嵌入式操作系统(VxWorks)
嵌入式操作系统VxWorks简介
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内存管理_哈尔滨工业大学
嵌入式操作系统
• 用户也可以从USER_RESERVED_MEM划出一 块专用内存分区供某些用户应用程序使用—动态 分配的对象
– 可以自拟内存管理方法，如 • 将该内存区分为若干个内存池 • 每个内存池中的内存块大小固定 • 以固定大小分配各申请者
嵌入式操作系统
3.2 内存管理方式
• 需要对空闲内存块进行合适的管理
嵌入式操作系统
– 用户可以在flash中以文件的形式保存配置信息和日志 信息，存放运行是需要动态加载的应用程序模块，通 过文件传输协议方便的在线升级BootImage、VxWorks 映像和应用程序模块 – 由于大部分嵌入式系统没有类似计算机的硬盘，因 此，flash的存在就显得尤为重要
嵌入式操作系统
– 系统在经过多次内存分配和释放操作之后，可能存在 多个空闲的内存块，后续的内存操作必须能够检测到 这块内存，从而根据一定的算法选择一个合适的内存 块
• 空闲块通常有可用表和自用链两种方法管理
– VxWorks采用自由链管理内存空闲块
嵌入式操作系统
自由链
• 自由链是利用每个空闲内存块的开始几个单元 存放本空闲块的大小及下个空闲块的开始地址 • 管理程序可以通过链首指针可以检索到所有的 空闲块 • 采用自由链管理空闲块，空闲内存块的查询工 作量较大，但由于自由链指针利用的是空闲块 自身的单元，所以不必占用额外的内存块 • 自由链没有大小的限制，容易添加和删除节点 • VxWorks采用自由链管理内存空闲块
– Partition是定长的内存区 – 用户可以从其中分配内存块（buffer或block） – 也可以在某个内存分区再创建一个内存分区
嵌入式操作系统
• VxWorks中主要涉及到的内存单元概念有
vxworks和linux有什么区别
vxworks和linux有什么区别自己目前开发的嵌入式开发所用的操作系统是VxWorks，以前读大学的时候用的最多的是linux操作系统，但是，对于这两种操作系统之间到底有什么区别，还真没有真正去细心的总结过，被别人问起时，难免有些尴尬的感觉Linux是一类Unix计算机操作系统的统称。
Linux操作系统的内核的名字也是Linux。
Linux 操作系统也是自由软件和开放源代码发展中最著名的例子。
严格来讲，Linux这个词本身只表示Linux内核，但在实际上人们已经习惯了用Linux来形容整个基于Linux内核，并且使用GNU 工程各种工具和数据库的操作系统。
Linux得名于计算机业余爱好者Linus Torvalds。
过去，Linux主要被用作服务器的操作系统，因为它的廉价、灵活性及Unix背景。
传统上，以Linux为基础的LAMP（Linux，Apache，MySQL，Perl/PHP/Python的组合）技术，除了已在开发者群体中广泛流行，它亦是现时提供网站服务供应商最常使用的平台。
基于其低廉成本与高度可设置性，Linux常常被应用于嵌入式系统，例如机顶盒、移动电话及移动装置等。
在移动电话上，Linux已经成为Symbian OS的主要竞争者；而在移动装置上，则成为Windows CE与Palm OS外之另一个选择。
目前流行的TIV o数码摄影机使用了经过客制化后的Linux。
此外，有不少硬件式的网络防火墙及路由器，例如部份LinkSys 的产品，其内部都是使用Linux来驱动、并采用了操作系统提供的防火墙及路由功能。
采用Linux的超级电脑亦愈来愈多，根据2008年11月的TOP500超级电脑列表，现时世上最快速的超级电脑使用Linux作为其操作系统。
而在表列的500套系统里，采用Linux为操作系统的，占了439组（即87.8%）。
2006年开始发售的SONY PlayStaTIon 3亦可使用Linux的操作系统，它有一个能使其成为一个桌面系统的Yellow Dog Linux。
几种嵌入式实时操作系统的分析与比较
⼏种嵌⼊式实时操作系统的分析与⽐较VxWorks、µClinux、µC／OS-II和eCos是4种性能优良并被⼴泛应⽤的实时操作系统。
本⽂通过对这4种操作系统的主要性能进⾏分析与⽐较，归纳出它们的选型依据和适⽤领域。
1 4种操作系统的介绍(1)VxWorksVxWorks是美国WindRiver公司的产品，是⽬前嵌⼊式系统领域中应⽤很⼴泛，市场占有率⽐较⾼的嵌⼊式操作系统。
VxWorks实时操作系统由400多个相对独⽴、短⼩精悍的⽬标模块组成，⽤户可根据需要选择适当的模块来裁剪和配置系统；提供基于优先级的任务调度、任务间同步与通信、中断处理、定时器和内存管理等功能，内建符合POSIX(可移植操作系统接⼝)规范的内存管理，以及多处理器控制程序；并且具有简明易懂的⽤户接⼝，在核⼼⽅⾯甚⾄町以微缩到8 KB。
(2) µC／OS-IIµC／OS-II是在µC-OS的基础上发展起来的，是美国嵌⼊式系统专家Jean J．Labrosse⽤C语⾔编写的⼀个结构⼩巧、抢占式的多任务实时内核。
µC／OS-II 能管理64个任务，并提供任务调度与管理、内存管理、任务间同步与通信、时间管理和中断服务等功能，具有执⾏效率⾼、占⽤空间⼩、实时性能优良和可扩展性强等特点。
(3)µClinuxµClinux是⼀种优秀的嵌⼊式Linux版本，其全称为micro-control Linux，从字⾯意思看是指微控制Linux。
同标准的Linux相⽐，µClinux的内核⾮常⼩，但是它仍然继承了Linux操作系统的主要特性，包括良好的稳定性和移植性、强⼤的⽹络功能、出⾊的⽂件系统⽀持、标准丰富的API，以及TCP／IP⽹络协议等。
因为没有MMU内存管理单元，所以其多任务的实现需要⼀定技巧。
(4)eCoseCos(embedded Configurable operating system)，即嵌⼊式可配置操作系统。
西工大嵌入式实验指导书-VxWorks
《嵌入式计算机系统》VxWorks实验指导书编写：魏晓敏西北工业大学2013年11月实验一基于VxWorks的多任务设计第一部搭建VxWorks开发环境VxWorks 是专门为实时嵌入式系统设计开发的操作系统软件，为程序员提供了高效的实时任务调度、中断管理、实时的系统资源以及实时的任务间通信。
VxWorks是种功能强大而且复杂的操作系统，仅仅依靠人上编程调试，很难发挥它的功能并设计出可靠、高效的嵌入式系统，必须有与之相适应的开发工具。
Tornado就是为开发基于VxWorks 的应用系统而提供的集成开发环境，Tornado中包含的工具管理软件，可以将用户自己的代码与VxWorks 的核心系统有效地组合起束，从而轻松、可靠地完成嵌入式应用厅发。
Tornado是Windriver 公司开发的嵌入式软件开发环境。
Tornado开发环境的最新版本是2.2 ，它在延续了Tornado2.0 开发环境的基础上，增加了更多易于使用、性能优异的工具，因此在商业上取得了较大成功，获得了用户的好评。
Tornado开发环境是嵌入式实时领域里最新的开发调试环境，是编写嵌入式实时应用程序的完整的软件开发平台。
它给嵌入式系统开发人员提供了一个不受目标机资源限制的超级开发和调试环境a。
它包含3 个高度集成的部分：●运行在宿主机和目标机上的强有力的交叉开发工具和实用程序●运行在目标机上的高性能、可裁剪的实时操作系统VxWorks●连接宿主机和目标机的多种通讯方式，如以太网、串u线、ICE 或ROM 仿真器VxWorks的开发环境为Tornado，我们实验室用的是Tornado2.2。
包括Wind_River_tornado2.2.1_vxworks5.5.1 和Wind_River_vxworks5.5.1_BSP_drivers 两部分，需要分别安装，安装的顺序是先安装VxWorks5.5.1，再安装BSP包。
1.1Tornado安装步骤1.1.1 获取Tornado安装文件Tornado安装文件，包括 TORNADO2.2 和BSP的文件，可以从网上下载（/ShowFile.asp?FileID=62525）。
嵌入式操作系统的分类
嵌入式操作系统的分类关于嵌入式操作系统的分类常见的嵌入式系统有Linux、uClinux、WinCE、PalmOS、Symbian、eCos、uCOS-II、VxWorks、pSOS、Nucleus、ThreadX、Rtems、QNX、INTEGRITY、OSE、CExecutive。
下面店铺为您带来关于嵌入式操作系统的分类，欢迎阅读！嵌入式操作系统的分类篇1第一类、传统的经典RTOS：最主要的便是Vxworks操作系统，以及其Tornado开发平台。
Vxworks因出现稍早，实时性很强(据说可在1ms内响应外部事件请求)，并且内核可极微(据说最小可8K)，可靠性较高等，所以在北美，Vxworks占据了嵌入式系统的多半疆山。
特别是在通信设备等实时性要求较高的系统中，几乎非Vxworks莫属。
Vxworks的很多概念和技术都和Linux很类似，主要是C语言开发。
像Bell-alcatel、Lucent、华为等通信企业在开发产品时，Vxworks用得很多。
但Vxworks因价格很高，所以一些小公司或小产品中往往用不起。
目前很多公司都在往嵌入式Linux转(听说华为目前正在这样转)。
但无论如何，Vxworks 在一段长时间内仍是不可动摇的。
与Vxworks类似的稍有名的实时操作系统还有pSOS、QNX、Nucleus等RTOS。
第二类、嵌入式Linux操作系统：Linux的前途除作为服务器操作系统外，最成功的便是在嵌入式领域的应用，原因当然是免费、开源、支持软件多、呼拥者众，这样嵌入式产品成本会低。
Linux本身不是一个为嵌入式设计的操作系统，不是微内核的，并且实时性不强。
目前应用在嵌入式领域的Linux系统主要有两类：一类是专为嵌入式设计的已被裁减过的Linux系统，最常用的是uClinux(不带MMU功能)，目前占较大应用份额，可在ARM7上跑；另一类是跑在ARM9上的，一般是将Linux2.4.18内核移植在其上，可使用更多的Linux功能(当然uClinux更可跑在ARM9上)。
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。
几种嵌入式实时操作系统的研究与比较
几种嵌入式实时操作系统的分析与比较2008-07-04 20:54VxWorks、μClinux、μC／OS-II和eCos是4种性能优良并被广泛应用的实时操作系统。
本文通过对这4种操作系统的主要性能进行分析与比较，归纳出它们的选型依据和适用领域。
1. 4种操作系统的介绍(1>VxWorksVxWorks是美国WindRiver公司的产品，是目前嵌入式系统领域中应用很广泛，市场占有率比较高的嵌入式操作系统。
VxWorks实时操作系统由400多个相对独立、短小精悍的目标模块组成，用户可根据需要选择适当的模块来裁剪和配置系统；提供基于优先级的任务调度、任务间同步与通信、中断处理、定时器和内存管理等功能，内建符合POSIX(可移植操作系统接口>规范的内存管理，以及多处理器控制程序；并且具有简明易懂的用户接口，在核心方面甚至町以微缩到8 KB。
(2> μC／OS-IIμC／OS-II是在μC-OS的基础上发展起来的，是美国嵌入式系统专家Jean J．Labrosse用C语言编写的一个结构小巧、抢占式的多任务实时内核。
μC／OS-II能管理64个任务，并提供任务调度与管理、内存管理、任务间同步与通信、时间管理和中断服务等功能，具有执行效率高、占用空间小、实时性能优良和可扩展性强等特点。
(3>μClinuxμClinux是一种优秀的嵌入式Linux版本，其全称为micro-control Linux，从字面意思看是指微控制Linux。
同标准的Linux相比，μClinux的内核非常小，但是它仍然继承了Linux操作系统的主要特性，包括良好的稳定性和移植性、强大的网络功能、出色的文件系统支持、标准丰富的API，以及TCP ／IP网络协议等。
因为没有MMU内存管理单元，所以其多任务的实现需要一定技巧。
(4>eCoseCos(embedded Configurable operating system>，即嵌入式可配置操作系统。
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 5.5 学习笔记
VxWorks 5.5开发指南学习笔记第一章VxWorks概述1．绪论VxWorks是一种嵌入式的实时操作系统，所谓嵌入式操作系统就是我们自己设计开发一块可以实现某种功能的板子，一般的功能板上都有一个cpu，嵌入式实施操作系统就是运行于这个cpu之上，使我们能够在板子上作相应得软件开发实现板子功能。
VxWorks支持32位的CPU，包括Intel公司的x86、Motorola公司的68k 和PowerPC、MIPS、ARM、Intel公司的i960、Hitachi公司的SH。
我们设计的这块板子通常没有软件的自开发能力，所以我们需要一台通用机来辅助开发，这台通用机可以是PC或工作站，我们称辅助我们软件开发的通用机为宿主机(Host)，用户自己开发的板子为目标机(Target)。
宿主机上要有一个集成开发环境(IDE)来辅助我们的软件开发，这套集成开发环境可以运行在Windows95/NT 或 UNIX下，包括交叉编译器(Cross Compiler)和交叉调试器(Cross Debugger),所谓交叉编译器就是在宿主机上编译生成可以在目标机上运行的代码IMAGE，交叉调试器就是通过宿主机和目标机之间的某种耦合方式实现前后台调试。
我们称宿主机上的这套集成开发环境为Tornado，编译生成的目标机上的可执行代码IMAGE为VxWorks。
在系统安装的时候，集成调试环境和VxWorks的原材料（一些obj文件）都安装到宿主机上，编译生成的在目标机上运行的IMAGE内包含操作系统。
下面我们分别来介绍这两部分内容。
1.1IMAGE of VxWorks1．IMAGE的结构IMAGE可以分为三个层次四个部分，最底层是BSP，中间层是VxWorks其中包含WindKernel 和components两部分，最高层是应用实现层app。
1)BSPBSP是系统用来管理外设的部分，由两部分组成：初始化、驱动程序。
所谓初始化是指从系统上电复位开始直到wind kernel和usrRoot根任务启动的这段时间系统的执行过程。
第二讲 嵌入式操作系统VxWorks及其开发工具Tornado(2010)
第二讲：嵌入式操作系统VxWorks及其开发工具Tornado主讲人：办公地址：联系方式：刘利强31号楼222房间82519069上节课主要内容：⏹为什么要学习嵌入式技术⏹嵌入式系统概述⏹嵌入式系统的应用⏹嵌入式实时系统基础132基础知识介绍交叉开发环境的建立方法Tornado 工具及其使用方法4常用的软件调试开发方法⏹什么是VxWorks？⏹为什么VxWorks被广泛采用？⏹VxWorks系统与通用操作系统的对比⏹什么是Tornado?⏹Tornado的工具及其开发环境⏹Tornado的目录结构⏹Tornado的主要目录结构什么是VxWorks？VxWorks操作系统是美国风河公司（Wind River System 公司，WRS）于1983年设计开发的一种运行在目标机上的高性能、可裁减的嵌入式强实时操作系统。
它凭借着良好的可持续发展能力、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了重要一席。
VxWorks系统具备高可靠性和实时性，目前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。
如美国的F-16战斗机、FA-18战斗机、B-2隐形轰炸机、爱国者导弹上、火星探测器等均使用了VxWorks操作系统。
什么是VxWorks？VxWorks的主要组成如下：⏹高性能系统内核Wind➣多任务调度（基于优先级抢占方式的实时调度算法）➣内部任务的通讯⏹其它标准工具➣设备驱动➣文件系统➣I/O系统➣内存管理➣网络协议栈为什么VxWorks被广泛采用？⏹可靠性考虑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，而稳定、可靠是VxWorks的一个突出优点。
⏹实时性考虑⏹可裁剪性考虑由于存储空间和资源的限制，及提高运行效率考虑，用户在使用嵌入式操作系统时，并不是操作系统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式系统中往往并不使用。
VxWorks内存管理
VxWorks内存管理一、嵌入式系统对内存管理的要求（1）快速性嵌入式操作系统的实时性要求内存分配过程要尽可能快。
因此不宜采用通用操作系统中完善但复杂的内存分配策略，一般没有段页式虚存管理机制，而是采用简单、快速的内存分配方案。
根据对实时性要求程度的不同，分配方案也有所不同。
VxWorks系统采用简单的“首次适应，立即聚合”方法。
（2）可靠性为保证嵌入式操作系统可靠性，内存分配的请求必须得满足，分配失败可能会导致灾难性后果。
嵌入式操作系统应用于各种各样的场合中，在有些情况下，对可靠性要求极高。
在一些可靠性要求很高的嵌入式操作系统中，甚至不支持动态内存分配，只支持静态内存分配，所有的内存在系统启动时已分配好。
（3）高效性内存分配要尽可能地减少浪费，并且要降低内存管理的开销。
不可能为了保证满足所有的内存分配请求而将内存配置得无限大。
一方面，潜入式系统对成本的要求使得内存在其中只是一种很有限的资源；另一方面，即使不考虑成本的因素，系统有限的空间和有限的板面积决定了可配置的内存容量是有限的。
实时嵌入式系统开发者通常需要根据系统的要求在RTOS提供的内存管理之上实现特定的内存管理。
二、静态分配与动态分配静态分配是指在编译或链接时将程序所需的内存空间分配好，采用这种分配方案的程序段，其大小一般在编译时就能确定；而动态分配是指系统运行时根据需要动态地分配内存。
一般的嵌入式系统都支持静态分配，因为像中断向量表、操作系统映像这类的程序段，其程序大小在编译和链接时是可以确定的。
而是否支持动态分配主要基于两个方面的考虑：首先是实时性和可靠性的要求，其次是成本的要求。
对于实时性和可靠性要求极高的系统（硬实时系统），不允许延时或者分配失败，必须采用静态分配方案，也就是在程序编译时所需要的内存都已经分配好了。
例如火星探测器上的嵌入式系统就必须采用静态分配的方案，在这样的应用场合，成本不是优先考虑的对象，实时性和可靠性才是必须保证的。
vxworks操作系统
低端内存区 LOCAL_MEM_LOCAL_ADRS VxWorks的内存布局
内存分配
VxWorks系统支持静态分配和动态分配相合的内存分
Hale Waihona Puke 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。 VxWorks的内存操作都是基于内存分区的，而不是 段页分区。
序排列。该算法最大特点是一旦找到大于或等于所要 求内存长度的内存块，则结束搜寻。然后，该算法从 所找到的内存块中划分出所要求大小的内存空间分配 给用户，并把余下的部分进行合并(如果相邻两块是空 闲的)，合并后的内存块留在可用表或自由链中，并修 改其相应的表现。
Vxworks内核任务调度
基于优先级抢占调度可以扩充时间片轮转调度
高 优 t4 先 级 低 t1 t2 t3 时 注： t1 t2 间 t2 t3 时间片
表示抢占， 表示任务完成。
Vxworks内核任务调度
禁止抢占
Wind内核可通过调用taskLock()和taskUnlock（）来
美国 WindRiver 公司
嵌入式实时操作系统
广泛应用在通信、军事、航空、航天等高
精尖技术和实时性要求极高的领域内
Vxworks 特点
具有一个高性能的操作系统内核Wind
实时性 可裁减性
友好的开发调试环境
Tornado是主机的集成开发环境
较好的兼容性
支持多种开发和运行环境
Vxworks系统结构
Vxworks内核任务调度
四种基本任务状态及状态迁徙
Vxworks内核任务调度
任务调度策略： Wind内核采用基于优先级的抢占
式调度法作为它的缺省策略。 VxWorks共有从0到
嵌入式操作系统有哪些
嵌入式操作系统有哪些？下面介绍国外和国内常用的实时操作系统。
1. 国外著名的实时操作系统国外实时操作系统已经从简单走向成熟，有代表性的产品主要有VxWorks，QNX，Palm OS，Windows CE等，占据了机顶盒、PDA等的绝大部分市场。
其实，实时操作系统并不是一个新生的事物，从20世纪80年代起，国际上就有一些IT 组织、公司开始进行商用嵌入式系统和专用操作系统的研发。
(1) VxWorksVxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种实时操作系统。
Vx Works拥有良好的持续发展能力、高性能的内核以及良好的用户开发环境，在实时操作系统领域内占据一席之地。
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，如卫星通信、军事演习、导弹制导、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了VxWorks。
它是目前嵌入式系统领域中使用最广泛、市场占有率最高的系统。
它支持多种处理器，如x86，i960，Sun Sparc，Moto--r ola MC68xxx，MIPS RX000，Power PC，ARM ，StrongARM等。
大多数的VxW---orksAPI是专有的。
(2) QNXQNX是一个实时的、可扩充的操作系统；它部分遵循POSIX相关标准，如POSIX.1b 实时扩展；它提供了一个很小的微内核以及一些可选的配合进程。
其内核仅提供4种服务：进程调度、进程间通信、底层网络通信和中断处理，其进程在独立的地址空间中运行。
所有其他操作系统服务都实现为协作的用户进程，因此QNX内核非常小巧(QNX4．x大约为12KB)，而且运行速度极快。
这个灵活的结构可以使用户根据实际的需求，将系统配置成微小的嵌入式操作系统或包括几百个处理器的超级虚拟机操作系统。
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