Vxworks基础PPT课件
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最新整理嵌入式实时操作系统VxWorks.ppt
• VxWorks只占用很小的存储空间，并可高 度剪裁，保证了系统能以较高的效率运行
VxWorks体系结构框图
板级支持包：Board Support Package
板级支持包对各种板子的硬件功能提供了统一的
软件接口，包括
硬件初始化
TCP/IP协议栈和
IVI//OOxW系 系UP文V这能oIV统统ONr/xOk件些够xSWI，sWX系Idrr将t提X系设灵a网管RS键显磁并otao标包o1pwr统C标A整s供1rk统备活e络道盘示盘口FkFS准括FsFM准ss个提支中了sIs：都的s驱驱驱驱驱驱包：驱：：的盘、的盘供持，一使在动动动动动动每括与动原一缓驱T实V异作适的普个r用设： ： ， ： ， ，个以M，生u种冲动x用步为用 文 通e快W中 硬 局 内一 备S用 用 用 用 用 用B下用文F与I：高 包中 看 消 内 字 线 链 和-/库IoS一于 件 数F速断 件 域 存DO个 驱/于 于 于 于 于 于驱于件rRPO用性 括S断 门 息 存 符 缓 表 AkO个实 系 据灵包的 时 和 分T、标 动网 任xxIPs动采 任 进 中 看 内NS系S于能 ：D处 狗 登 分 扫 冲 管提188CC文时 统 文活括产 钟 总 配S兼C1准 程络 务66程E用 务 程 断 门 存统风常的S理 计 录 配 描 和 理I供操V键d/件系 包 件的一生 和 线 等容I接序AC通 间序R基 间 间 处 狗 管格G设驻实、 时 、 、 、 环了作盘T标o，统 括 、、个和 计 内 等的口上A信 通：于 同 通 理 理Am备的内时器 缓一系，准文允应 ： 外与R处 时 存设文，移F， 信优 步 信 机目存操、 冲个统Os仅本许用 部A备理 器 的件从植支先 机 机 制M标的作管实兼N存显根的 设，管 地系而持启级 制 制S机文系理用容在示据快 备I仅理 址统使多动的件统C、例的于，偏速 都存映得兼种或、核程文x仅移文 统在射文容8网其可心扩件6存读件一于件的卡B他抢：展系S在写系作x系启占PW8集统于磁统为6统动的iB，n网x盘文dS机多8包P络6的件制任B括驱一处S务P动部理调分度
VxWorks体系结构框图
板级支持包：Board Support Package
板级支持包对各种板子的硬件功能提供了统一的
软件接口，包括
硬件初始化
TCP/IP协议栈和
IVI//OOxW系 系UP文V这能oIV统统ONr/xOk件些够xSWI，sWX系Idrr将t提X系设灵a网管RS键显磁并otao标包o1pwr统C标A整s供1rk统备活e络道盘示盘口FkFS准括FsFM准ss个提支中了sIs：都的s驱驱驱驱驱驱包：驱：：的盘、的盘供持，一使在动动动动动动每括与动原一缓驱T实V异作适的普个r用设： ： ， ： ， ，个以M，生u种冲动x用步为用 文 通e快W中 硬 局 内一 备S用 用 用 用 用 用B下用文F与I：高 包中 看 消 内 字 线 链 和-/库IoS一于 件 数F速断 件 域 存DO个 驱/于 于 于 于 于 于驱于件rRPO用性 括S断 门 息 存 符 缓 表 AkO个实 系 据灵包的 时 和 分T、标 动网 任xxIPs动采 任 进 中 看 内NS系S于能 ：D处 狗 登 分 扫 冲 管提188CC文时 统 文活括产 钟 总 配S兼C1准 程络 务66程E用 务 程 断 门 存统风常的S理 计 录 配 描 和 理I供操V键d/件系 包 件的一生 和 线 等容I接序AC通 间序R基 间 间 处 狗 管格G设驻实、 时 、 、 、 环了作盘T标o，统 括 、、个和 计 内 等的口上A信 通：于 同 通 理 理Am备的内时器 缓一系，准文允应 ： 外与R处 时 存设文，移F， 信优 步 信 机目存操、 冲个统Os仅本许用 部A备理 器 的件从植支先 机 机 制M标的作管实兼N存显根的 设，管 地系而持启级 制 制S机文系理用容在示据快 备I仅理 址统使多动的件统C、例的于，偏速 都存映得兼种或、核程文x仅移文 统在射文容8网其可心扩件6存读件一于件的卡B他抢：展系S在写系作x系启占PW8集统于磁统为6统动的iB，n网x盘文dS机多8包P络6的件制任B括驱一处S务P动部理调分度
vxworks课件
2 微内核wind 微内核wind 系统结构 VxWorks 是由一个 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 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,其不失实时,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
第一节 VxWorks操作系统的 VxWorks操作系统的 基本构成
3 网络系统
VxWorks支持两种形式的网络 VxWorks支持两种形式的网络 驱动,一种是BSD驱动支持通用的 驱动,一种是BSD驱动支持通用的 BSD4.4网络,API,结构等和大多数 BSD4.4网络,API,结构等和大多数 BSD网络的驱动类似.另一种是END BSD网络的驱动类似.另一种是END 网络驱动, VxWorks独有的, 网络驱动,是VxWorks独有的,根据 VxWorks MUX接口编程,不过END驱 MUX接口编程,不过END驱 动在底层也要转换成BSD的形式. 动在底层也要转换成BSD的形式.
第一节 VxWorks操作系统的 VxWorks操作系统的 第二节 开发工具tornado 开发工具tornado 基本构成
2 微内核wind 微内核wind
在VxWorks 下,任何子程序 都可产生具有自身的上下文和堆 栈的单独任务.其它的基本任务 控制程序可使任务悬挂,重开, 删除,延迟和改变优先级.
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第一节 VxWorks操作系统的 VxWorks操作系统的 基本构成
1
板级支持包BSP 板级支持包BSP
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 开始直到wind kernel和usrRoot根任务 启动这段时间系统的执行过程.驱动 程序就是一些包含I/O操作的子函数. 程序就是一些包含I/O操作的子函数. 初始化包括CPU Init, 初始化包括CPU Init,Board Init 和System Init.CPU Init初始化CPU的 Init. Init初始化CPU的 内部寄存器.Board Init初始化智能 内部寄存器.Board Init初始化智能 I/O的寄存器,将device打通.System I/O的寄存器,将device打通.System Init为系统的运行准备数据结构,进行 Init为系统的运行准备数据结构,进行
第一节 VxWorks操作系统的 VxWorks操作系统的 基本构成
3 网络系统
VxWorks支持两种形式的网络 VxWorks支持两种形式的网络 驱动,一种是BSD驱动支持通用的 驱动,一种是BSD驱动支持通用的 BSD4.4网络,API,结构等和大多数 BSD4.4网络,API,结构等和大多数 BSD网络的驱动类似.另一种是END BSD网络的驱动类似.另一种是END 网络驱动, VxWorks独有的, 网络驱动,是VxWorks独有的,根据 VxWorks MUX接口编程,不过END驱 MUX接口编程,不过END驱 动在底层也要转换成BSD的形式. 动在底层也要转换成BSD的形式.
第一节 VxWorks操作系统的 VxWorks操作系统的 第二节 开发工具tornado 开发工具tornado 基本构成
2 微内核wind 微内核wind
在VxWorks 下,任何子程序 都可产生具有自身的上下文和堆 栈的单独任务.其它的基本任务 控制程序可使任务悬挂,重开, 删除,延迟和改变优先级.
�
第一节 VxWorks操作系统的 VxWorks操作系统的 基本构成
1
板级支持包BSP 板级支持包BSP
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 开始直到wind kernel和usrRoot根任务 启动这段时间系统的执行过程.驱动 程序就是一些包含I/O操作的子函数. 程序就是一些包含I/O操作的子函数. 初始化包括CPU Init, 初始化包括CPU Init,Board Init 和System Init.CPU Init初始化CPU的 Init. Init初始化CPU的 内部寄存器.Board Init初始化智能 内部寄存器.Board Init初始化智能 I/O的寄存器,将device打通.System I/O的寄存器,将device打通.System Init为系统的运行准备数据结构,进行 Init为系统的运行准备数据结构,进行
Vxworks基础
板支持包（BSP)
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
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
第三章vxWorks操作系统基本概念(1)PPT课件
2020/8/20
11
VxWorks操作系统
Memory Management
Device Support
Scheduling & System Clock
Facilities
Synchronization & Intertask Communication
File Systems
Mutual Exclusion
✓ WindSh
交互访问
✓ CrossWind
源代码级调试器
✓ Browser
显示系统信息
✓ Project Facility 配置操作系统或应用的工程管理
✓ WindView
多任务应用软件示波器
✓ Simulator 主机端VxWorks模拟器
用Tcl自定义的工具: ✓ 增加新功能 ✓ 定制用户接口 ✓ 目标驻留工具
WTX = Wind River Tool eXchange
WDB = Wind DeBug
2020/8/20
15
Tornado和VxWorks目录描述
2020/8/20
16
Tornado和VxWorks目录描述(继续）
2020/8/20
17
Tornado
3.1 Tornado和VxWorks简介
Tornado和VxWorks描述 Tornado和VxWorks相互关系 Tornado和VxWorks目录描述
2020/8/20
4
Tornado是什么？
Tornado是开发实时嵌入式应用的集成开发环境. Tornado的主要组件: VxWorks实时操作系统运行库（RTOS） VxWorks开发工具（辅助测试和调试和计时） 网络协议栈支持
VxWorks基础知识 ppt课件
虚拟 内存
多任务 处理
操作系统 模块
Wind 内核
目标开发 工具
嵌入式操作系统VxWorks
VxWorks
I/O子 系统
基
本
体
系
网络子 系统
结
构
嵌入式操作系统VxWorks
wind :VxWorks 的核心，被称作 wind，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，以及中断处理， 看门狗定时器和内存管理机制。
基于目标机的工具：在 Tornado 开发系统中，开发工具是驻留在 主机上的。但是也可以根据需要将基于目标机的Shell 和装载卸载 模块加入 VxWorks。
板级支持包 BSP :板级支持包向VxWorks操作系统提供了对各种板 子的硬件功能操作的统一的软件接口，它是保证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。 每 个板级支持包括一个 ROM 启动（Boot ROM）或其它启动机制。
不同处理器之间的共享内存区域，用于不同CPU的通讯与同步。
WBD协议：目标代理遵循 WBD（Wind Debug）协议，允许目标机与 主机上的 Tornado 开发工具相连。 Tornado 目标服务器（Target
Server）向目标代理发送调试请求。
嵌入式操作系统VxWorks
网络支持：它提供了对其它VxWorks系统和TCP/IP 网络系统的“透 明”访问，包括与BSD套接字兼容的编程接口，远程过程调用 （RPC），SNMP（可选项），远程文件访问（包括客户端和服务端 的NFS机制以及使用RSH，FTP 或 TFTP的非NFS机制）以及BOOTP 和 代理ARP、DHCP、DNS、OSPF、RIP。
vxworks基础培训课件
Vxworks嵌入式编程基础
学习交流PPT
1
实时嵌入式系统
• 嵌入式系统：
• 由CPU控制，即自带CPU • 相对于常见的pc而言，不对用户提供开发环境，用户与系统交互的唯一接
口就是系统提供给用户的应用； • 提供功能通常带有针对性，大多为专用系统; • 手机，医疗设备，微波炉，mp3……
• 实时嵌入式系统：
• 后者顾名思义，应用模块可以以静态链接的方式编译至VxWorks镜像工程 中，还可以在VxWorks运行之后，通过网络将将应用模块（.out格式）下 载到目标板，并与VxWorks镜像进行链接。在单独对某个模块进行调试时， 我们常常会用到这种动态链接的方法。
学习交流PPT
8
VxSim的HelloWorld（一）
号量、 消息队列、内存分配、看门狗计时器、堆栈使用情况、 目标 CPU使用率、对象模块结 构和符号表以及每个任务的详细信息。
• WindShell:
• 提供从宿主机到目标机之间的一个命令 shell。 • 允许用户调用内存中的应用程序模块或是 VxWorks模块中的任何例程。
• WindView:
• 非常出色的系统可视诊断和分析工具。可非常容易地观察各任务，中断程序之间的相互作用。
学习交流PPT
9
VxSim的HelloWorld（二）
• 选择 A BSP（板级支持包）在下拉菜单中选择simpc
• 打开文件usrAppInit.c（它的函数usrAppInit是应用的入口点），添加Hello World打印语句，保存文件。
学习交流PPT
10
VxSim的HelloWorld（三）
• 交叉编译：在某一体系结构的宿主机上为另一体系结构的 目标板编译可运行的目标代码。即编译与运行不在同一地 方。
学习交流PPT
1
实时嵌入式系统
• 嵌入式系统：
• 由CPU控制，即自带CPU • 相对于常见的pc而言，不对用户提供开发环境，用户与系统交互的唯一接
口就是系统提供给用户的应用； • 提供功能通常带有针对性，大多为专用系统; • 手机，医疗设备，微波炉，mp3……
• 实时嵌入式系统：
• 后者顾名思义，应用模块可以以静态链接的方式编译至VxWorks镜像工程 中，还可以在VxWorks运行之后，通过网络将将应用模块（.out格式）下 载到目标板，并与VxWorks镜像进行链接。在单独对某个模块进行调试时， 我们常常会用到这种动态链接的方法。
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8
VxSim的HelloWorld（一）
号量、 消息队列、内存分配、看门狗计时器、堆栈使用情况、 目标 CPU使用率、对象模块结 构和符号表以及每个任务的详细信息。
• WindShell:
• 提供从宿主机到目标机之间的一个命令 shell。 • 允许用户调用内存中的应用程序模块或是 VxWorks模块中的任何例程。
• WindView:
• 非常出色的系统可视诊断和分析工具。可非常容易地观察各任务，中断程序之间的相互作用。
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9
VxSim的HelloWorld（二）
• 选择 A BSP（板级支持包）在下拉菜单中选择simpc
• 打开文件usrAppInit.c（它的函数usrAppInit是应用的入口点），添加Hello World打印语句，保存文件。
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10
VxSim的HelloWorld（三）
• 交叉编译：在某一体系结构的宿主机上为另一体系结构的 目标板编译可运行的目标代码。即编译与运行不在同一地 方。
VxWorks BSP基础PPT课件
6
BSP概念 BSP功能 BSP构成 BSP启动序列 BSP开发 BSP部分代码
© 2000 Wind River Systems, Inc.
7
BSP功能
BSP功能简介 BSP与VxWorks的关系
© 2000 Wind River Systems, Inc.
8
BSP功能简介
1 系统加电后的硬件初始化
© 2000 Wind River Systems, Inc.
16
文件介绍
Config\bspname：
makefile：Image的编译规则，其中定义了一些 宏，如：RAM_LOW_ADRS,RAM_HIGH_ADRS。
config.h:包含所有的头文件和与CPU相关的宏定 义，如：对Cache和MMU的配置，RAM和ROM 的定位以及大小配置，外部总线地址映射，PCI 地址宏。
© 2000 Wind River Systems, Inc.
14
文件介绍
Config\all:
bootConfig.c:所有 bootrom的主要初始化与控 制文件。bootConfig.c是usrConfig.c的一个子 集。只提供完整Image中的部分功能。在集成环 境下修改工程相关的配置信息不会影响Boot Image，只有直接修改config.h， configAll.h,bootConfig.c和bootInit.c文件才会 影响到Boot Image；
VxWorks BSP Basics
© 2000 Wind River Systems, Inc.
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
精品课件-基于VxWorks嵌入式系统的数据通信-第1章
第1章 数据通信基础
图1.1 连接关系 (a) 全连接的结构；(b) 总线结构
第1章 数据通信基础
全连接的结构所需连接线数M为
M
p
C
2 N
pN(N 1) 2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
采用总线结构时，只需连接线数Z为
Z pN p p(N 1)
(1-1) (1-2)
因此，当模块数N较多时，总线结构的连接线数量约为全 连接结构的一半。对于外部总线，由于传输距离远，因此可以 节省大量的连接线费用。
总而言之，总线的主要功能是通过这些公用的信号线将计 算机内部各种模块之间或计算机与各种外部设备之间连接成一 个整体，便于相互之间的信息交换。
第1章 数据通信基础
1.1.2 通信总线的特点 1. 通信总线的特点 通信总线技术在系统设计、生产、使用和维护等方面具有
下列特点。 1) 标准化 采用总线可实现标准化。每种总线都规定了标准，即总线
第1章 数据通信基础
4. MIL-STD-1553B总线的特点 (1) 冗余容错能力。由于其固有的双通道设计，MIL-STD1553B总线通过在两个通道间自动切换来获得冗余容错能力，提 高可靠性。通道的自动切换可以用软件实现。 (2) 支持“哑”节点和“智能”节点。MIL-STD-1553B总线 支持非智能的远程终端。这种远程终端提供与传感器和激励器 的连接接口，十分适合智能中央处理模块和分布式从属设备的 连接。 (3) 高水平的电器保障性能。由于采用了电气屏蔽和总线 耦合方式，每个节点都能够安全地与网络隔离，减少了潜在的 损坏计算机等设备的可能性。
第1章 数据通信基础
(6) CAN总线通信接口集成了CAN协议的物理层和数据链路 层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块 编码、循环冗余校验、优先级判别等。其通信线少，通信介质 可为双绞线、同轴电缆或光缆，现场布线和安装简单，易于维 护，经济性好。
课Vxworks嵌入式软课件.pptx
VxWorks 6.0的航向标
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
课Vxworks嵌入式软课件
30
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
课Vxworks嵌入式软课件
20
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
课Vxworks嵌入式软课件
21
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
对MMU、CACHE和大物理地址的抽象化
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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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30
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
课Vxworks嵌入式软课件
20
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
课Vxworks嵌入式软课件
21
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
VxWorks操作系统简介.ppt
用户可以定义一些数据用于任务间的通讯： 编写一个库，提供该数据的共享存储； 所有任务访问这些共享数据时都使用库中的例程； 可以用信号量来保证共享数据的互斥访问
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。
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。
《vxWorks讲座》PPT课件
• 对于实时系统来说最重要的要求就是实时操作系统必须有满足在一个 事先定义好的时间限制中对外部或内部的事件进行响应和处理的能力
• 此外作为实时操作系统还需要有效的中断处理能力来处理异步事件和 高效的I/O能力来处理有严格时间限制的数据收发应用
实时系统分类
• 根据不同的分类方法可以分为几种。
– 方法一是分为周期性的和非周期性的（periodic和aperiodic） – 方法二是分为硬实时和软实时（hard real_time和soft
real_time） – 专用系统和开放系统 – 集中式系统和分布式系统
实时多任务操作系统与分时多任务操作系统
• 分时操作系统，软件的执行在时间上的要求，并不严格，时间上的错 误，一般不会造成灾难性的后果。
• 实时操作系统，主要任务是对事件进行实时的处理，虽然事件可能在 无法预知的时刻到达，但是软件上必须在事件发生时能够在严格的时 限内作出响应（系统响应时间），即使是在尖峰负荷下，也应如此， 系统时间响应的超时就意味着致命的失败。另外，实时操作系统的重 要特点是具有系统的可确定性，即系统能对运行情况的最好和最坏等 的情况能做出精确的估计。
• 虚拟内存
– 但必须给实时任务提供方法，以便将实时任务“锁”进内存，也 就是系统在管理虚拟内存时，不将“锁”住的内存块换出物理内 存。
嵌入式系统和实时系统
• 嵌入式系统经常被误解为就是实时性系统。其实，多数嵌 入式系统并不需要实时性
• Linux是嵌入式操作系统，并非实时操作系统。 • Vxwork、pSOS、Neculeus和Windowss CE 是嵌入式实时操
• VxWorks动态链接功能很容易实现代码共享。 • 共享代码必须是可重入的。 • VxWorks的I/O和驱动程序是可重入的。但是要求应用小心
• 此外作为实时操作系统还需要有效的中断处理能力来处理异步事件和 高效的I/O能力来处理有严格时间限制的数据收发应用
实时系统分类
• 根据不同的分类方法可以分为几种。
– 方法一是分为周期性的和非周期性的（periodic和aperiodic） – 方法二是分为硬实时和软实时（hard real_time和soft
real_time） – 专用系统和开放系统 – 集中式系统和分布式系统
实时多任务操作系统与分时多任务操作系统
• 分时操作系统，软件的执行在时间上的要求，并不严格，时间上的错 误，一般不会造成灾难性的后果。
• 实时操作系统，主要任务是对事件进行实时的处理，虽然事件可能在 无法预知的时刻到达，但是软件上必须在事件发生时能够在严格的时 限内作出响应（系统响应时间），即使是在尖峰负荷下，也应如此， 系统时间响应的超时就意味着致命的失败。另外，实时操作系统的重 要特点是具有系统的可确定性，即系统能对运行情况的最好和最坏等 的情况能做出精确的估计。
• 虚拟内存
– 但必须给实时任务提供方法，以便将实时任务“锁”进内存，也 就是系统在管理虚拟内存时，不将“锁”住的内存块换出物理内 存。
嵌入式系统和实时系统
• 嵌入式系统经常被误解为就是实时性系统。其实，多数嵌 入式系统并不需要实时性
• Linux是嵌入式操作系统，并非实时操作系统。 • Vxwork、pSOS、Neculeus和Windowss CE 是嵌入式实时操
• VxWorks动态链接功能很容易实现代码共享。 • 共享代码必须是可重入的。 • VxWorks的I/O和驱动程序是可重入的。但是要求应用小心
第七章vxWorks操作系统网络和配置管理ppt课件
*
*
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
*
*
TCP/IP管理
报文 端口 连接 解析
*
*
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
*
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
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2021
VxWorks （2）
VBCxwNoGrks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）：
Hardware Abstraction Layer
Flash Driver
MMU Driver
Cache Driver
Serial Driver
Ethern et
Driver
Other Driver
s
Hardware
2021
BC NG Vxworks特点
WIND微内核 硬件支持广(BSP) 较好的兼容性，POSIX1003.1.b 良好的可裁减性 很好的开发环境：tornado 动态连接和下载 多处理器、网络协议，图形界面支持
SERVER
RS232
VxWorks目标板
Ethernet AGENT
目标CPU：Vxworks 在其上运行 的一个单板计算机 Tornado PC主机：有一根串行线与目标机相连（初始化时主机作为终端用）
Vxworks核二进制文件驻留在其盘上，核的下载及运行Tornado 工具 通过以太网口进行
2021
2021
BC NGTornado （2）
Tornado集成开发环境由以下几个部分组成：
Tornado开发环境(PC)
WindSH
CrossWind Editor
Browser
WindCodig
Target Server
目标系统
应用程序
VxWorks Target Agent
2021
BC NG
Tornado主机
的下载及运行Tornado 工具通过以太网口进行。
2021
BCTNoGrnado开发环境
2021
oG nado开发环境（续）
2021
BCTNoG rnado开发环境（续）
2021
BC NG板支持包（BSP）
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。
Vxworks与其它实时OS一样，基于以下两个重要机制： * 多任务环境及任务间通信 * 硬件中断处理
Vxworks多任务内核完成的功能是：实时调度，任务间通信及互斥。 其它功能则作为系统库围绕在内核周围，它们可根据需要进行剪裁。
Vxworks与非实时系统的不同之处在于： Vxworks的优先抢占机制基于调度， Vxworks对外部事件的反应和处理快， Vxworks容量小并且可配置（微内核结构）
2021
CPU 上电复位 基本配置初始化
ROM 拷贝到 RAM 并跳到 RAM 入口
硬件初始化 包括通信口
初始化 Vxworks 核 启动 Vxworks 核
重新执行目标机 的硬件初始化
执行用户程序
BC NG
2021
BC NG Tornado&VxWorks框架
2021
BC NG
Vxworks
BC NG Vxworks简介
最成功的实时操作系统 1981，Windriver，嵌入式咨询公司 TCP/IP，NFS工具集 WIND内核 1995，tornado集成开发环境 收购SDS、DIAB、pSOS
2021
BC NGVxWorks （1）
Vxworks操作系统是一个嵌入式实时操作系统（RTOS）。
2021
BC NG VxWorks的特点
微内核设计 MicroKernel Size<10K ； 功能模块化； 高可靠设计； 快速多任务切换、响应时间短 中断延时小,满足实时要求；
2021
BC NG VxWorks的特点
对硬件不做假设。
硬件设计电路可完全自定义；支持各种或自定义 的外设；
支持的CPU构架包括： Intel x86 i960 StrongARM Motorola 68K CPU32 Coldfire Mcore PowerPC ARM 7, 8, StrongARM MIPS R3K, R4K, R5K Hitachi SH1, SH2, SH3 NEC V83x, V85x SPARC, UltraSPARC Seimens SA Hitachi SH Mitsubishi M32RD
2021
BC NGTornado （1）
Tornado提供了Vxworks系统开发的集成开发环境，其中Tornado 源代码编辑器包括下列特性: ●标准文本控制能力 ●C和C++ 语法元素用不同颜色 ●调制集成：编辑窗口跟踪代码的执行 ●编译集成：项目管理将编译警告和编译错误
直接和编辑窗口中的相应代码对应起来。
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
BC NGVxworks/Tornado开发方式
Tornado主机
SERVER
RS232
VxWorks目标板
Ethernet AGENT
目标CPU：
Vxworks 在其上运行 的一个单板计算机；
Tornado PC主机：有一根串行线与目标机相连（初始化时主机作为终
端用），Vxworks核二进制文件驻留在其盘上，核
应用广泛的嵌入式实时操作系统
2021
BC NG VxWorks的整体构架
Hardware Independent Software Applications
I/O System
VxWorks libraries
File System
Wind microKernel
TCP/IP
SCSI Driver
VxWorks （2）
VBCxwNoGrks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）：
Hardware Abstraction Layer
Flash Driver
MMU Driver
Cache Driver
Serial Driver
Ethern et
Driver
Other Driver
s
Hardware
2021
BC NG Vxworks特点
WIND微内核 硬件支持广(BSP) 较好的兼容性，POSIX1003.1.b 良好的可裁减性 很好的开发环境：tornado 动态连接和下载 多处理器、网络协议，图形界面支持
SERVER
RS232
VxWorks目标板
Ethernet AGENT
目标CPU：Vxworks 在其上运行 的一个单板计算机 Tornado PC主机：有一根串行线与目标机相连（初始化时主机作为终端用）
Vxworks核二进制文件驻留在其盘上，核的下载及运行Tornado 工具 通过以太网口进行
2021
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BC NGTornado （2）
Tornado集成开发环境由以下几个部分组成：
Tornado开发环境(PC)
WindSH
CrossWind Editor
Browser
WindCodig
Target Server
目标系统
应用程序
VxWorks Target Agent
2021
BC NG
Tornado主机
的下载及运行Tornado 工具通过以太网口进行。
2021
BCTNoGrnado开发环境
2021
oG nado开发环境（续）
2021
BCTNoG rnado开发环境（续）
2021
BC NG板支持包（BSP）
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。
Vxworks与其它实时OS一样，基于以下两个重要机制： * 多任务环境及任务间通信 * 硬件中断处理
Vxworks多任务内核完成的功能是：实时调度，任务间通信及互斥。 其它功能则作为系统库围绕在内核周围，它们可根据需要进行剪裁。
Vxworks与非实时系统的不同之处在于： Vxworks的优先抢占机制基于调度， Vxworks对外部事件的反应和处理快， Vxworks容量小并且可配置（微内核结构）
2021
CPU 上电复位 基本配置初始化
ROM 拷贝到 RAM 并跳到 RAM 入口
硬件初始化 包括通信口
初始化 Vxworks 核 启动 Vxworks 核
重新执行目标机 的硬件初始化
执行用户程序
BC NG
2021
BC NG Tornado&VxWorks框架
2021
BC NG
Vxworks
BC NG Vxworks简介
最成功的实时操作系统 1981，Windriver，嵌入式咨询公司 TCP/IP，NFS工具集 WIND内核 1995，tornado集成开发环境 收购SDS、DIAB、pSOS
2021
BC NGVxWorks （1）
Vxworks操作系统是一个嵌入式实时操作系统（RTOS）。
2021
BC NG VxWorks的特点
微内核设计 MicroKernel Size<10K ； 功能模块化； 高可靠设计； 快速多任务切换、响应时间短 中断延时小,满足实时要求；
2021
BC NG VxWorks的特点
对硬件不做假设。
硬件设计电路可完全自定义；支持各种或自定义 的外设；
支持的CPU构架包括： Intel x86 i960 StrongARM Motorola 68K CPU32 Coldfire Mcore PowerPC ARM 7, 8, StrongARM MIPS R3K, R4K, R5K Hitachi SH1, SH2, SH3 NEC V83x, V85x SPARC, UltraSPARC Seimens SA Hitachi SH Mitsubishi M32RD
2021
BC NGTornado （1）
Tornado提供了Vxworks系统开发的集成开发环境，其中Tornado 源代码编辑器包括下列特性: ●标准文本控制能力 ●C和C++ 语法元素用不同颜色 ●调制集成：编辑窗口跟踪代码的执行 ●编译集成：项目管理将编译警告和编译错误
直接和编辑窗口中的相应代码对应起来。
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
BC NGVxworks/Tornado开发方式
Tornado主机
SERVER
RS232
VxWorks目标板
Ethernet AGENT
目标CPU：
Vxworks 在其上运行 的一个单板计算机；
Tornado PC主机：有一根串行线与目标机相连（初始化时主机作为终
端用），Vxworks核二进制文件驻留在其盘上，核
应用广泛的嵌入式实时操作系统
2021
BC NG VxWorks的整体构架
Hardware Independent Software Applications
I/O System
VxWorks libraries
File System
Wind microKernel
TCP/IP
SCSI Driver