跳至主要内容

【转】嵌入式实时系统VxWorks入门

嵌入式实时操作系统VxWorks入门��开发环境构建

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。

VxWorks的实时性体现在能于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。因此，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。本文将对这个操作系统进行一个入门级的、全面的介绍。为力求展示其全貌，全文共分五章：

(1)搭建VxWorks嵌入式开发环境;

(2)简要介绍VxWorks的基本组成，内核的基本结构;

(3)概述VxWorks板级支持包(BSP)的概念及VxWorks的启动过程;

(4)介绍VxWorks设备驱动的架构及编写方法;

(5)指明VxWorks应用开发的思路，任务调度及任务同步、中断与任务的同步机制。

以上各章中将贯穿着许多实例，由于本文定位于入门级教程，所以文中的实例都将十分简单。下面我们进入第一章内容的讲解。

如图1，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。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Tornado

1. 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。因此，我们可以借助VMware来在本机上虚拟出另一PC。

VMware的确是天才的作品!在同一PC上，利用VMware几乎可以安装所有的操作系统，而且操作系统之间的切换不需要重新启动电脑。VM的意义是Virtual Machine，即虚拟出一个逻辑的电脑，它可以提供基于Intel CPU的虚拟PC系统环境，包括CPU、内存、BIOS、硬盘和其他外围硬件设备。

下面我们讲解用VMware来建立一台虚拟PC的步骤：

(1)下载并安装VMware;

(2)使用VMware向导建立一个针对VxWorks的虚拟机;

此步骤中注意在操作系统中选择"other"，如图5：

由于目标机最终通过软盘启动，因此要求你的电脑具有软驱。很遗憾，当年日常使用的软盘如今成了古董，很少再有电脑配备软驱。因此，我们再来制造一个假冒伪劣产品，虚拟一个软驱。又一个天才的工具软件RamDiskNT为我们提供了这一便利，图6演示了用RamDiskNT虚拟一个1.44M软盘的方法。

仅仅虚拟一个软驱是不够的，把这个软驱添加到我们建立的虚拟机中才算修成正果，图7演示了添加软驱后的虚拟机硬件设置。
　
　图7 包含软驱的虚拟机

2. 构造BSP

2.1下载和编译网卡驱动

VMware为运行于其上的操作系统提供虚拟网卡支持，该网卡类型即为AMD的PC-NET，在Tornado开发包中已经包含了该类型网卡的驱动程序，但经过测试，在VMware环境中该驱动无法正常工作，所以可从AMD的网站上下载最新的驱动程序。下载得到的是一个可执行的安装程序，运行该程序将得到一个压缩包和一个帮助文件，按照该帮助的要求，将压缩包直接释放到Tornado目录下。如果提示是否允许覆盖文件，则选择允许。

此后按如下步骤完成驱动程序的编译和替换：

(1)打开一个控制台窗口，运行批处理程序：

C:\tornado2.2\host\x86-win32\bin\torVars.bat;

该批处理文件用于设置环境变量，其内容为：

rem Command line build environments

set WIND_HOST_TYPE=x86-win32

set WIND_BASE=C:\Tornado2.2

set PATH=%WIND_BASE%\host\%WIND_HOST_TYPE%\bin;%PATH%

如果没有设置成功，可以手工设置这些环境变量。

(2)定位到C:\tornado2.2\target\src\drv\end目录，运行：

make CPU=PENTIUM tool=gnu ln97xend.o

(3)定位到C:\tornado2.2\target\lib\pentium\PENTIUM\common目录，并将上一步生成的文件ln97xend.o复制到此目录下。备份此目录下的文件libdrv.a;

(4)运行命令arpentium -d libdrv.a ln97xEnd.o，删除libdrv.a中原有的ln97xEnd模块;

(5)运行命令arpentium -ra iOlicomEnd.o libdrv.a ln97xEnd.o将我们刚刚创建的新ln97xEnd模块添加进去。

2.2修改配置文件

我们要修改编译VxWorks的配置头文件Config.h中定义的一些参数，使编译出来的系统引导程序和VxWorks的映象符合我们的要求;同时还要修改sysLn97xEnd.c这个文件，以使系统的网络功能正常运行。

(1)定位到目录C:\tornado2.2\target\config\pcPentium并打开该目录下Config.h文件;

(2)查找到定义DEFAULT_BOOT_LINE宏的地方，修改预处理条件CPU == PENTIUM分支下的定义如下：

#define DEFAULT_BOOT_LINE \

"lnPci(0,0)your_host_name:d:\\VxWorks h=192.168.80.169 e=192.168.80.254 u=target pw=VxWorks tn=target"

其中：

  • lnPci(0,0)指定了使用第0个网卡和第0个处理器，lnPci这个标识会因为使用的驱动程序不同而有所不同，但这里用lnPci就可以了;
  • host指定你的主机的名字，使用host就可以;
  • d:\\VxWorks指定了VxWorks映象下载的完整路径(后面会有说明);
  • h=192.168.80.169是宿主机的IP地址，可以根据实际情况修改;
  • e=192.168.80.254是目标机的IP地址，可以根据实际情况修改;
  • u=target指定了FTP服务器的用户名，这个FTP就是用来下载VxWorks映象的;
  • pw=VxWorks是FTP服务器与用户名target对应的密码;
  • tn=target指定目标机的名字，任意指定即可。

(3)指定网卡驱动程序

首先定位到"Network driver options"这段文字，保证INCLUDE_END和INCLUDE_LN_97X_END这两个宏处于定义状态(define)，其他的宏都处于未定义状态(undef)，即：

以下是引用片段：
　　/* Network driver options */
　　#define INCLUDE_END /* Enhanced Network Driver Support */
　　#undef INCLUDE_DEC21X40_END /* (END) DEC 21x4x PCI interface */
　　#undef INCLUDE_EL_3C90X_END /* (END) 3Com Fast EtherLink XL PCI */
　　#undef INCLUDE_ELT_3C509_END /* (END) 3Com EtherLink III interface */
　　#undef INCLUDE_ENE_END /* (END) Eagle/Novell NE2000 interface */
　　#undef INCLUDE_FEI_END /* (END) Intel 8255[7/8/9] PCI interface */
　　#undef INCLUDE_GEI8254X_END /* (END) Intel 82543/82544 PCI interface */
　　#define INCLUDE_LN_97X_END /* (END) AMD 79C97x PCI interface */
　　#undef INCLUDE_ULTRA_END /* (END) SMC Elite16 Ultra interface */
　　#undef INCLUDE_BSD /* BSD / Netif Driver Support (Deprecated) */
　　#undef INCLUDE_EEX /* (BSD) Intel EtherExpress interface */
　　#undef INCLUDE_EEX32 /* (BSD) Intel EtherExpress flash 32 */
　　#undef INCLUDE_ELC /* (BSD) SMC Elite16 interface */
　　#undef INCLUDE_ESMC /* (BSD) SMC 91c9x Ethernet interface */

　(4)包含PC_CONSOLE

缺省情况下，VxWorks系统是不接受外部输入设备(如键盘)的输入，也不向外部输出设备(如显示器)输出数据。为了便于调试，我们必须改变它的这种缺省状态，包含对PC控制台的支持。查找定位宏INCLUDE_PC_CONSOLE，保证其处于定义状态(define)即可，即：

以下是引用片段：
　　#define INCLUDE_PC_CONSOLE /* PC keyboard and VGA console */
　　#ifdef INCLUDE_PC_CONSOLE
　　# define PC_CONSOLE (0) /* console number */
　　# define N_VIRTUAL_CONSOLES (2) /* shell / application */
　　

评论

发表评论

此博客中的热门博文

【转】AMBA、AHB、APB总线简介

AMBA 简介 随着深亚微米工艺技术日益成熟，集成电路芯片的规模越来越大。数字IC从基于时序驱动的设计方法，发展到基于IP复用的设计方法，并在SOC设计中得到了广泛应用。在基于IP复用的SoC设计中，片上总线设计是最关键的问题。为此，业界出现了很多片上总线标准。其中，由ARM公司推出的AMBA片上总线受到了广大IP开发商和SoC系统集成者的青睐，已成为一种流行的工业标准片上结构。AMBA规范主要包括了AHB(Advanced High performance Bus)系统总线和APB(Advanced Peripheral Bus)外围总线。   AMBA 片上总线        AMBA 2.0 规范包括四个部分：AHB、ASB、APB和Test Methodology。AHB的相互连接采用了传统的带有主模块和从模块的共享总线，接口与互连功能分离，这对芯片上模块之间的互连具有重要意义。AMBA已不仅是一种总线，更是一种带有接口模块的互连体系。下面将简要介绍比较重要的AHB和APB总线。 基于 AMBA 的片上系统        一个典型的基于AMBA总线的系统框图如图３所示。        大多数挂在总线上的模块(包括处理器)只是单一属性的功能模块：主模块或者从模块。主模块是向从模块发出读写操作的模块，如CPU，DSP等；从模块是接受命令并做出反应的模块，如片上的RAM，AHB／APB 桥等。另外，还有一些模块同时具有两种属性，例如直接存储器存取(DMA)在被编程时是从模块，但在系统读传输数据时必须是主模块。如果总线上存在多个主模块，就需要仲裁器来决定如何控制各种主模块对总线的访问。虽然仲裁规范是AMBA总线规范中的一部分，但具体使用的算法由RTL设计工程师决定，其中两个最常用的算法是固定优先级算法和循环制算法。AHB总线上最多可以有16个主模块和任意多个从模块，如果主模块数目大于16，则需再加一层结构(具体参阅ARM公司推出的Multi-layer AHB规范)。APB 桥既是APB总线上唯一的主模块，也是AHB系统总线上的从模块。其主要功能是锁存来自AHB系统总...
发表评论
阅读全文

搞笑

1.55岁的周润发宣布死后将捐出99%的财产，什么都不想带走。作家顾晓军评论道：千万不要捐到大陆来，不要害了无辜的官员。 2.发改委成立至今只做过两件事：1）涨价，2）替涨价辩护。 3.目前中国有效的反腐手段有：1夫妻反目；2家中被盗；3情人举报；4狗咬狗,5站错队 4.国外奶粉热销中国的原因：1没有三聚氰胺；2如果有，可以索赔巨款；3如果索赔不成，不会坐牢 5.1955年中国的人均收入是韩国的3.2倍，日本的1.1倍。但经过50多年翻天覆地的增长，2008年中国的人均收入是日本的3%，韩国7%，但韩国、日本从来没宣布自己经济怎么翻番，只有中国是天天说自己翻了很多番。 6.中国人固有一死，或死于地沟油，或死于石灰面粉，或死于结石奶粉，或死于毒疫苗，或死于危房，或死于拆迁，或死于躲猫猫，或死于日记，或死于酒色，或死于车轮下，或死于被自杀……死并不可怕，可怕的是你根本不知道自己是怎么死的！ 7.中国不一定是和邻国土地争端最多的国家，但肯定是和本国公民土地争端最多的国家。 8.在谈所谓大国崛起之时，请扪心自问：你的收入崛起没有、你的住房面积崛起没有、你的护照免签国家数量崛起没有、你的食品安全崛起没有、你的医保社保崛起，你的国防力量增强了没有...如果都没有，那么大国再崛起关你P事。 9.日本人冈本真夜1997年的一首歌无耻地抄袭了我们2010年世博会的会歌，太可恶了!!? 10.什么是奇迹？我建了一座豆腐渣大楼，然后雇了150个短工装修，很多人说这房子容易塌，我充耳不闻。结果「哗啦」的塌了，把他们埋在废墟里整整八天八夜，我找人挖开塌坍时，有一百多人活着。这是个奇迹，更奇迹的是我他妈不但无罪，表彰会上我还成了救人的大英雄！ 11.统计局宣布：中国城市人均月收入已突破9000人民币大关。拖祖国后腿的请自觉转发。 看到这个消息我不禁黯然神伤，仔细算算，我何止才拖了祖国的大腿，我都扒到祖国的臀部了，对不起，祖国---我是否扯到你的蛋了！！ 
发表评论
阅读全文

【转】select问题

问： 该串口初始化如下 ioctl(comm2Fd,FIOBAUDRATE,9600) ioctl(comm2Fd,FIOSETOPTIONS,OPT_RAW) 使用如下 FD_ZERO   (&readFds); FD_SET   (comm2Fd,   &readFds);   width   =   comm2Fd   +   1; FD_ISSET   (comm2Fd,   &readFds); FOREVER { if(timeoutvalue==0) { printf("\nselect   start!\n"); selectnum   =   select   (width,   &readFds,   NULL,   NULL,   NULL); printf("\nselect   over!\n"); }                                 ........... } 现在的状况是程序跑一段时间后会死机或这个串口通讯任务死掉，每次死机都是"select   start！"打印出来，而"select   over!"打印不出来，在仅这个串口通讯任务死掉的情况下，用comm1Fd超级终端登陆，查询任务状态，会发现tExcTask任务居然处于挂起状态？？？ 哪位大哥帮忙分析一下或给予一点提示，小弟不胜感激！！ 答： sele...
发表评论
阅读全文