信号量（binary)Taking a SemaphoreGiving a Semaphore互斥进程（Mutual Exclusion）互斥信号量有效的内锁对共享资源的进入，与屏蔽中断(disabling interrupts)和优先级锁定（preemptive locks）相比，二进制信号量将互斥的范围限制在仅与其有关的资源上。
从技术上说，创建一个信号量来保护(guarding)资源。
VxWorks内核及系统
VxWorks实时内核-IPC
• 管道 1. 在VxWorks中，管道是一种通过虚拟的I/O设备来实现 的消息队列通信机制。 2. 使用函数pipeDevCreate()和pipeDevDelete()来生成和 删除管道，管道一经生成后，任务之间就可以使用标 准I/O操作主要是read()和write()进行通信。 3. 管道的优点在于它是一个I/O设备，与标准的VxWorks I/O一样，可以使用select机制，而有了select机制，一 个任务很方便地使用多个异步I/O设备，如任务要处理 同时从串口、管道、socket接收到的数据，就可以使 用select。
2013年8月13日星期二
5
实时操作系统概述
•
嵌入式实时操作系统功能：
多任务和可抢占的，任务具有优先级 支持可预测的任务同步机制 支持多任务间的通信 具备消除优先级转置的机制 存储器优化管理 OS的（中断延迟、任务切换、驱动程序时延等） 行为是可知的和可预测的，这是指在全负载的情形 下，最坏反应时间可知 7. 实时时钟服务 8. 中断管理服务 1. 2. 3. 4. 5. 6.
存储变量和参数code2012年12月17日星期一14vxworks实时内核多任务调度任务的优先级优先级可以动态调整2012年12月17日星期一15vxworks实时内核多任务调度进行临界区操作的任务将被特别保护等待临界区操作完成后解阻塞进行删除操作的任务删除或终止一个设定了删除保护的任务的任务将被阻塞2012年12月17日星期一16vxworks实时内核多任务调度资源回收必须由应用程序自己来实现任务应该在退出之前进行资源回收当父任务退出时要删除子任务2012年12月17日星期一17vxworks实时内核多任务调度?vxworks中默认的调度算法是基于优先级的抢占调度相同优先级的任务可采用时间片轮转方式2012年12月17日星期一18vxworks实时内核多任务调度2012年12月17日星期一19vxworks实时内核多任务调度tftpdtask55ftp服务器tnettask50任务级的网络功能异常处理任务完成不能在中断中执行的功能内核执行的第一个任务初始化设备启动用户任务并退出2012年12月17日星期一20vxworks实时内核ipc内核提供基本任务间通信机制
VxWorks开发教程
错误定位与排查方法
介绍针对不同类型的错误，如何采用有效的定位与排 查方法，如查看日志文件、使用调试器等。
问题解决经验分享
分享在解决VxWorks开发过程中遇到问题的 经验和技巧，帮助开发人员快速解决问题并避 免类似问题的再次出现。
THANK YOU
感谢聆听
消息队列是一种进程间通信机制，允许任务 之间发送和接收消息。
管道
管道是一种半双工的进程间通信机制，允许 任务之间以流的方式传输数据。
共享内存
共享内存允许多个任务访问同一块内存空间， 需要进行同步以避免数据冲突。
04
VxWorks驱动程序开发
设备驱动模型及框架介绍
80%
设备驱动模型
VxWorks采用层次化的设备驱动 模型，包括设备驱动管理层、设备 驱动服务层和硬件抽象层。
VxWorks开发教程
目
CONTENCT
录
• VxWorks概述 • VxWorks开发环境搭建 • VxWorks内核机制解析 • VxWorks驱动程序开发 • VxWorks网络编程技术探讨 • VxWorks图形界面设计实践 • VxWorks调试与优化技巧分享
01
VxWorks概述
VxWorks定义与特点
02
优化算法选择
03
系统资源调优
探讨针对不同性能问题的优化算 法选择，包括时间复杂度优化、 空间复杂度优化等。
提供系统资源调优的建议，如合 理分配内存、优化任务调度等， 以提高程序运行效率。
常见问题排查思路总结
常见错误类型分析
总结在VxWorks开发过程中常见的错误类型， 如编译错误、链接错误、运行时错误等，并分 析其产生原因。
中断优先级
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。
VXWORKS内核分析
VXWORKS内核分析1．实时操作系统的结构在计算的早期开发的操作系统的最原始的结构形式是一个统一的实体(monolithic)。
在这样的系统中，提供的不同功能的模块，如处理器管理、内存管理、输入输出等，通常是独立的。
然而他们在执行过程中并不考虑其他正在使用中的模块，各个模块都以相同的时间粒度运行。
由于现代实时环境需要许多不同的功能，以及在这样的环境中存在的并发活动所引起的异步性和非确定性，操作系统变得更加复杂。
所以早期操作系统的统一结构的组织已经被更加精确的内部结构所淘汰。
层次结构的起点----内核操作系统的最好的内部结构模型是一个层次性的结构，最低层是内核。
这些层次可以看成为一个倒置的金字塔，每一层都建立在较低层的功能之上。
内核仅包含一个操作系统执行的最重要的低层功能。
正象一个统一结构的操作系统，内核提供了在高层软件与下层硬件之间的抽象层。
然而，内核仅提供了构造操作系统其他部分所需的最小操作集。
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。
快速灵活的任务间的通信与同步：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。
方便的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。
VxWorks内核解读-3
VxWorks内核解读-3本篇文章分析Wind内核调度器的设计原理以及其工作流程，设计支持多任务RTOS的关键是设计调度器，Wind内核调度器的目标是保证优先级最高的就绪任务处于运行状态。
为了达到这一目的，需要在Wind内核的调度点判断就绪队列中优先级最高的任务是否正在运行，如果不在运行，调度器就会让这个优先级最高的任务抢占正在运行任务的CPU。
保证就绪队列中优先级最高的任务始终占据CPU是Wind内核可抢占的实质，其采用位图查找算法来定位最高优先级的进程，该算法的时间复杂度为O(1)，且与系统当前任务总数无关，即与系统负载无关，但是与系统支持的优先级数有关。
Wind内核的调度点分成两处，一处是从内核态返回(调用windExit())，另一处是中断返回(调用intExit())。
3.1 Wind内核调度器工作原理Wind内核调度器的作用：▪使得任务状态的改变完全依赖于事件和系统调用的发生；▪将一个任务从一个队列移动到另一个队列；▪如果存在的话，执行任务切换(switch)和交换(swap)钩子函数,其中任务交换钩子函数仅仅提供了wind内核使用，任务切换钩子函数是提供给用户使用；▪当系统空闲的时自旋寻找内部工作队列的空闲工作(Job)来执行；▪具有电源管理接口。
在Wind内核中调度器reschedule()的实现有两个版本，一个是用C实现新的可移植性版本，一个是具体平台汇编实现(比如x86平台汇编)的优化版本。
为了便于分析，我们选择C实现的可移植版本reschedule()调度目的是选择合适的任务到CPU上运行，然后调用切换(switch)和交换(swap)钩子函数，最后载入挑选出来的任务的上下文。
比较复杂的因素在于内核工作队列(kernel work queue)在reschedule()调用结束之前必须被检查是否为空。
在C的可移植性版本中，检查内核工作队列和加载任务的上下文是在关中断的情况下完成的，这样做的目的是避免中断ISR的竞争。
VxWorks操作系统指南
轮转调度法分配给处于就绪态的每个同优先级的任务一个相同的执行时间片。时间片 的长度可由系统调用KernelTimeSlice()通过输入参数值来指定。很明显，每个任务都 有一运行时间计数器，任务运行时每一时间滴答加1。一个任务用完时间片之后，就进行 任务切换，停止执行当前运行的任务，将它放入队列尾部，对运行时间计数器置零，并开 始执行就绪队列中的下一个任务。当运行任务被更高优先级的任务抢占时，此任务的运行 时间计数器被保存，直到该任务下次运行时。
最高优先级任务正执行 就 绪 态 延 迟 态
悬 置 态
休 眠 态
taskInit()
状态迁移 就绪态 ----> 悬置态 就绪态 ----> 延迟态 就绪态 ----> 休眠态 悬置态 ----> 就绪态 悬置态 ----> 休眠态 延迟态 ----> 就绪态 延迟态 ----> 休眠态 休眠态 ----> 就绪态 休眠态 ----> 悬置态 休眠态 ----> 延迟态 6
源、任务程序码的起始地址、初始堆栈指针等信息。调度器在任务最初被激活时以及从休
眠态重新被激活时，要用到这些信息。 此外，TCB还被用来存放任务的"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。在任务被重新执行时，必须要恢复上下文。 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。如同在发生中断所要保存 的内容一样。当发生任务切换时，当前运行的任务的上下文被存入TCB，将要被执行的任 务的上下文从它的TCB中取出，放入各个寄存器中。于是转而执行这个任务，执行的起点 是前次它在运行时被中止的位置。 5
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对MMU、CACHE和大物理地址的抽象化
课Vxworks嵌入式软课件
3
支持多核的6.7版本
支持多核
非对称式多重处理(asymmetric multiprocessing; AMP) 对称式多重处理(symmetric multiprocessing; SMP)
降低功率消耗 multicore-aware工具
最优秀的特点：可靠性和实时性
领域：通信、军事、航空、航天
F-16、FA-18 战斗机、B-2 隐形轰炸机、爱国者导弹、火星探 测器
目前销售解禁
占有率排名第一
两套系统
VxWorks操作系统
Workbench开发环境
旧版:Tornado开发环境
Workbench版基于课eVcxlwioprksse嵌入式软课件
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VxWorks中断处理
中断服务程序（ISR）运行在特定的空间
不同于一般的任务，中断服务程序没任务上下文 不包含任务控制块 所有的中断服务程序使用同一中断堆栈（专用的） 通过内核工作队列（Kernel Work Queue）最大程度减少中断
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内核wind kernel
微内核
支持Components
内核不处理外设
对外设不做假设
操作系统不假设板上是否有总线以及什么总线 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
板级支持包BSP管理外设
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内核版本
最简内核
任务的管理与调度 纳核 8k
VxWorks：标准的单CPU版本 VxFusion：标准的多CPU版本 可裁减性
第七章vxWorks操作系统网络和配置管理ppt课件
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网络路由
IP路由算法: if (destination on a directly attached network) send data to destination else use routing table to find correct router send data to router 目标机路由选择表可以用两种方式建立 : 静态路由: 通过添加路由到一个本地路由表 使用mRouteAdd() 或routeAdd( ). 动态路由：主机交换路由信息使用一个路由协议. VxWorks支持路由选择信息 (RIP)和优先开放最短路径 (OSPF)
HTTP、Telnet、FTP、 TFTP、Ping、etc
TCP/UDP
ARP/RARP
IP
ICMP
Ethernet、802.3、PPP、 HDLC、FR、etc
接口和线缆
应用层
传输层
网络层
提供应用程序网络接口
建立端到端连接
寻址和路由选择
物理介质访问
二进制数据流传输
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TCP/IP管理
报文 端口 连接 解析
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Socket编程(继续)
Socket函数： socket() 创建一个套接口 bind() 给套接口分配名称 listen() 打开TCP套接口连接 accept() 完成套接口间连接 connect() 请求连接套接口 shutdown() 关闭套接口间连接 send() 向TCP套接口发送数据 recv() 从TCP套接口接收数据 select() 完成同步I/O传输 read() 从套接口读取信息 write() 向套接口写入信息 ioctl() 完成对套接口的控制 close() 关闭套接口