第十课_VxWorks讲解
VxWorks使用说明书
VxWorks使用说明书1、概述VxWorks操作系统的集成环境叫Tornado。
T ornado集成环境提供了高效明晰的图形化的实时应用开发平台，它包括一套完整的面向嵌入式系统的开发和调测工具。
Tornado环境采用主机－目标机交叉开发模型，应用程序在主机的Windows环境下编译链接生成可执行文件，下载到目标机，通过主机上的目标服务器（T arget Server）与目标机上的目标代理（Target Agent）的通信完成对应用程序的调试、分析。
它主要由以下几部分组成：VxWorks高性能的实时操作系统；* 应用编译工具；* 交互开发工具；下面对T ornado集成环境的各组件功能分别介绍：* Tornado开发环境Tornado是集成了编辑器、编译器、调试器于一体的高度集成的窗口环境，同样也可以从Shell窗口下发命令和浏览。
* WindConfig：T ornado系统配置通过WindConfig可选择需要的组件组成VxWorks实时环境，并生成板级支持包BSP的配置。
通过修改config.h可以实现WindConfig的所有功能，并且，可以实现WindConfig不能实现的功能。
* WindSh:Tornado外壳WindSh是一个驻留在主机内的C语言解释器，通过它可运行下载到目标机上的所有函数，包括VxWorks和应用函数。
Tornado外壳还能解释常规的工具命令语言TCL。
WindSh不仅可以解释几乎所有的C语言表达式，而且可以实现所有的调试功能。
它主要有以下调试功能：下载软件模块；删除软件模块；产生任务；删除任务；设置断点；删除断点；运行、单步、继续执行程序；查看内存、寄存器、变量；修改内存、寄存器、变量；查看任务列表、内存使用情况、CPU利用率；查看特定的对象（任务、信号量、消息队列、内存分区、类）；复位目标机。
* 浏览器Tornado浏览器可查看内存分配情况、任务列表、CPU利用率、系统目标（如任务、消息队列、信号量等）。
VxWorks入门
1. 概述1.1 TORNADO 组件1.1.1 开发工具1.1.2 实时系统1.1.3 Tornado 文件目录1.2 硬件/软件配置1.3 booting介绍1.4 Tornado开始过程1.5 WDB 代理2 Projects2.1 bootable projects2.2 集成模拟器vxsim2.3 Downloadable projects 2.4 build说明3 WindSh 和Browser3.1 WindSh3.2 Browser4 CrossWind4.1 Debugging简介4.2 任务级Debugging 4.3 系统级DebuggingVxWorks 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。
WRS 公司组建于1981年，是一个专门从事实时操作系统开发与生产的软件公司，该公司在实时操作系统领域被世界公认为是最具有领导作用的公司。
VxWorks 是一个运行在目标机上的高性能、可裁减的嵌入式实时操作系统。
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。
1984年WRS 公司推出它的第一个版本--VxWorks 1.0.1，在1999年推出了它的最新版本VxWorks 5.4。
从1995年以后，WRS 公司推出了一套实时操作系统开发环境-- Tornado。
1.1 Tornado2.0 组件Tornado是嵌入式实时领域里最新一代的开发调试环境。
Tornado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。
T ornado包含三个高度集成的部分：. 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，串口线，ICE或ROM仿真器等。
vxworks课件
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培训教程（10）
vxworks培训教程（10）Wind River Systems Tornado Training Workshop ? Copyright Wind River Systems 10-1Chapter10Exceptions, Interrupts,and TimersException Handling and SignalsInterrupt Service RoutinesSystem Clock, Auxiliary Clock, Watchdog TimersWind River Systems Tornado Training Workshop ? Copyright Wind River Systems 10-2Exceptions, Interrupts, and Timers10.1Exception Handling and SignalsInterrupt Service RoutinesTimersException handlingUsing signalsInstalling user-de?ned signal handlerWind River Systems Tornado Training Workshop ? Copyright Wind River Systems 10-3Exception Handling Overview An exception is an unplanned event generated by theCPU. Examples include: trap or breakpoint instruction,divide by zero, ?oating point or integer over?ow, illegalinstruction, or address error.An exception will generate an “internal” interrupt.VxWorks installs exception handlers at system startup.These handlers will run on an exception and will try toinvoke a user-de?ned exception handler.A VxWorks exception handler communicates with auser tasks by sending a signal. The user-installedhandler will then run.Exceptions vary across CPU architectures. The help page for excLibcontains information about generic exception handling, while the page for excArchLib discusses architecture-speci?c routines.Wind River Systems Tornado Training Workshop ? Copyright Wind River Systems 10-4SignalsnormalCode(){........}mySignalHandler(){........}signal ? A signal is the software analog of an interrupt:A signal sent to a task indicates some asynchronous event has occurred.?There are 31 unique signals, each representing a different event.A task can attach a signal handler to take appropriate action when thesignal is received.Upon completion of signal handling, normal task execution is resumed(unless the signal corresponds to an exception).For more information on signals, see Advanced Programming in the UNIXEnvironment by Stevens.Wind River Systems Tornado Training Workshop ? Copyright Wind River Systems 10-5UNIX: UNIX vs. VxWorks Signals Signal is ignored if no handler is installed.“Automatic function restarting”Can install a handler to catch SIGKILL .No SIGCHLD ,SIGPIPE , or SIGURG .taskDelay() sets errno =EINTR and returns ERROR ifinterrupted by a signal.signalPend QReady QRunsignal-handler semTake(...,OrigDelay )“Automatic function restarting” describes behavior for a task whichcatches a signal while on the pend queue:1.Task receives a signal while pended.2.Task is removed from pend queue and made ready to run.3.When the task is the highest priority task on the Ready queue, it runs itssignal handler for the signal it caught.4.After running its signal handler, the task is returned to the pended state,with its originally speci?ed timeout.Wind River SystemsTornado Training Workshop ? Copyright Wind River Systems 10-6CaveatsSignals are not recommended for general intertaskcommunication. A signal:qMay be handled at too high a priority if it arrives during a priority inheritance.qDisrupts a task’s normal execution order. (It is better to create two tasks than to multiplex processing in one task via signals.)qCan cause reentrancy problems between a task running its signal handler and the same task running its normal code.q Can be used to tell a task to shut itself down.sigLib contains both POSIX and BSD UNIX interfaces.Do not mix them.Consider a task which enters a critical region by taking a mutexsemaphore guarding some shared resource. Suppose the task receives a signal while in the critical region. If the signal handler also attempts to take the mutex, it will succeed, and the resource may be corrupted.?Include signal.h or sigLib.h when programming with signals.To send a (non-exception) signal use the kill (tid, signo) function. Usesigqueue () to send queued signals.Wind River Systems Tornado Training Workshop ? Copyright Wind River Systems 10-7Registering a Signal Handler To register a signal handler:signal (signo, handler)signo Signal number.handlerRoutine to invoke when signal arrives (orSIG_IGN to ignore signal).Returns the previously installed signal handler, or SIG_ERR .The signal handler should be declared as:void sigHandler (int sig);/* signal number */? A VxWorks signal handler is passed not only the signal number but also two additional parameters. To access these additional parameters,declare your signal handler asvoid sigHandler(int sig,/* signal number */int code,/* additional code */struct sigcontext * pSigCtx);The code argument can be used to distinguish different exceptionswhich generate the same signal. See sigLib for the architecture speci?c codes. The pSigCtx argument points to saved context information for the task which received the signal. Its use is architecture dependent.? A third signal handler prototype is used for signals generated bysigqueue () and some routines in the POSIX Real-Time Extensions libraries. See sigLib for details.Wind River Systems Tornado Training Workshop ? Copyright Wind River Systems 10-8Signals and ExceptionsHardware exceptions include bus error, address error,divide by zero, ?oating point over?ow, etc..Some signals correspond to exceptions (e.g.,SIGSEGVcorresponds to a bus error on a 68k;SIGFPE correspondsto various arithmetical exceptions).myCode(){.......}bus error Task has SIGSEGV signal handler installed?Suspend task Log error messageraise signal ?When an executing task generates an exception: qIf the task has a signal handler installed to deal with that exception,VxWorks will raise the signal to that task.q If the task has no signal handler installed for that exception,VxWorks will suspend the task and log an error message to the console.The correspondence between signals and exceptions is architecturedependent. See sigLib .Wind River Systems Tornado Training Workshop ? Copyright Wind River Systems 10-9The Signal HandlerIf an exception signal handler returns:qThe offending task will be suspended.q A message will be logged to the console.Exception signal handlers typically call:q exit() to terminate the task, orq taskRestart() to restart the task, orq longjmp() to resume execution at location saved by setjmp().?For more information on setjmp()/longjmp(), see the onlinedocumentation or Advanced Programming in the UNIX Environment by Stevens.Signal handlers responding to asynchronously generated signals (sent byanother task or ISR) should return rather than exit non-locally with exit(),taskRestart(), or longjmp(). Such non-local exits, occurring in a signal handler called at an indeterminate point in the task’s execution,can leave shared resources (e.g., the system memory pool) corrupted.See also the reference entry for sigprocmask() for blocking signals during critical sections of a task’s execution.See the Exception Handling example in Appendix A.Wind River Systems Tornado Training Workshop ? Copyright Wind River Systems 10-10Exceptions, Interrupts, and Timers Exception Handling and Signals10.2Interrupt Service RoutinesTimersISR BasicsISR RestrictionsInterruptsInterrupts allow devices to notify the CPU that someevent has occurred.A user-de?ned routine can be installed to execute when an interrupt arrives.This routine runs at interrupt time. It is not a task.On-board timers are a common source of interrupts.Using them requires understanding interrupts.Tornado Training Workshop? Copyright Wind River Systems10-11Wind River SystemsDevice DriversUse interrupts for asynchronous I/O.Are beyond the scope of this course.For more information:intArchLib To install user de?ned ISR’s.Board Support Package Board-speci?c interrupt handling.Programmers Guide Architecture speci?c interrupt info.Tornado User’s Guide System mode debugging info.BSP Porting Kit Optional product for writing BSP’s.VxWorks Device Write VMEbus and VxWorksDriver Workshop standard device drivers.Tornado BSP BSP-speci?c interrupt issues, suchTraining Workshop as interrupt controllers and busses.Tornado Training Workshop? Copyright Wind River Systems10-12Wind River SystemsWind River Systems Tornado Training Workshop ? Copyright Wind River Systems 10-13Interrupt Handling Example (68k)save registers Interrupt ServiceRoutine (ISR)restore registerscall routine REThandlervectornumber hardware handler:Interrupt Vector TablemyISR (){..}.User ISR ?When an interrupt occurs:1.Switch to a dedicated interrupt stack (except for x86, R6000, CPU-32,MC68060, MC68000, and MC68010 which take interrupts on task stacks.).2.In handler wrapper routine, save volatile registers and errno .3.Call user-de?ned interrupt handler from handler wrapper.4.On return from handler, restore values previously saved and returnfrom interrupt level. May result in a reschedule of the previously executing task if a higher priority task was made ready to run.User-de?ned interrupt handler code can be installed by intConnect().Wind River Systems Tornado Training Workshop ? Copyright Wind River Systems 10-14Interrupt Handling Example (PowerPC) Exception Vector T able0x500External Exception Handler 0123456...Interrupt Table Exception Vector Interrupt Number User ISR #1User ISR #2...The PowerPC has a single external interrupt pin. A BSP may support an external interrupt controller to support nested interrupts. For details,see excArchLib and VxWorks Programmer’s Guide appendix on PowerPC.The number of entries in the interrupt table is dependent on which interrupt controller(s) your BSP supports. ISRs may be chained for a given BSP .The VxWorks external exception handler:qsaves CPU registers qreads interrupt number from interrupt controller qsequentially calls all chained interrupts at that number qcommunicates to interrupt controller that ISR is complete q restores CPU registers and returnsWind River Systems Tornado Training Workshop ? Copyright Wind River Systems 10-15Displaying the Interrupt Vector Table To show the interrupt vector table from the Browser,choose Vector Table in the selector box (Windows), orclick on the Interrupt button (UNIX).Not all CPU architectures support an interrupt vector table.This screenshot displays a portion of the interrupt vector table on amv162 BSP (MC68040 CPU). Interrupt numbers 144, 146, 148, 150, 152,154, 156, and 158 are mapped by this BSP to interrupts from the board’s Z8530 serial communications controller. The highlighted entry, 156, has installed handler _z8530IntRd, the receive ISR for this serial device.?Note that the same handler is also installed at number 148, because theZ8530 has two ports, each with its own installed ISRs. If the table we see _z8530IntRd at number 148 (SCC 1, channel B), and 156 (SCC 1,channel A). The interrupt mapping for this BSP is done set in mv162.h ,sysSerial.c ,sysScsi.c , and sysLib.c .Wind River Systems Tornado Training Workshop ? Copyright Wind River Systems 10-16Interrupts and PrioritiesInterrupt Interrupt Interrupt ...Task Task Task ...Execution Order Controlled by Hardware A b s o l u t e S y s t e m -W i d e P r i o r i t y Execution Order Controlled by Kernel Task Priority Interrupt Level (Programmable)(Hard Wired)?Interrupts preempt even highest priority task.Wind River Systems Tornado Training Workshop ? Copyright Wind River Systems 10-17Interrupt StackMost architectures use a single dedicated interruptstack.Interrupt stack is allocated at system start-up.The interrupt stack size is controlled by the macroINT_STACK_SIZE;default value de?ned in con?gAll.h .Must be large enough for worst-case nesting.Interrupt Stackint level 2int level 3int level 5x86, CPU-32, R6000, MC68060, MC68000, and MC68010 are CPU’swhich use tasks’ stacks for processing interrupts. Consequently, each task’s stack must have enough extra space to handle the worst-case nesting of interrupts.Use checkStack() or the Browser to check task stacks for stackcrashes.Interrupt stacks may be checked manually; on many architectures, the variables vxIntStackBase (where the stack starts) and vxIntStackEnd (towards which the stack grows) identify the ends of the interrupt stack region. Dump memory from vxIntStackEnd to vxIntStackBase. Thelocation where the 0xee bytes stop indicates the high water mark of ISR stack usage.Wind River Systems Tornado Training Workshop ? Copyright Wind River Systems 10-18ISR RestrictionsNo tasks can run until ISR has completed.ISR’s are restricted from using some VxWorks facilities.In particular, they can’t block:qCan’t call semTake().qCan’t call malloc() (uses semaphores).q Can’t call I/O system routines (e.g.,printf()).?The Programmer’s Gui de gives a list of routines which arecallable at interrupt time.The one I/O system call which can be made from an ISR is write( ) to apipe.ISR GuidelinesKeep ISR’s short, because ISR’s:q Delay lower and equal priority interrupts.q Delay all tasks.q Can be hard to debug.Avoid using ?oating-point operations in an ISR.q They may be slow.q User must call fppSave() and fppRestore().Try to off-load as much work as possible to some task:q Work which is longer in duration.q Work which is less critical.Tornado Training Workshop? Copyright Wind River Systems10-19Wind River Systems。
VxWorks基础培训
SHELL
EDIT DEBUGGER
Project
Browser
Windview
WDB
The WDB (Wind DeBug) protocol specifies how the target server (on the host) communicates with the target agent (on the target).
在VxWorks中，任务有几种状态 ：就绪 （READY）、阻塞（PEND）、睡眠 （DELAY）、挂起（SUSPEND）及它们的 组合DELAY+S、PEND+S、PEND+T、 PEND+S+T、State+I。
任务状态转换
• Wind微内核的状态迁移表如下图所示：
Wind内核的任务调度
• 多任务处理需要一个调度法则对CPU准备运行的
基于优先级的抢占式调度与轮转调度算法相结合调度示意图
抢占上锁
• Wind的调度器可以通过tasklock( )和
taskUnlock( )对一个任务锁定或允许抢先调 度。当一个任务通过调用taskLock( )来锁定 抢先调度，在任务的运行期间就避免了高 优先级的任务的抢占。
VxWorks任务编程接口
删除安全
• 互斥中的另一个问题涉及到任务的删除。删除一
个在临界资源中的正在执行的任务往往会带来严 重的错误。
• 互斥信号量提供了一个SEM_DELETE_SAFE的参
数使得每个semTake（）都含有taskSafe()，且每 个semGive()都含有taskUnsafe()。通过这个方法， 一个持有信号量的任务就可以得到删除保护。
共享内存访问互斥
VxWorks 网络编程教程
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. fei2=muxDevLoad(0,fei82557EndLoad,"1:0x00:0x20:0x20:0x00",1,0) muxDevStart(fei2) ipAttach(0,"fei") ifMaskSet("fei0",0xffffff00) ifAddrSet("fei0","136.12.117.10") hostAdd("woof-route-10","136.12.117.10") muxShow hostShow ifShow mRouteShow
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北京邮电大学培训中心
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ULIP网卡的路由使能
连接到VxSim目标系统
北京邮电大学培训中心
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北京邮电大学培训中心
10
TFTP示例演示
• 主机到主机的数据传送
192.18.22.13
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209.134.16.123
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北京邮电大学培训中心
北京邮电大学培训中心
传输协议（Transport Protocols）
TFTP Server TFTP Client
2. VxWorks网络概述
• 网络上的设备需要以某种标准交互数据 • IP协议套件提供了系统独立的协议 • VxWorks基于BSD4.4 release提供了TCP/IP 协议的实现 • 包括以下特性：
– 增强的可配置和可伸缩性 – MUX层 – 支持其他兼容的Internet特性
3
北京邮电大学培训中心
4
VxWorks开发教程
任务删除
使用`taskDelete()`函数删除 指定任务，释放任务所占用的
资源。
任务状态转换
通过`taskSuspend()`和 `taskResume()`函数实现任务
的挂起与恢复，通过 `taskDelay()`函数实现任务延
时。
任务优先级调度策略
优先级抢占式调度
01
高优先级任务可抢占低优先级任务的执行，确保关键任务得到
TCP/IP通信实例分析
通过分析一个简单的基于TCP/IP协议栈的通信实例，加深对网络通信编程的理解和掌握。
无线通信模块集成与调试经验分享
01
02
无线通信模块概述
介绍常见的无线通信模块类型及其特点， 如Wi-Fi模块、蓝牙模块、ZigBee模块 等。
模块集成步骤与注意 事项
详细讲解无线通信模块与VxWorks系 统的集成步骤，包括硬件连接、驱动程 序开发、协议栈配置等，并分享一些实 用的调试技巧和经验。
套接字编程基本流程
包括创建套接字、绑定地址、监听连接、接受连接、发送和接收数据等步骤。
基于TCP/IP协议栈网络通信实现
TCP/IP协议栈概述
介绍TCP/IP协议栈的基本概念和层次结构，以及各层的主要功能和协议。
网络通信编程接口
讲解VxWorks提供的网络通信编程接口，如socket()、bind()、listen()、accept()、send()、recv()等函数 的使用方法和注意事项。
中断控制器识别中断源，并将其传递 给CPU。
中断类型及响应过程
3. 中断处理
CPU保存当前执行上下文，跳转到中 断处理程序执行。
4. 中断返回
中断处理程序执行完毕后，CPU恢复保 存的上下文并继续执行原程序。
精Vxworks教程
06 VxWorks内存管 理编程实践
动态内存分配策略
分段内存管理
将内存划分为不同大小的段，根据需求动态分配和释 放内存段。
内存池管理
创建多个内存池，每个内存池管理特定大小的内存块 ，提高内存分配效率。
自定义内存分配器
根据应用需求，实现自定义的内存分配器，以满足特 定场景下的内存管理需求。
内存泄漏检测工具使用
优化内存使用技巧
减少全局变量使用
尽量避免使用全局变量，以减少内存占用和 提高程序可维护性。
合理使用指针和引用
在传递数据时，尽量使用指针和引用而非直 接传递数据，以降低内存消耗。
及时释放不再使用的内存
在程序运行过程中，及时释放不再使用的内 存资源，避免造成不必要的内存浪费。
使用内存对齐和压缩技术
合理利用内存对齐和压缩技术，提高内存使 用效率并降低内存碎片化的风险。
01
根据目标硬件平台和开发需求选择合适的编译器，如GNU
Compiler Collection (GCC) 或 Wind River Diab Compiler。
设置编译器选项
02
在Workbench中配置编译器的选项，如优化级别、警告级别、
语言标准等。
编译项目
03
使用选定的编译器对项目进行编译，生成可在目标硬件上运行
同步与互斥机制实现
互斥锁
条件变量
互斥锁是一种用于实现互斥访问共享 资源的同步机制。在VxWorks中，互 斥锁通过`mutexCreate()`函数创建， 并通过`mutexLock()`和 `mutexUnlock()`函数进行锁的获取 和释放。当一个任务获取了互斥锁时 ，其他试图获取该锁的任务将被阻塞 ，直到锁被释放。
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命令教程
memShow
显示系统内存使用情况，包括内存分区、空闲内存等信息。
taskShow
显示当前系统中所有任务的状态信息，如任务名、优先级、状态等。
semShow
显示系统中所有信号量的状态信息，如信号量名、计数值等。
系统资源管理和优化
01
02
03
memPartCreate memPartDelete taskSpawn
等。
高级命令探讨
深入探讨一些高级命令和特性，如 系统调试、性能分析等。
命令使用示例
通过具体示例演示如何在实际开发 中使用这些命令。
注意事项和最佳实践
提供一些使用命令行接口时的注意 事项和最佳实践，以帮助开发者避 免常见错误并提高开发效率。
02
VxWorks命令基础
命令格式和约定
01
命令格式
VxWorks命令通常由命令名、 参数和选项组成，格式为“命令
使用`read()`函数从已打开的文件 中读取数据，需要指定缓冲区及 其大小。
使用`write()`函数向已打开的文 件中写入数据，同样需要指定缓 冲区及其大小。
使用`lseek()`函数可以移动文件 指针到指定位置，以便进行随机 访问。
文件属性和权限设置
获取文件属性
使用`stat()`函数获取文件的属性信息， 如文件大小、创建时间等。
执行最近的包含特定字符串的命令。
自定义命令和脚本编写
alias
创建命令别名，例如`alias ll='ls -l'`。
function
定义函数，可以包含一系列命令，例 如`function myfunc { echo "Hello, world!"; }`。
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。
《vxWorks讲座》PPT课件
• 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
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VxWorks_rom 的压缩形式
BootRom
压缩方式的映象，生成的时候编译器会把除掉romlnit.s 和bootInit.c之外的目标文件压缩并“汇编”成一个 bootrom.Z.s，最后和romInit.o，bootInit.o， version.o进行链接，生成bootrom映像
要全部拷贝到ram中，并必须要进行解压缩的工作。而这 些工作基本上都是在bootInit.c中进行的。
2010年4月的VxWorks 653
面向安全关键级别，航空电子设备市场，如波音787 基于Power Architecture架构(PowerPC)以及intel架构；严格的
两级时间与空间调度；文件系统具有电源故障安全保护功能
6
课程大纲
VxWorks简介 VxWorks映像 Wind 内核 VxWorks内存管理及其他 VxWorks开发环境
VxWorks 6.0的航向标
对MMU、CACHE和大物理地址的抽象化
4
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
BootRom类型映像 VxWorks类型
8
BootRom类型映像
最小化、专用的VxWorks引导映像，实现最少的系统 初始化
用于启动装载VxWorks映像 功能类似于PC机的BIOS
BootRom运行时建立起多任务环境
usrRoot任务、网络任务、TFFS任务和FTP任务等
VxWorks_romResident
ROM启动ROM运行的VxWorks映像，不需要BootRom辅 助
包含引导代码，在重启时清空RAM，引导代码只将data段拷 贝到RAM 中的RAM_LOW_ADRS处
系统的运行是在ROM 中进行的 启动速度快，需要的RAM 空间少，但是运行速度慢
嵌入式系统
AnIntroductiontoEmbeddedSystem
第十课 VxWorks
1
课程大纲
VxWorks简介 VxWorks映像 Wind 内核 VxWorks内存管理及其他 VxWorks开发环境
2
VxWorks概述
美国风河（WindRiver）公司，1983年
目前是Intel全资子公司
时采用MIPC 2.0实现了风河多操作系统内部进程通讯的重要升级， 拥有了更高的性能阈值，为各种多核功能打开了绿灯 全新的ARM小尺寸profile，能够构建更小内存需求的嵌入式应用 重要的开发工具生产效率改进，包括VxWorks内核Dump File与分 析以及多内核和多操作系统调试工具和用户工作流工具的改进等
12
VxWorks类型四种映像
VxWorks：RAM运行的VxWorks映像
不包含引导程序，需要独立的引导程序从本地存储器或者经 由网络获取该映像，然后将其下载到RAM中的 RAM_LOW_LADRS处运行
VxWorks_rom
ROM 自动RAM 运行的VxWorks映像，不需要BootRom辅 助
完整且标准化的解决方案，提供了完整的移动IP支持，为新一代网 络通讯设备提供了包括LTE和WiMAX技术在内的4G或pre-4G能力
增加的多核处理器支持，包括i7、A9等 对称多处理(SMP)性能改进和SMP内核资源预留 非对称多处理(AMP)增强功能，例如AMP自旋锁(spin lock)等，同
3
Vxworks 特点
VxWorks 6.0
向后兼容，兼容5.X 存储保护技术 基于标准流程的编程模式 可根据客户需求定制的应用程序接口（API） 错误探测与报告机制 可扩展的消息传递架构 双模式Ipv6/Ipv4网络栈 可支持非VxWorks应用 提高了对开放式标准的支持 支持处理器多
7
VxWorks映像（IMAGE）
用户通过定制VxWorks组件和进行应用程序开发所生成 映像
包括wind多任务微内核 也包括BSP的引导代码
Vxworks映像的三部分组成
BSS段（Block Started by Symbol，未手动初始化的数据） 代码段 数据段
两大类
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eclipse
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VxWorks类型映像
系统的主映像，是系统最终要运行的映像
该映像在运行时至少有一部分(如：数据段和BSS段)需要在 RAM中运行
在系统中其对应的编译规则文件是rules.vxWorks 分类
RAM运行的 -----ROM运行的 压缩的 -----不压缩是
11
RAM 类型映像 vs ROM 类型映像
组态、建置、除错和模拟
强化4G网络能力，支持WiMAX和LTE (Long Term Evolution)应用
5
最新版本
2010年初的6.8通用平台VxWorks版本
提供了改进的操作系统原语(OS primitive)、USB支持和文 件系统性能
VxWorks 6.8的主要功能特性和优势包括：
运行地点
可能在ROM/Flash中执行(例如ROM驻留型引导映像) 也可能在RAM 中执行
在系统中其对应的编译规则文件是rules.bsp9ຫໍສະໝຸດ BootRom类型分为三种
BootRom_res
一直运行在rom中的映象，只把data段拷贝到ram里面
BootRom_uncmp
非压缩方式的映象，data段和text段都要拷贝到ram里面， 并在ram里面运行