1、1,Vxworks嵌入式編程基礎,鄧國旭,2,實時嵌入式系統(tǒng),嵌入式系統(tǒng)： 由CPU控制，即自帶CPU 相對于常見的pc而言，不對用戶提供開發(fā)環(huán)境，用戶與系統(tǒng)交互的唯一接口就是系統(tǒng)提供給用戶的應用； 提供功能通常帶有針對性，大多為專用系統(tǒng); 手機，醫(yī)療設備，微波爐，mp3 實時嵌入式系統(tǒng)： 實時性：任務切換時間、搶占時間、中斷等待時間、信號量延遲時間、死鎖解脫時間、任務間消息傳遞延遲、數(shù)據(jù)報吞吐量 小型化、可裁剪：系統(tǒng)資源有限 強穩(wěn)定性：一旦運行不需要人過多干預 固化代碼：操作系統(tǒng)和應用軟件代碼固化在嵌入式系統(tǒng)ROM中 弱交互性：工作過程不需人干預,3,嵌入式系統(tǒng)開發(fā),交叉編譯：在某一體系結構

2、的宿主機上為另一體系結構的目標板編譯可運行的目標代碼。即編譯與運行不在同一地方。 宿主機(host)：編寫代碼和編譯 目標機(target):調試和執(zhí)行程序,4,VxWorks,VxWorks： 美國風河公司(Wind River System)推出的一種嵌入式實時操作系統(tǒng)。 強實時性、微內核設計、可裁剪、可移植、高可靠 VxWorks系統(tǒng)功能： Wind Kernel ANSI C/POSIX I/O系統(tǒng) 文件系統(tǒng) TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議棧 BSP開發(fā)包：提供BSP模塊、驅動程序模板和BSP測試工具包 WDB（Wind Debug Agent）：支持交叉調試 ,5,BSP,BSP(Board

3、Support Package) 開發(fā)嵌入式應用時系統(tǒng)開發(fā)商提供的各種驅動支持庫 VxWorks：OS的驅動程序 VxWorks提供的大部分功能模塊與硬件無關，為使VxWorks能運行于不同的處理器體系結構上，必須在功能模塊與硬件之間加入一層軟件，并對這層軟件規(guī)定標準接口，這層軟件即為BSP 提供對硬件進行的描述性操作 提供對目標板的初始化、中斷管理以及一些簡單的驅動程序 最好的情況下，OS與驅動程序的移植只需要更換相應平臺下的BSP支撐庫 Tornado BSP Developers Kit for VxWorks,6,VxWorks系統(tǒng)結構,7,Tornado集成開發(fā)環(huán)境,Tornado：

4、 基于VxWorks操作系統(tǒng)的嵌入式軟件集成開發(fā)環(huán)境。 給嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員提供了一個不受目標機資源限制的超級開發(fā)和調試環(huán)境。 Tornado包含以下三部分： 運行在宿主機和目標機上的強有力的交叉開發(fā)工具和實用程序； 文本編輯器 GNU和Diab C/C+編譯器 調試工具:Wind Shell, Browser, WindView VxSim系統(tǒng)模擬器：VxWorks提供的在實驗與測試環(huán)境下仿真VxWorks目標機的程序，無需硬件的支持 運行在目標機上的高性能、可裁剪的實時操作系統(tǒng)VxWorks； 即為編譯生成的目標機上可執(zhí)行代碼鏡像(image)，內含os 連接宿主機和目標機的多種通訊方式，

5、如：以太網(wǎng)，串口線，ICE或ROM仿真器等。,8,使用Tornado創(chuàng)建工程,創(chuàng)建工程.exe WorkSpace & WorkProject 每一個工程都需要有一個WorkSpace來保存一些相關的環(huán)境變量； Bootable Vs Downable： 前者表明建立一個新的VxWorks操作系統(tǒng)，該工程是基于某個BSP生成的鏡像，它包含了必須的VxWorks的內核、組件以及BSP，并且應用程序可以靜態(tài)包含在工程中，也可以靜態(tài)鏈接已編譯好的應用工程模塊。開發(fā)者可以根據(jù)自己的需求進行適當?shù)呐渲?，添加、刪除VxWorks的組件，設置所選組件的運行參數(shù)等。 后者顧名思義，應用模塊可以以靜態(tài)鏈接的方式

6、編譯至VxWorks鏡像工程中，還可以在VxWorks運行之后，通過網(wǎng)絡將將應用模塊（.out格式）下載到目標板，并與VxWorks鏡像進行鏈接。在單獨對某個模塊進行調試時，我們常常會用到這種動態(tài)鏈接的方法。,9,VxSim的HelloWorld（一）,10,VxSim的HelloWorld（二）,選擇 A BSP（板級支持包）在下拉菜單中選擇simpc 打開文件usrAppInit.c（它的函數(shù)usrAppInit是應用的入口點），添加Hello World打印語句，保存文件。,11,VxSim的HelloWorld（三）,12,VxSim的HelloWorld（四）,最后：查看新彈出的對話

7、框（VxWorks Simulator），_ ，可以看到輸出的Hello World 此時，還會彈出了一個VxSim Launch的界面，這是主機用來連接目標機的。點擊OK。如果正確安裝Tornado并配置正確的話，此時桌面右下角會出現(xiàn) 的圖標（如果出現(xiàn)問題，會出現(xiàn) 的圖標），點擊它可以看到Target Server是否正常工作。,13,Tornado工具,CrossWind: 源程序（C 或 C+ 以及匯編程序等）的調試工具 Browser: 可對系統(tǒng)對象（任務、消息隊列、信號量等）和存儲 器使用情況進行觀察的瀏覽器。 可以方便地監(jiān)視用戶的 目標系統(tǒng)。 Browser匯總了應用進程，內存消耗

8、和一個目 標內存的映射。通過 Browser，用戶可以觀察信號量、 消息隊列、內存分配、看門狗計時器、堆棧使用情況、 目標 CPU使用率、對象模塊結構和符號表以及每個任務的詳細信息。 WindShell: 提供從宿主機到目標機之間的一個命令 shell。 允許用戶調用內存中的應用程序模塊或是 VxWorks模塊中的任何例程。 WindView: 非常出色的系統(tǒng)可視診斷和分析工具。可非常容易地觀察各任務，中斷程序之間的相互作用。 VxSim: 快速原型仿真器?？稍谟布O備未完成之前，在宿主機上對應用程序進行仿真分析。,14,VxWorks程序設計,任務（Task） 在VxWorks中，任務是一段

9、獨立運行的程序，類似于Linux中的進程。 從系統(tǒng)的角度看，任務是競爭系統(tǒng)資源的最小運行單元。任務可以使用或等待CPU、I/O設備及內存空間等系統(tǒng)資源，并獨立于其他任務。 VxWorks實時內核Wind提供了基本的多任務環(huán)境，因此當系統(tǒng)運行多個任務時，從表面上看多個任務正在同時執(zhí)行，而實際上系統(tǒng)內核是根據(jù)某一調度策略讓它們交替運行。 系統(tǒng)調度器使用任務控制塊（TCB）的數(shù)據(jù)結構來管理任務調度功能。每一個任務都與一個TCB關聯(lián)。TCB包括了任務的當前狀態(tài)、優(yōu)先級、要等待的事件或資源、任務碼的起始地址、初始堆棧指針等信息。 任務編程：任務創(chuàng)建taskSpawn、任務刪除taskDelete、任務控

10、制taskSuspend/taskDelay等 WindShell 允許用戶調用內存中的應用程序模塊或是 VxWorks模塊中的任何例程,15,創(chuàng)建任務,在usrAppInit函數(shù)中添加函數(shù)userMain( )，作為自己應用程序的入口函數(shù)。 編寫一個C文件（uesr.c），內容如下：,16,編譯代碼及運行,選擇Add Files,添加uesr.c到工程中: 編譯并啟動：,17,啟動Wind Shell,在Launch工具欄 中選擇 ，這時候就可以看到shell的界面： 輸入i命令，回車，即可以查看到我們起的任務tTick的有關信息：,18,Wind Shell常用命令,i：顯示所有的任務信息

11、 Tt()：顯示一個任務的函數(shù)棧的調用狀態(tài) Ti()：顯示一個任務的tcb信息 Sp()：啟動一個任務 Ts()：掛起一個任務 Tr()：恢復一個任務 Td()：刪除某個任務 memShow：顯示系統(tǒng)內存信息 checkStack：查看指定或所有任務的堆棧大小和使用率,19,Tornado中Host與target通信,Target Server以進程的形式（tgtsvr.exe）運行在Windows主機上，而Target Agent則以VxWorks的一個任務（tWdbTask）運行在目標機上，兩者通常使用網(wǎng)絡進行通訊，但也可以使用其他通訊方式。 Target Serve與Target Age

12、nt間使用WDB（Wind Debug）協(xié)議進行通信，這就好比一座橋梁，將目標機與主機上的Tornado開發(fā)工具聯(lián)系在一起。,20,開發(fā)板開發(fā)嵌入式程序,操作系統(tǒng)的制作與下載 修改Config.h 制作BSP及bootrom 制作操作系統(tǒng) 配置FTP Server 啟動超級終端 引導和下載操作系統(tǒng) 應用程序的編制和調試,21,操作系統(tǒng)的制作與下載,修改Config.h VxWorks的缺省配置參數(shù)由tornadotargetconfigall目錄中的configAll.h決定，如第528行開始通信路徑的配置 對于某一目標板特定的配置參數(shù)，如ads860，使用tornadotargetconfi

13、g下相應目錄中的config.h，下面以ads860板為例 如果沒有相應目錄，可定制，如建立8240目錄，其文件代碼由BSP開發(fā)人員編寫,22,操作系統(tǒng)的制作與下載,修改Config.h config.h首先定義BSP版本，然后include configAll.h 缺省下載調試口為10M網(wǎng)口，對應代碼為 #undef FADS_860T 如改用100M網(wǎng)口下載調試，將該行改為 #define FADS_860T,23,操作系統(tǒng)的制作與下載,修改Config.h 10M網(wǎng)口使用cpm(0,0)， 100M網(wǎng)口使用motfec(0,0) host:后跟VxWorks操作系統(tǒng)在主機的存放路徑，h指

14、主機IP地址，e指目標板IP地址，u指用戶名，pwd指密碼 實例：使用10M網(wǎng)口，VxWorks在主機D:，主機地址，目標板地址，賬號及密碼均為tornado，其代碼為： “cpm(0,0)host:d:/vxWorks h= e= u=tornado pwd=tornado”,24,操作系統(tǒng)的制作與下載,修改Config.h 如采用串口調試，可增加下列代碼 #undef WDB_COMM_TYPE #define WDB_COMM_TYPE WDB_COMM_SERIAL #undef WDB_TTY_CHA

15、NNEL #define WDB_TTY_CHANNEL 0 #undef CONSOLE_BAUD_RATE #define CONSOLE_BAUD_RATE 115200 #undef WDB_TTY_DEV_NAME #define WDB_TTY_DEV_NAME /tyCo/0 #undef WDB_TTY_BAUD #define WDB_TTY_BAUD 115200 /* default baud rate */,25,操作系統(tǒng)的制作與下載,Build bootrom 修改BSP后，應生成對應的bootrom 在Tornado中選Build-Build Boot ROM BS

16、P可選擇ads860 Image一般選擇bootrom.hex，仿真時選擇bootrom_uncmp,26,操作系統(tǒng)的制作與下載,燒制bootrom 目的：將build成功的bootrom 燒制到Flash中 FADS860板通過配套的ADI卡燒制 按照ADI卡相應的8bug程序中的readme，安裝ADI卡 在DOS方式下鍵入：mpc8bug x y,27,操作系統(tǒng)的制作與下載,驗證bootrom 連接主機與目標板的串口線 啟動和配置FTP Server（方法后面介紹） 選擇Tornado2-VxWorks COM1/COM2，啟動超級終端 超級終端中選文件-屬性-配置，設置正確的目標板波特

17、率 目標板上電，檢查終端是否能正確回顯，顯示參數(shù)與BSP配置是否一致,28,操作系統(tǒng)的制作與下載,創(chuàng)建操作系統(tǒng)工程 選File-New Project-Create a bootable VxWorks image 在step1鍵入Name和Location目錄，選擇Workspace 在step2選擇相應的BSP（如ads860），仿真選simpc,29,操作系統(tǒng)的制作與下載,選擇操作系統(tǒng)組件 在Workspace窗口的相應Project中，點擊VxWorks 選擇所需組件，擊右鍵，選Include添加，選Exclude刪除 例如需要使用POSIX消息隊列，可選operating syste

18、m components-POSIX components-POSIX message queue并添加 組件選擇完畢后，右擊Project，選Build vxWorks 注意有些組件必須組合使用,30,操作系統(tǒng)的制作與下載,FTP Server的配置 目標板上電后，bootrom引導初始化，啟動TFTP協(xié)議，作為Client端與主機通信，此前主機應運行FTP Server 點擊Tornado2-FTP Server 如果目標板使用匿名賬號登錄，在Security-General中，選擇Allow Anonymous 在Security-Users/rights中，選擇User Name，對于

19、新開賬號用New User配置；在Home Directory中鍵入操作系統(tǒng)所在目錄，然后點擊Done,31,操作系統(tǒng)的制作與下載,常用TFTP命令 TFTP通信建立后，在超級終端上可使用TFTP命令 p： 查看BSP預先設置的用戶參數(shù) c： 修改用戶參數(shù) ：根據(jù)用戶參數(shù)下載操作系統(tǒng),32,應用程序的編制與調試,程序Project的制作 選File-New Project-Create downloadable application modules 在step1鍵入Name和Location目錄，選擇Workspace 在step2選擇相應的toolchain（如PPC860 gnu），仿真

20、選SIMNT gnu,33,應用程序的編制與調試,增刪project文件 在Workspace窗口下方點擊Files，右擊相應的Project Files，選擇Add Files，增加所需的.c文件 右擊單個.c文件，可選擇Remove來刪除，選擇Open來編輯，選擇Compile來編譯 如果編輯新文件，選File-New，確定文件類型、文件名和存放位置，添加到相應的project中；也可用其它編輯器編輯,34,增刪project文件（續(xù)） 完成.c文件的添加后，右擊Project Files，選擇Dependencies，自動添加所有的include .h文件，顯示在External Dep

21、endencies中（不顯示系統(tǒng).h文件） 注意.h文件的路徑,35,應用程序的編制與調試,路徑和宏的加入 在Workspace窗口點擊Builds，雙擊xxxgnu，選擇C/C+ compiler，可編輯所需的編譯路徑和宏；路徑用-I，如-IE:/mydirectory；宏用-D，如-DBIG_ENDIAN；中間無空格 不同選項間用空格隔開，不能使用回車鍵 路徑用UNIX格式/，不能使用DOS格式,36,應用程序的編制與調試,.o庫的加入 在xxxgnu窗口中選Macros，在Macros下拉菜單中選PRJ_LIBS，在Value欄鍵入.o文件及其絕對路徑，如e:/mydirectory/m

22、y.o，然后點擊Add/Set按鈕，再點擊Apply即可 路徑同樣使用UNIX格式/,37,應用程序的編制與調試,Build應用程序 在代碼編輯完成后，右擊Project Files，選擇Build或ReBuild All，可對Project進行編譯、鏈接，生成.out文件 在Build Output窗口中，Tornado會顯示錯誤/警告信息，此時修改代碼，重新Build，直至出現(xiàn)Done,38,調試應用程序的步驟 連接主機與目標板之間的串口線和網(wǎng)線 配置和啟動FTP Server 配置和啟動超級終端 目標板上電，下載操作系統(tǒng) 配置和啟動Target Server 下載應用程序.out文件 啟

23、動Shell，運行程序 啟動Debugger調試,39,應用程序的編制與調試,Target Server的配置和啟動 選擇Tools-Target Server-Configure，選擇相應的Target Server，點擊New可添加1個新的Configuration，自行定義Target Server名稱（可選），鍵入目標板IP Address（必選） 在Target Server Properties下拉菜單中選Back End，網(wǎng)口調試時在Available Back窗口選wdbrpc，串口調試選wdbserial 在Target Server Properties下拉菜單中選Core

24、 File and Symbols，選中File，在該欄鍵入操作系統(tǒng)路徑及名稱，如e:vxworks1,40,應用程序的編制與調試,Target Server的配置和啟動（續(xù)） 當程序下載太慢時，可在Target Server Properties下拉菜單中選Memory Cache Size，選中Specify，鍵入字節(jié)數(shù)，如4096(K Byte) 配置完畢后，點擊OK時保存配置，點擊Launch時直接啟動Target Server 當Target Server啟動成功后，在Tornado主窗口下拉菜單中選定Target,41,應用程序的編制與調試,下載應用程序 右擊Project Files，選Download，下載Workspace中的應用程序 如果選Unload，撤銷下載的應用程序 如果只有.out文件，而無project及源代碼，在主窗口點擊Download object file or boot image，選擇相應文件下載 在主窗口點擊Launch Shell，啟動Shell,42,應用程序的編制與調試,常用Shell命令 在Shell窗口鍵入help，可查看外部Shell命令 i 查看已運行的所有任務的TCB， tXxxTask為系統(tǒng)任務 sp