第8章vxworks文件系统
vxWorks文件系统详细介绍资料
VxWorks为块设备（磁盘）的实时使用提供了两种本地文件系统：一种与MS-DOS文件系统相兼容，另一种与RT-11文件系统相兼容。
这些文件系统的支持库分别为dosFsLib和rt11FsLib。
VxWorks还提供了一种简单的raw文件系统，这个文件系统把整个磁盘作为一个单独的大文件。
这个文件系统的支持库是rawFsLib。
VxWorks还为不使用标准文件或目录结构的磁带设备提供了一个文件系统。
磁带卷被看作一个raw设备，整个卷就是一个大文件。
这个文件系统的支持库是tapeFsLib。
另外，VxWorks提供了一个文件系统支持库cdromFsLib，它允许应用程序从依照ISO9660标准文件系统格式化的CD-ROMs中读取数据。
在VxWorks中，文件系统不受块设备种类型或它的驱动程序的约束。
VxWorks块设备都使用一个标准接口，以便文件系统可以与设备驱动程序自由的混合。
做为选择，你可以写自己的能被驱动程序以相同方式使用的文件系统，只要在文件系统、驱动程序和I/O系统间遵循同样的标准接口。
VxWorks的I/O体系结构使得在一个VxWorks系统中可以有多样的文件系统，甚至其类型也可以不同。
块设备界面在3.9.4块设备中讨论。
1 与MS-DOS兼容的文件系统：dosFs使用dosFs文件系统格式化的磁盘与MS-DOS（直至6.2版本）磁盘是相兼容的。
由两个文件系统初始化的硬盘之间在格式上有细微区别。
然而，数据自身是兼容的，而且dosFs可被配置成使用MS-DOS格式化的磁盘。
DosFs文件系统向不同要求的实时应用程序提供了良好的适应性。
主要特点包括：l 文件和目录分等级排序，允许有效地组织，在一卷上可以创建任意数量的文件。
l 每个文件可以是连续存储或非连续存储的。
非连续存储的文件可使硬盘空间利用率更高，连续存储的文件可以增强系统性能。
l 具有与广泛可用的存储器和可恢复介质的兼容性。
应用VxWorks（不使用dosFs文件扩展名）、MS-DOS PCs和其它系统创建的磁盘可以自由的交换。
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。
嵌入式操作系统VxWorks中TFFS文件系统的构建
嵌入式操作系统VxWorks中TFFS文件系统的构建摘要：目前的嵌入式系统多使用FLASH 作为主存，因此，如何有效管理FLASH上的数据非常重要。
文章以MX29LV160BT芯片为例，讨论了在VxWorks操作系统下NorFlash 上建立TFFS文件系统的一般步骤，从而为FLASH上的数据管理提供了理想的选择方式，同时也为开发者和用户升级程序提供了方便。
关键词：VxWorksFlashMTDTFFS文件系统嵌入式系统正随着Internet的发展而在各个领域得到广泛的应用，作为一个优秀的操作系统，VxWorks实现了比其他实时操作系统更好的有效性、商用性、可裁减性以及互操作性，广泛应用在通信、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。
如今越来越多的嵌入式操作系统中，通常都使用FLASH作为主存介质。
许多开发者和用户为了方便以后升级用户程序，通常在FLASH上建立TFFS文件系统，建立文件系统后，我们就可以象在windows操作系统下对硬盘操作一样，进行数据的拷贝、删除以及文件的建立等操作。
NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。
Intel于1988年首先开发出NORflash技术，彻底改变了原先有EPROM和EEPROM一统天下的局面。
NOR的特点是芯片内执行XIPexecuteInPlace，这样应用程序可以直接在flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。
NOR的传输效率很高，在1～4MB的小容量时具有很高的成本效益，因此在嵌入式系统得到广泛的应用。
一、TFFS文件系统结构简介Tornado的TrueFFS是和VxWorks兼容的一种M-SystemsFlite实现方式，版本为。
它为种类繁多的flash存储设备提供了统一的块设备接口，并且具有可重入、线程安全的特点，支持大多数流行的CPU构架。
有了Tornado的TrueFFS，应用程序对flash存储设备的读写就好象它们对拥有MS-DOS文件系统的磁碟设备的操作一样。
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 系统的基本构成
Real-Time System
M emory Mgmt
File Systems
Kernel
I/ O S ys te m
D ev ic e D riv er s
Netw ork Stack
1-6
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 （Board Support Package） Package） BSP是系统用来管理外设的部分， BSP是系统用来管理外设的部分， 对各种板子的硬件功能提供了统一 的接口。它由初始化和驱动程序两 部分组成。
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
wind内核的任务调度是基于 wind内核的任务调度是基于 抢占式的，这满足了实时的特性， 而对于相同优先级的任务又采用 时间片的轮转调度。它以快速上 下文转换时间和低中断等待为特 点。
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提供了对其他网络和 VxWorks提供了对其他网络和 TCP/IP网络系统的"透明" 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 BSD套接字兼容的编程接口、远程 过程调用（RPC）、SNMP、远程文 过程调用（RPC）、SNMP、远程文 件访问以及BOOTP和ARP代理。所有 件访问以及BOOTP和ARP代理。所有 的VxWorks网络机制都遵循标准的 VxWorks网络机制都遵循标准的 Internet协议 Internet协议
VxWorks操作系统指南
VxWorks操作系统指南目录1. VxWorks操作系统概述41.1.VxWorks 操作系统简介41.2.VxWorks操作系统内核51.3.任务管理61.4.通信、同步和互斥机制91.5.网络通信111.6.中断服务程序141.7.时间管理器142.VxWorks应用指导162.1.系统启动172.2.应用系统配置192.3.板级支持包BSP 212.4.VxWorks系统任务232.5.应用软件开发指导232.6.应用示例分析252关键词：实时操作系统任务消息VxWorks Tornado摘要：本文档对实时操作系统作了简要介绍，并针对VxWorks系统的特点进行了具体的说明和分析，从VxWorks系统的任务管理、通信机制、系统配置、系统接口几个方面展开。
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：Ÿ 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。
Ÿ 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.Ÿ 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系统启动过程及相应文件介绍
这种映象起初也和搬移程序一起固化在BOOT中。目标板上电后， 首先运行BOOT中的引导搬移程序，但仅将VxWorks映象的数据段和 BSS段拷贝到RAM地址RAM_LOW_ADRS处，映象的代码段仍旧留 在ROM中，从ROM中开始执行。如图3所示。 这种映象的优点是具有最快的引导速度，占用最少的RAM空间， 适用于RAM空间有限的目标板。但是由于该映象在ROM中运行，运 行速度在三种映象中是最慢的。
汇编级的硬件初始化程序romInit.s，用于系统的基本初始化，设
置一些重要寄存器的初始值，进行存储器的映射搬移程序bootInit.c， 将ROM引导程序拷贝至RAM的高端地址RAM_HIGH_ADRS，然后跳 转到此处执行ROM引导程序。
ROM引导程序起初存放在ROM中，初始化时被拷贝到RAM中，主 要用于系统的进一步初始化，并配置加载方式，将VxWorks映象加载至 RAM。可分为三种不同的类型： 压缩的ROM引导程序，在拷贝的过程中需要解压缩，在RAM中执行； 未压缩的ROM引导程序，可直接拷贝，在RAM中执行；
usrConfig.c : usrRoot( ) 初始化内存，系统时钟，I/O系统，标准输入输出错， 异常处理，添加用户应用程序
sysInit()
函 数
usrInit()
(a)锁住中断；(b)禁用缓冲； (c)用缺省值初始化系统中断表（仅i960); (d)用缺省值初始化系统错误表（仅i960); (e)初始化处理器寄存器到一缺省值; (f)使回溯失效；(g)清除所有悬置中断； (h)激活usrInit()，指明启动类型。 (a)对bss清零；(b)保存bootType于sysStartType; (c)调用excVecInit(),初始化所有系统和缺省中断向量； (d)依次调用sysHwInit(), usrKernelInit(),kernelInit().
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操作系统指南
目 录632.7.应用示例分析 (61)2.5.应用软件开发指导 (61)2.4.VxWorks 系统任务 (60)2.3.板级支持包BSP (57)2.2.应用系统配置 (55)2.1.系统启动 (54)2.VxWorks 应用指导 (51)1.9.网络通信 (51)1.8.POSIX Memory-locking 接口 (50)1.7. POSIX 时钟和定时器 (49)1.6.看门狗定时器(Watchdog Timers) (46)1.5.中断服务代码 (18)1.4.任务间通信 (5)1.3.任务 (5)1.2.VxWorks 操作系统内核 (4)1.1.VxWorks 操作系统简介 (4)1.VxWorks 操作系统介绍...............................................................关键词：RTOS POSIX VxWorks Tornado摘 要：本文档对实时操作系统作了简要介绍，并详细描述了Vxworks 内核和运行环境的基本原理，并概述了系统配置、系统接口等方面的内容。
1.VxWorks 操作系统介绍1.1.VxWorks 操作系统简介现代的实时操作系统主要增加了支持多任务和任务间通信的概念。
多任务环境允许一个实时应用作为一个独立的任务创建。
在VxWorks 里，任务间通信机制依靠信号量，消息队列，管道及socket(实现网络透明传输)实现。
实时操作系统的另外一个主要功能就是硬中断处理。
为使中断得到尽快响应，VxWorks 的中断服务程序(ISRs)有自己单独的context ，它与其他任务的context 不在一起。
本文主要讨论了多任务内核，任务机制(facilities)，任务间通信及中断处理机制，这些都是VxWorks 运行环境的核心内容。
VxWorks 操作系统的基本构成模块包括以下部分：Ÿ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。
vxWorks文件系统详细介绍
VxWorks为块设备（磁盘）的实时使用提供了两种本地文件系统：一种与MS-DOS文件系统相兼容，另一种与RT-11文件系统相兼容。
这些文件系统的支持库分别为dosFsLib和rt11FsLib。
VxWorks还提供了一种简单的raw文件系统,这个文件系统把整个磁盘作为一个单独的大文件。
这个文件系统的支持库是rawFsLib.VxWorks还为不使用标准文件或目录结构的磁带设备提供了一个文件系统。
磁带卷被看作一个raw设备，整个卷就是一个大文件.这个文件系统的支持库是tapeFsLib。
另外，VxWorks提供了一个文件系统支持库cdromFsLib，它允许应用程序从依照ISO9660标准文件系统格式化的CD-ROMs中读取数据。
在VxWorks中，文件系统不受块设备种类型或它的驱动程序的约束.VxWorks块设备都使用一个标准接口，以便文件系统可以与设备驱动程序自由的混合。
做为选择，你可以写自己的能被驱动程序以相同方式使用的文件系统，只要在文件系统、驱动程序和I/O系统间遵循同样的标准接口。
VxWorks的I/O体系结构使得在一个VxWorks系统中可以有多样的文件系统，甚至其类型也可以不同。
块设备界面在3。
9.4块设备中讨论.1 与MS—DOS兼容的文件系统:dosFs使用dosFs文件系统格式化的磁盘与MS-DOS（直至6.2版本)磁盘是相兼容的。
由两个文件系统初始化的硬盘之间在格式上有细微区别。
然而,数据自身是兼容的，而且dosFs可被配置成使用MS—DOS格式化的磁盘。
DosFs文件系统向不同要求的实时应用程序提供了良好的适应性。
主要特点包括：l 文件和目录分等级排序，允许有效地组织，在一卷上可以创建任意数量的文件。
l 每个文件可以是连续存储或非连续存储的。
非连续存储的文件可使硬盘空间利用率更高，连续存储的文件可以增强系统性能。
l 具有与广泛可用的存储器和可恢复介质的兼容性.应用VxWorks（不使用dosFs文件扩展名）、MS—DOS PCs和其它系统创建的磁盘可以自由的交换.如果分区表被说明，那么硬盘也是兼容的。
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文件系统、Flash的TFFS设计与实现-
VxWorks文件系统、Flash的TFFS设计与实现0 引言在VxWorks的应用系统中,基于flash的文件系统通常都采用DOS+FAT+FTL的结构。
一般情况下,磁盘文件系统大多是基于sector的文件系统,磁盘按照物理上分为柱面、磁盘、扇区,扇区是基于块的文件系统操作的基本存储单位,磁盘的容量都是根据这些数据计算出来的,每个扇区大小通常都是512bytes。
VxWorks文件系统中的DOSFS是MS-DOS兼容的文件系统,可基于块对物理介质进行操作。
由于Fish的物理特性,对Flash作基于块(不同于Flash 的擦除块的操作必须由软件作封装实现,这就是TFFS所起的作用。
1 VxWorks文件系统的总体结构VxWorks文件系统的总体结构以及TFFS在整个文件系统的位置。
Tomado下的TFFS 文件系统是Tornado的一个可选组件,它可为种类繁多的Flash设备提供一个统一的块设备接口。
在Tornado2.2版本中自带的TFFS版本为2.0,在文件系统中,TFFS的功能相当于磁盘驱动,通过TFFS可使上层的DOSFS或RTll文件系统像操作普通的标准磁盘一样来操作Flash。
2 TFFS文件系统的分层图2所示为TFFS 文件系统的分层图。
图中的Core Layer内核层可将其他层连接起来协同工作;翻译层主要实现DOS和TFFS之间的交互、管理文件系统和Flash各个物理块的关系,同时支持TFFS的各种功能,如磨损均衡、错误恢复等;MTD层执行底层的程序驱动(map、read、write、erase等;socket层的名称来源于可以插拔的socket 存储卡,主要提供与具体的硬件板相关的驱动。
3 FTL层分析FTL是TFFS文件系统的核心,它是PCMCIS的一项标准,意思是Flash Translation Laycr Specification,这种类型的文件系统是目前嵌入式系统中最流行的,很多公司都提供这种文件系统的相关解决方案。
VxWorksIO和文件系统
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八、VxWorks IO和文件系统
1. VxWorks I/O系统概述 2. I/O接口函数 – Basic I/O API – Buffered I/O API – Formatted I/O API 3. 文件系统
1. VxWorks I/O系统简介
VxWorks I/O系统用于为各种设备提供一 个简单、统一和独立于设备的接口： – 面向字符的设备，如：终端或串口 – 随机访问的块设备，如：磁盘 – 虚拟设备，如：管道和套接字 – 监视和控制设备，如：数字和模拟I/O设备 – 网络设备，用于访问远端设备
存储器设备
memDrv 可以让I/O系统访问象访问I/O设备一样访问存储 器 创建的时候指明存储器的位置和大小 不需要实现文件系统 提供高层的函数通过I/O函数读写绝对存储器空 间
网络文件系统（NFS）设备
nfsDrv 使用NFS协议访问远程主机上的文件 client软件，从远程主机上读取文件 server软件，向远程主机上写文件 透明网络的概念：创建、打开和访问远程主机 上的文件，就像访问本地磁盘上的文件一样。 mount到远程NFS文件系统上
串行I/O设备（Serial Devices） 管道设备（Pipe Devices） 存储器设备（Memory Devices） 网络文件系统设备（NFS Devices） 非网络文件系统设备（non-NFS Devices） CBIO接口（Core Cached Block I/O） 块设备（Block Devices） 套接字设备（Socket Devices）
2. I/O 接口函数
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。
第8章(327)
第8章 VxWorks BSP基础及其开发过程
(6) 装载需要的VxWorks段到RAM中，例如把数据段从 ROM拷贝到RAM中。
(7) 在初始化VxWorks内核前，使目标机硬件处于一个静 止状态。
2. 硬件驱动程序的集成 访问硬件设备驱动程序，BSP必须包含设备驱动程序的相 关支持、设备的配置管理等。这主要是指下面几个方面： (1) BSP里提供了一些驱动程序支持。在BSP里包含了一 些驱动程序的支持，其中包括驱动程序的中断服务程序、驱 动程序相关的结构以及宏定义等。 ① 除BSP包含与中断向量表关联的中断服务程序外，还 包含驱动程序定义的中断服务程序。
第8章 VxWorks BSP基础及其开发过程
第8章 VxWorkshop BSP 基础及其开发过程
8.1 BSP基础理论知识 8.2 BSP的基本配置和VxWorks的初始化 8.3 BSP的开发要求及开发过程 8.4 BSP中设备驱动程序的开发 8.5 本章小结
第8章 VxWorks BSP基础及其开发过程
要接口。因此，了解BSP的文件组成和结构是十分必要也是十 分重要的。在这之前，由于VxWorks系统是运行于Tornado开 发环境下的，因此我们首先介绍在开发环境Tornado软件包安 装后的模块组成和目录结构。
1. Tornado 的模块组成 Tornado开发系统包含三个高度集成的部分： (1) 运行在宿主机和目标机上功能强大的交叉开发工具和 实用程序。 (2) 运行在目标机上的高性能、可剪裁(用户可根据自己的 需要配置系统)的实时操作系统VxWorks。
第8章 VxWorks BSP基础及其开发过程
以上是从BSP的功能去理解BSP，但是到目前为止还没有 对BSP得出明确的定义。在VxWorks系统中，对BSP的简单描 述为介于底层硬件环境和VxWorks之间的一个软件接口。BSP 的主要特点是硬件相关性和操作系统相关性。因此BSP与操作 系统是相对应的，不同的操作系统就应该对应于不同定义形 式的BSP。例如，VxWorks的BSP和Linux的BSP相对于某一 CPU来说尽管实现的功能一样，可是写法和接口定义是完全 不同的，所以写BSP一定要按照该操作系统BSP的定义形式来 写(BSP的编程过程大多数是在某一个成型的BSP模板上进行 修改)。这样才能与上层OS保持正确的接口，良好地支持上层 OS。
vxWorks文件资料系统详细介绍
VxWorks为块设备（磁盘）的实时使用提供了两种本地文件系统：一种与MS-DOS文件系统相兼容，另一种与RT-11文件系统相兼容。
这些文件系统的支持库分别为dosFsLib和rt11FsLib。
VxWorks还提供了一种简单的raw文件系统，这个文件系统把整个磁盘作为一个单独的大文件。
这个文件系统的支持库是rawFsLib。
VxWorks还为不使用标准文件或目录结构的磁带设备提供了一个文件系统。
磁带卷被看作一个raw设备，整个卷就是一个大文件。
这个文件系统的支持库是tapeFsLib。
另外，VxWorks提供了一个文件系统支持库cdromFsLib，它允许应用程序从依照ISO9660标准文件系统格式化的CD-ROMs中读取数据。
在VxWorks中，文件系统不受块设备种类型或它的驱动程序的约束。
VxWorks块设备都使用一个标准接口，以便文件系统可以与设备驱动程序自由的混合。
做为选择，你可以写自己的能被驱动程序以相同方式使用的文件系统，只要在文件系统、驱动程序和I/O系统间遵循同样的标准接口。
VxWorks的I/O体系结构使得在一个VxWorks系统中可以有多样的文件系统，甚至其类型也可以不同。
块设备界面在3.9.4块设备中讨论。
1 与MS-DOS兼容的文件系统：dosFs使用dosFs文件系统格式化的磁盘与MS-DOS（直至6.2版本）磁盘是相兼容的。
由两个文件系统初始化的硬盘之间在格式上有细微区别。
然而，数据自身是兼容的，而且dosFs可被配置成使用MS-DOS格式化的磁盘。
DosFs文件系统向不同要求的实时应用程序提供了良好的适应性。
主要特点包括：l 文件和目录分等级排序，允许有效地组织，在一卷上可以创建任意数量的文件。
l 每个文件可以是连续存储或非连续存储的。
非连续存储的文件可使硬盘空间利用率更高，连续存储的文件可以增强系统性能。
l 具有与广泛可用的存储器和可恢复介质的兼容性。
应用VxWorks（不使用dosFs文件扩展名）、MS-DOS PCs和其它系统创建的磁盘可以自由的交换。
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。
第八章 VxWorks系统
ROM_BASE_ADRS+ROM_SIZE
compressed Image Segment
RAM_DST_ADRS
binArrayEnd
STACK_SAVE Zero filled on cold boot SYS_MEM_BOTTOM Reserved LOCAL_MEM_LOCAL_ADRS RAM Image
宿主机 目标机 串型通讯网络(通常是以太网) Tornado开发环境 在开发BSP时还会使用到如STD,ADS等开 发软件和JTAG接口
8.2 VxWorks系统开发工具
交叉编译和交叉调试
交叉编译器就是在宿主机上编译,从而生 成可以在目标机上运行的二进制代码镜像文 件(Image); 交叉调试器就是通过宿主机和目标机间的 某种耦合方式实现前后台调试
8.2 VxWorks系统开发工具
交叉编译和交叉调试
8.2 VxWorks系统开发工具
宿主机和目标机之间的通讯协议
宿主机（Tornado开发环境） Shell Applications 目标机
Editors Project
Debugger
WTI协议通讯
Browscr Windvie
Targe Server Targe Agent VxWork Targe Simulator
8.1 VxWorks的软件构架
I/O系统
VxWorks提供一个快速灵活的与ANSI C兼容 的I/O系统。 VxWorks包含以下驱动程序---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、串口和并口驱动
8.2 VxWorks系统开发工具
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– 设备名为文件系统名，如”/tffs0/” – 文件系统安装到IO系统中后，就可以用上层
库提供的接口函数进行操作了
嵌入式操作系统
2、文件系统类型
嵌入式操作系统
1.2 文件系统如何加入到I/O系统中
• 文件系统和IO系统的挂接同字符设备类似
– 把文件系统看作是一个字符设备驱动
• 以dosFs文件系统为例看文件系统如何加载？
– 在dosFsLib库中实现了I/O系统规定的7个标准函数
嵌入式操作系统
– dosFsLibInit中调用iosDrvInstall将7个函数指针填入 驱动程序表中，并得到一个驱动号 • 表中各函数的入口对应文件系统提供的相应函数
嵌入式操作系统
第8章 VxWorks文件系统
主要内容
1、文件系统结构 2、文件系统类型
嵌入式操作系统
嵌入式操作系统
1、 文件系统结构
应用通过I/O系统提供的标准接口来访问文件系统
I/O系统
设备
open()
字符设备 设备A
create()
应
read()
用
程
write()
序
close()
ioctl()
• 文件系统与存储设备的硬件特性、系统需求等密 切相关
– 在嵌入式应用中，主要的存储设备为RAM(DRAM, SDRAM)、ROM和FLASH存储器
– Linux下常用的文件系统类型包括： cramfs, romfs, yaffs, jffs2, ramdisk, ramfs/tmpfs等
– VxWorks下常用的文件系统有TrueFFS，dosFs， rawFs，tr11Fs，tapesFs，cdromFs
– TFFS已经包含了支持Intel、AMD以及samsung部分 flash芯片的MTD驱动。新的芯片需要新的MTD支持， 可以使用一个标准的接口来加入这些驱动
• Socket层提供TFFS和板卡硬件的接口，用来向系 统注册socket设备，实现电压控制，基地址设置、 写保护控制等
– Socket这名称来源于flash存储器的插座（如flash卡）
嵌入式操作系统
• 在VxWorks中，FTL以库形式提供，包括tffsDrv、 tffsLib以及ftl和fl开头的目标模块
• MTD以源代码形式提供，在”\target\src\drv\tffs” 目录下
• Socket层以源代码提供， 在”\target\src\drv\tffs\sockets”目录下
– 编辑sysPhysMemDesc[]，将flash加入到MMU中 – BSP目录下还需要tffsConfig.c文件（src/drv/tffs），要
修改它，支持此flash – 将此flash的驱动程序（MTD）添加到BSP目录下
嵌入式操作系统
• 映像启动后，检测此flash是否成功驱动
– 可以在shell下利用tffsShow来显示flash信息（tffsShow 最终会调用flash驱动程序中提供的函数）
嵌入式操作系统
TFFS的层次结构
• TFFS由3层实现：翻译层（FTL）、MTD层和
Socket层
TFFS与上层
与具体的Flash
文件系统的接口
密切相关
• FTL为上层软件提供标准块设备接口，实现前面 描述的各种算法，如块映射、平均使用、垃圾回 收和数据保护等
嵌入式操作系统
• MTD层和具体芯片相关，主要是实现对具体flash 进行读、写、擦、ID识别等驱动，并设置与flash 密切相关的一些参数
嵌入式操作系统
• Flash特点：
– 优点：没有运动机械部件，具有寿命长、可靠性高、 耗能少和体积小等优点，适合嵌入式系统
– 缺点：写入数据前需要擦除操作，并且只能进行块擦 除；有限的擦除和写入次数，一般约为10万次；擦除 和写入操作比较耗时，且不能同时读取
• 对flash不能像RAM一样直接写入，需要执行系列 命令
嵌入式操作系统
• Flash的存储特性使得其对上层软件有特别的 要求：
– 平均使用：flash扇区的擦除次数都有限制，最好能 均匀使用flash的每个扇区，以延长flash的使用寿命
– 高效的垃圾回收：为保证存储器空间的高效使用， 需要进行垃圾（碎片）回收，flash的擦除以扇区为 单位，垃圾的回收也应以扇区为单位，先移动扇区 数据，再擦除整个扇区
• 调用tffsDevFormat格式化flash
– 若格式化成功，则FTL结构形成
• 调用tffsDevCreate创建标准块设备
– 设备创建成功后，就可以跟其他块设备一样来加载 dosFs文件系统
• 调用usrTffsConfig加载dosFs文件系统
嵌入式操作系统
– 掉电安全：要求块擦除，块中原来数据的保存就比 较麻烦，因此数据写入、垃圾回收等操作对系统异 常中止都非常敏感，极易造成数据丢失和数据垃圾
– 低空间消耗：这部分空间用于上层软件抽象，而不 能用于实际数据的存储。而一般嵌入式系统中存储 空间有限，低空间消耗可以提高数据存储空间
• TFFS为了将Flash抽象为普通的块设备，将 Flash存储器映射为一系列连续的块，并且使用 block-to-flash转换系统，方便的将块编号直接 转换为flash地地址
• dirLib库提供目录文件列表读取的功能，它应建 立在ioLib之上
嵌入式操作系统
• dirLib还提供用于获取文件或文件系统状态信息 的函数接口：
嵌入式操作系统
• usrFsLib在ioLib和dirLib之上做了更实用的抽象， 提供了用户熟悉的命令
嵌入式操作系统
• VxWorks提供usrFsLib源代码，位于 “target\src\usr\” 目录下
– tffsConfig为VxWorks提供了TFFS配置接口
嵌入式操作系统
• TFFS库提供一种共享机制，可以实现bootrom 和TFFS同时存于同一flash存储器
– 调用tffsDevFormat中可以指定保留一段存储区， – 调用tffsBootImagePut来操作这块保留存储区，将
bootrom存放到此区域 – 利用flash驱动提供的命令将VxWorks映像存放到
TrueFFS
嵌入式操作系统
• TrueFFS(简称TFFS)为各种Flash存储器提供通 用的块设备接口，是M-Systems公司为 VxWorks操作系统所作的定制实现
– 它为种类繁多的flash存储设备提供了统一的块设备 接口
– 具有可重入、线程安全的特点，支持大多数流行的 cpu架构
• TFFS对NOR和NAND的Flash存储器都提供支 持，用户自己特殊的flash芯片驱动可根据类似 型号的代码修改
TFFS区
嵌入式操作系统
在某flash芯片上建立TFFS文件系统
• 配置相关文件，让映像中包含TFFS文件系统
– 在config.h中定义INCLUDE_TFFS：这可使得映像初 始化代码调用tffsDrv初始化TrueFFS 系统
– 每个BSP目录下必须要包含一个sysTffs.c文件：它将 TFFS所有层链接到一起并于VxWorks绑定。要编辑此 文件将支持此flash的MTD和FTL模块包含到TrueFFS 中
• 在为自己的硬件定制TFFS时，可以将xxmtd.c、 tffsConfig.c和sysTffs.c直接添加到自己的BSP目录 中，方便代码管理
嵌入式操作系统
• VxWorks提供tffsDrv和tffsConfig两个库支持 TFFS
– tffDrv为VxWorks提供了创建TFFS设备的接口
文件系统 DOS
驱动程序
标准接口
块设备
设备B 设备C
remove()
Raw
驱动程序 设备D
文件系统和字符设备 一样挂接在I/O系统上
dosFs,rt11Fs,rawFs, tapeFs,cdromFs
块设备通过文件系统操作系统
文件系统的调用关系
为应用提供了丰富的接口
用于支持远程文件系统
嵌入式操作系统
1.1文件系统的应用接口
• 处于最上层的应用对文件系统的操作接口包括：
– ioLib – ansiStdio – fioLib – dirLib – usrFsLib
嵌入式操作系统
• 除了7个标准接口外，ioLib还提供与文件系统相 关的特殊接口
嵌入式操作系统