VxWorks基础知识ppt课件VIP

.,VxWorks基础知识及开发流程,.,VxWorks介绍关于BSP以及映像Tornado介绍开发实例之一开发实例之二开发实例之三映像启动流程,课程大纲,.,VxWorks是美国WindRiverSystem公司（简称风河公司，即WRS公司）推出的一个实时操作系统。,VxWorks,.,嵌入式操作系统VxWorks,Wind内核,多任务处理,虚拟内存,操作系统模块,I/O子系统,网络子系统,目标开发工具,VxWorks基本体系结构,.,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。,I/O系统:VxWorks提供了一个快速灵活的与ANSIC兼容的I/O系统，包括UNIX标准的缓冲I/O和POSIX标准的异步I/O。VxWorks包括以下驱动程序：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、并口驱动等。,文件系统:支持四种文件系统：dosFs，rt11Fs，rawFs和tapeFs支持在一个单独的VxWorks系统上同时并存几个不同的文件系统。,.,嵌入式操作系统VxWorks,实用库:VxWorks提供了一个实用例程的扩展集，包括中断处理、看门狗定时器、消息登录、内存分配、字符扫描、线缓冲和环缓冲管理、链表管理和ANSIC标准。,虚拟内存:VxVMI为带有MMU的目标板提供了虚拟内存机制。VxMP（Share-MemoryObject）提供了共享信号量，消息队列和在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（WindDebug）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（TargetServer）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。,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（BootROM）或其它启动机制。,.,嵌入式操作系统VxWorks,BSP以及映像介绍,.,BSP(BoradSupportPacket),板级支持包对单板的硬件功能提供了统一的软件接口，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、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（BootROM）或其它启动机制。,嵌入式操作系统VxWorks,.,BSP在单板软件中的地位：,BSP,硬件,vxWorks等操作系统,driver,OSS,嵌入式操作系统VxWorks,.,最小BSP的定义,广义上讲，单板中所有控制CPU系统硬件的程序，都属于单板的BSP，但为了调试方便和软件的模块化，通常将与单板最小系统相关的程序简称为BSP，而将其他程序称为驱动程序。对于嵌入式系统来说，所谓最小系统就是一个包含CPU,Bootrom,RAM,系统时钟，网口，串口的计算机运行环境。其中之所以包含串口和网口，主要是因为系统调试的需要，通常网口用于软件调试，而串口用于通过计算机的超级终端来显示单板程序运行结果信息。系统时钟是一个多任务OS所必须的资源。因此最小系统BSP就包含了CPU系统的初始化程序以及网口，串口，系统时钟等设备的驱动程序。,.,VxWorks系统中的BSP,针对某类CPU的硬件单板，vxWorks通常提供有其DEMO板的BSP,也就是我们所说的最小系统BSP。一般来说，我们在硬件系统设计好之后，都会先找到一个与自己系统相近的DEMO板BSP,并以此为基础,开发自己单板的BSP。VxWorks为了最大限度的支持不同的硬件环境，也提供了一些常用硬件芯片的驱动程序，它们通常是与具体CPU无关的设备，如一些PCI网口芯片，串口芯片等。这些驱动程序大多实现为CPU无关或很容易移植，可以方便的用于其他CPU平台。这也是开发驱动程序所应该遵循的原理。另外，我们的最小系统BSP,往往在默认情况下，使用这些驱动程序。,.,BSP位于硬件平台与操作系统之间，类似普通操作系统的BIOS,用于对上层软件屏蔽各种硬件相关性。给VxWorks提供硬件环境接口。BSP主要负责:硬件上电初始化.支持VxWorks访问硬件驱动.把硬件相关和无关的软件很好地结合到VxWorks。BSP不是硬件驱动程序:是一种访问硬件的硬件驱动程序硬件驱动分为通用和BSP有关两类。通用驱动管理可在目标环境间移动的设备(如以太网芯片).BSP驱动管理特定目标环境的设备(如中断控制器）。,BSP功能,.,BSPs和VxWorks关系,.,BootRom与VxWorks映象,VxWorks借鉴了传统PC操作系统的引导原理，其将整个引导过程分为两个阶段：BOOTROM启动通过BOOTROM加载VxWorks映象BOOTROM相当于PC机中的BIOS，它完成对加载过程中所需设备的初始化及驱动；然后通过某种可选择的通讯手段（如网口，串口），将VxWorks内核映象到内存中，并执行。此处的VxWorks映象就相当于我们在PC机上装的操作系统，如DOS,Windows。BOOTROM和VxWorks使用不同方法来编译生成。,.,Bootrom类型说明：,用于可加载VxWorks映象的Bootrom包含两部分：起始引导程序（BootStrapPrograms）和ROM引导程序（ROMBootPrograms）。起始引导程序驻留在ROM中,ROM引导程序起初存放在ROM中，初始化时被拷贝到RAM中,bootrom_uncmp.hex(未压缩的BOOTROM)：未压缩的ROM引导程序，可直接拷贝，在RAM中执行,bootrom.hex(压缩的BOOTROM)：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,bootrom_res.hex（驻留的BOOTROM）：驻留ROM的ROM引导程序，仅拷贝ROM引导程序的数据段，代码段仍旧在ROM中执行,没有.HEX后缀的同名文件是其ELF格式的映象文件,附表,.,VxWorks映象类型说明：,一、可加载的VxWorks映象这是一种运行于RAM的VxWorks映象。不包含搬移程序，需借助外部程序如bootRom才能加载到RAM。通过Ftp协议从主机加载到目标机中。,附表,.,VxWorks映象类型说明：,二、基于ROM的VxWorks映象这是一种运行于RAM，但起初存放于ROM中的VxWorks映象。即该映象需要和搬移程序一起固化在BOOT中。该映象可分为:压缩的和未压缩的,附表,.,VxWorks映象类型说明：,三、驻留ROM的VxWorks映象和搬移程序一起固化在BOOT中，仅将VxWorks映象的数据段和BSS段拷贝到RAM中，映象的代码段仍旧留在ROM中，从ROM中开始执行。该映象可分为:压缩的和未压缩的。,映象从文件的组织形式上可分为：Text段:存放的是可执行的代码。Data段:存放的是已经初始化的全局变量或静态变量；BSS段:存放的是未初始化的全局变量或静态变量,附表,.,一个BSP最小系统需要知道的知识：1.CPU所采用的endian模式2.时钟配置3.串口4.网口部分,嵌入式操作系统VxWorks,一个BSP最小系统以外需要知道的知识1、driver2、makefile3、OSS,.,最小BSP的endian模式,一般而言，我们是endian有两种模式：big和little。对big模式，以32bits中4个字节存放而言，低有效字节放在高地址处对little模式，以32bits中4个字节存放而言，高有效字节放在高地址处在写BSP中，特别是对字节的操作，需要注意这个问题在risc处理器中，endian模式的影响，一般是在加载和存储指令中。所以，在系统内存，还是按照正常的顺序来操作（little）,.,最小BSP系统的时钟配置,一般而言，对CPU内核时钟部分部分不需要配置，我们需要改变的是外设的时钟,.,最小BSP系统的串口,一般而言，从程序调试来看，可以不用仿真器来调试。在汇编最开始的地方，就将串口初始化好，通过从串口打印字符。这种方式是最好。,嵌入式操作系统VxWorks,.,最小BSP系统的网口,该部分所要做的，也就是需要配置1.连接中断2.在sysEnd.c文件的sysLanPciInit（）文件中配置END_TBL_ENTRY结构类型的变量endDevTbl。,嵌入式操作系统VxWorks,.,BSP最小系统之外的DRIVER,对驱动而言，所做的也就是在厂家提供的驱动基础上修改。现在驱动的编写，虽然都是C语言编写，但是采用面向对象的编程思想。将对象在编程语言中组织成一个个的数据结构，然后对数据结构进行操作,.,BSP最小系统之外的makefile,Makefile完成了对程序的编译控制功能，通过调用cc和ld，最终生成一个可以执行的应用程序对makefile的使用，需要掌握两点：1.掌握makefile文件编写的基本规则2.熟悉在Torndao环境下，也就是在Tornado安装目录/target/h/make该目录下所有文件的了解3.BSP相关的子makefiles放在./h/make目录。rules.bsp包括创建各种VxWorksimage文件的规则，也用于创建VxWorks目标模块的规则。.defs.bsp定义编译和连接过程中的BSP控制宏。./h/make目录下其他子makefiles控制主机和体系结构相关的创建参数。,.,BSP最小系统之外的OSS,该部分在vxworks层之上，向应用软件屏蔽了vxworks的API函数接口和vxworks的功能。在实现形式有两种：1.直接对vxworks的API函数进行封装2.在vxworks上的基础上实现操作系统的实现的功能OSS实现几个基本功能：1.进程的调度2.时间片的管理3.内存管理软件模块4.文件系统软件模块5.异常和系统监测,.,嵌入式操作系统VxWorks,Tornado简介,.,Tornado是WRS公司推出的一套实时操作系统开发环境，提供了丰富的调试、仿真环境和工具。,Tornado,.,开发环境Tornado,VxWorks,WDBProtocol,DevelopmentHost,Target,(Ethernet,serial,netrom,custom),WTX=WindRiverTooleXchangeWDB=WindDeBug,Application,Xtextdatabss,CrossWind集成调试器,WindShShell工具,Browser浏览器,其他,TornadoTools,WTXProtocol,Host,Host-TargetCommunication,.,开发环境Tornado,TargetServer和WTX协议：TargetServer运行在Host端，每一个TargetServer连接一个Target。所有的Host工具通过TargetServer与Target集中通讯。TargetServer管理着Host-Target通讯的细节，从而简化了Host工具。Host工具通过WTX协议与TargetServer交互，包括提出请求、获取Target的信息。,TargetAgent和WDB协议：TargetAgent完成TargetServer传来的请求，并返回结果。TargetAgent中包含一个压缩版的UDP/IP用于支持RPC消息协议，即WDB协议。WDB协议包含了内存处理、断点/事件通知服务、虚拟I/O支持及任务控制。,.,VxWorks,Target,以太网,RS232,Host,典型的Tornado开发配置,.,嵌入式操作系统VxWorks,开发实例之一如何建立工程,.,开发工具以及资源,1.Tornado2.0-2.2,2.VxWorks5.4-5.5,相关资源,.,开发实例,（vxWorks核心的配置及编译的文件）,（通用的配置文件）,（Tornado工程管理工具配置的源文件）,（单板BSP：代码文件，目标文件及编译文件）,（包含所有vxWorks操作系统的头文件及通用编译文件）,（由vxWorks为不同平台提供的库文件及目标文件）,（vxWorks提供的部分硬件芯片驱动程序的源代码文件）,（vxWorks操作系统的一些通用的源代码文件）,（vxWorks中一些硬件芯片的通用驱动程序源代码文件）,（网口驱动）,（串口驱动）,(包含一些较古老的硬件BSP代码),Tornado安装目录下Target目录结构,.,面对事业部提供的单板BSP，如何建立Tornado工程环境？,.,建立Tornado工程环境,1、BSP可放在任何路径下，与Tornado安装目录无关。注意：BSP目录的命名要和BSP中的makefile中的这条语句TARGET_DIR=BSPname设置的一致才可以。,.,2、打开Tornado，建立工程。,（根据实际情况可选择建立两种类型的工程）,Bootable型工程,Downloadable型工程,1）是将VxWorks操作系统和自己的应用程序结合在一起,1）是纯粹的应用程序，不包含有操作系统分量,2）基于单板BSP才可建立工程,2）建立工程时，不需要单板BSP；要选择主机编译工具toolchain,例如ppce630gun。,4）调试方法：先编译生成BootRom；单板上运行BootRom的烧结程序，通过FTP将Tornado编译的可加载VxWorks映象下载到单板，也可将应用函数的.o文件分别下载进行调试。,3）应用程序的入口函数名添加在usrAppInit.c文件的usrAppInit(void)函数中,3）调试方法：先建立bootable工程，生成基于ROM的VxWorks映象；单板上运行该映象的烧结程序，将应用函数的.out文件分别下载调试；模块调试完成后，将其中的主口函数在bootableproject中的usrAppInit(void)调用。,建立Tornado工程环境,.,3、在工程中新建和添加文件,新建：选择“file-new”或ctrl+N,添加：project-Add/Include-file,说明：如果建立bootable工程，工程建立后中会自动生成usrAppInit.c文件，应用程序和工程文件的连接是通过将应用程序的入口函数加入到usrAppInit.c中的usrAppInit（）函数来实现的。voidusrAppInit(void)#ifdefUSER_APPL_INITUSER_APPL_INIT;/*forbackwardscompatibility*/#endifmain();/*addapplicationspecificcodehere*/,建立Tornado工程环境,.,4、例1：Bootable工程环境,Tornado自动生成makefile文件，并自动修改更新,应用程序的入口函数添加在工程自动生成的usrAppinit.c文件中的usrAppInit(),建立Tornado工程环境,.,4、例2：Downloadable工程环境,Tornado自动生成makefile文件，并自动修改更新,建立Tornado工程环境,.,5、源文件添加完毕后，点击菜单“build-build”,即可实现工程的编译。,Bootable工程：,在工程目录下自动增添“default”目录，内有编译生成的各源文件的.O文件以及VxWorks的映象文件。,Downloadable工程：,在工程目录下自动增添“PPC603gun”(该目录的名称取决于建工程时选择的toolchain的名称)目录，内有编译生成的各源文件的.O文件以及该工程的.out文件。,建立Tornado工程环境,小结：无论采用哪种工程类型，其调试思路都是一致的，首先要生成单板上运行的烧结程序（bootrom或VxWorks映象），VxWorks映象要在RAM中运行（下载方式或烧结方式），下载要调试的.o或.out文件。,.,嵌入式操作系统VxWorks,开发实例之二如何制作boot,.,一、Bootable工程：可加载VxWorks映象的BootRom,方法一：DOS环境下命令行编译方式运行批处理文件：calltorvarsmakecleanmakebootrom.hexelftobinhcom.bin,其中：torvars是环境变量的批处理，定义了makefile文件需要的环境变量remCommandlinebuildenvironmentssetWIND_HOST_TYPE=x86-win32setWIND_BASE=d:TornadosetPATH=%WIND_BASE%host%WIND_HOST_TYPE%bin;%PATH%,torvars.bat文件可在Tornado的安装目录Tornadohostx86-win32bin中获得。,制作BOOT,.,方法二：Tornado的bootrom生成工具,Step1:BSP必须放在.Tornadotargetconfig路径下Step2:在Tornado开发环境中，通过在主窗口点击Build|BuildBootROM,制作BOOT,.,二、downloadable工程：基于ROM的VxWorks映象,说明：这里的所说的Boot不是通常所说的引导BOOT，而是一种基于ROM的VxWorka映象。包括：起始引导程序（BootStrapPrograms）和VxWorks映象。,生成方法：建立Bootable工程，在Tornado工作台的Build窗口中，选择VxWorks映象Rules属性页中的VxWorks_rom，编译即可生成基于ROM的未压缩的VxWorks映象的HEX文件，或选中VxWorks_romCompress即可编译生成基于ROM的压缩的VxWorks映象的HEX文件。,制作BOOT,.,BSP中config.h文件中这条定义缺省的BOOT引导参数的语句：#defineDEFAULT_BOOT_LINEmotfcc(0,0)qzch:vxWorksh=92e=u=targetpw=target,motfcc(0,0):FCC口启动,qzch:主机名,VxWorks:从主机加载的VxWorks文件,h=92主机的IP地址,e=目标机的IP地址,u=xxx用户名，pw=xxx密码:若通过网络加载调试时,主机的Ftp服务器和目标机的用户名和密码必须相同,制作BOOT注意,DEFAULT_BOOT_LINE：默认的每次系统启动时的参数,制作BOOT,.,嵌入式操作系统VxWorks,开发实例之三如何调试,.,1、打开设置FTP服务器（如果是Downloadable工程，此步骤不用做）,Step1:选择“Security-Users/rights”，弹出对话框。,Step2:创建新的用户名和密码，注意要和config.h中的一致。,Step3:用户名创建完毕后，在UserName一栏选择该用户名,Step4:在HomeDirectory一栏填入要下载的VxWorks映象的绝对路径。,Step5:点击“Done”,调试程序,.,2、单板上电，VxWorks映象会自动从FTP服务器下载到单板RAM上。,3、打开Tornado,配置TargetServer.,Step2:设置Description域（可以任意设置）,Step3:设置TargetServer域（可以任意设置）；,Step4:在TargetServerProperty域选取BackEnd项,如果使用网口调试，选择wdbrpc，在目标IP名或地址域中给出目标机的IP名;如果用串口调试，选择wdbserial，选择主机相应的串口和波特率,调试程序,Step1:菜单选项“tools-targetserver-configure”,.,Step5:在ChangeProperty域选取CoreFileandSymbols项，选中File项输入相应的文件，同目标机上运行的内核要一致。即bootable工程目录中“default”目录下的VxWorks的映象文件。,Step6:点击Launch，运行目标服务器,调试程序,3、打开Tornado,配置TargetServer.,.,4、下载文件,Bootlable工程,下载的方法：1）“project-download”2)快捷工具，,下载的文件:,Default调试目录下各源文件的.O文件,downloadlable工程,调试目录（例“PPC603gun”）下工程的.out文件或各源文件的.o文件,调试程序,.,5、调试程序,启动debugger：1）“Tool-Debugger”2)快捷工具，,调试函数入口：“Debugger-Run”或F6,弹出,Task一栏填入要调试的函数名。Arguments中填入要调试函数的入口参数。Breakatentrypo复选框选中时，程序会自动在调试程序的第一条语句的地方,调试程序,.,BSP的config.h文件,定义缺省的BOOT引导参数（格式）,#defineDEFAULT_BOOT_LINE$dev(0,procnum)host:dirfileh=#e=#b=#g=#u=usrpw=passwdf=#tn=targetnames=scripto=other,$dev-bootdevice,启动的设备类型，必须是已包含的设备。procnum-处理器序号，一般从零开始。host-主机名dir:file-被加载的VxWo