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基于 ARM 的嵌入式 VxWorks 实践教程
基于 ARM 的嵌入式
VxWorks 实践教程
武汉创维特信息技术有限公司
第 1 页 共 335 页
基于 ARM 的嵌入式 VxWorks 实践教程
内容简介
《基于 ARM 的嵌入式 VxWorks 实践教程》是 ARM 嵌入式技术系
列教程之一。该教程采用武汉创维特信息技术有限公司的 JXARM 系
列嵌入式实验系统作为硬件平台,从 VxWorks 应用系统开发的各个阶
段,讲述了使用 WindRiver 公司的 Tornado II 进行系统开发的过程。
VxWorks 嵌入式操作系统是目前嵌入式主流操作系统之一,它以超
强的实时性、稳定的系统性能以及标准化的软件开发过程被广泛的使
用在军事、工业控制等领域,本书结合 ARM 嵌入式处理器的结构特
点,详细地讲解了 WindRiver 公司开发平台 Tornado II 的建立和使用;
同时本书以 S3C2410 处理器为例,描述了如何在 Tornado II 上进行
BSP 板级支持包的移植;本书的第五章分析了几个典型的驱动程序的
构成以及编写方法;该书还涉及到 VxWorks 应用程序的设计和开发,
另外本书还从实际应用的角度出发,介绍了如何使用 Tornado II 来调
试 VxWorks 应用程序。本书内容覆盖典型应用系统开发的各个阶段,
它不仅可以作为嵌入式 VxWorks 开发的初学者作为实践教程,而且对
于 VxWorks 开发人员也有一定的参考价值。
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基于 ARM 的嵌入式 VxWorks 实践教程
第一章 嵌入式系统概述................................................................................................. 3
1.1 嵌入式系统——后PC时代的主宰.................................................................... 3
1.2 嵌入式系统的发展历程..................................................................................... 4
1.3 嵌入式系统的一些基本概念............................................................................. 5
1.4 嵌入式操作系统................................................................................................. 6
1.5 嵌入式系统的应用领域..................................................................................... 9
1.6 嵌入式系统的未来发展趋势........................................................................... 12
第二章 ARM体系结构.................................................................................................. 14
2.1 ARM-Advanced RISC Machines................................................................... 14
2.2 ARM 微处理器的应用领域及特点................................................................ 14
2.3 ARM 微处理器结构........................................................................................ 15
2.4 ARM 微处理器的工作状态............................................................................ 16
2.5 ARM 体系结构的存储器格式........................................................................ 16
2.7 指令长度及数据类型....................................................................................... 17
2.8 处理器模式....................................................................................................... 17
2.9 寄存器组织....................................................................................................... 18
2.10 异常(Exceptions)......................................................................................... 22
第三章 Tornado开发环境的建立与使用...................................................................... 26
3.1 Tornado II集成开发环境简介.......................................................................... 26
3.2 开发环境介绍及安装....................................................................................... 28
3.3 使用Tornado II创建新的工程.......................................................................... 35
3.4 Tornado的调试工具 ......................................................................................... 43
第四章 VxWorks BSP的移植 ....................................................................................... 76
4.1 VxWorks内核的特点及BSP简介..................................................................... 76
4.2 VxWorks的引导过程........................................................................................ 81
4.4 VxWorks BSP移植 ........................................................................................... 85
4.5 VxWorks 组件 ............................................................................................... 125
4.6 VxWorks BSP的调试 ..................................................................................... 141
第五章 VxWorks驱动程序编写.................................................................................. 149
5.1 VxWorks设备驱动分类及特点...................................................................... 149
5.2 字符设备驱动................................................................................................. 154
5.3 块设备驱动..................................................................................................... 168
5.4 串口设备驱动................................................................................................. 177
5.5 网络设备驱动................................................................................................. 195
5.6 文件系统介绍................................................................................................. 230
5.7 VxWorks驱动程序中的数据一致性.............................................................. 244
第六章 VxWorks应用程序编写.................................................................................. 246
6.1 VxWorks应用程序调试环境的建立.............................................................. 246
6.2 任务管理......................................................................................................... 251
6.3 任务通信......................................................................................................... 264
6.4 看门狗定时器管理......................................................................................... 282
6.5 中断管理......................................................................................................... 283
6.6 网络通信......................................................................................................... 286
6.7 异常捕捉和错误处理..................................................................................... 293
附录一 ARM 微处理器的指令系统.......................................................................... 315
1、ARM 微处理器的指令的分类与格式.................................................................... 315
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基于 ARM 的嵌入式 VxWorks 实践教程
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TU2、指令的条件域UT ...........................................................................................................316
TU3、ARM 指令的寻址方式UT ............................................................................................317
TU4、ARM 指令集UT ............................................................................................................318
TU5、Thumb 指令及应用UT ..................................................................................................331
基于 ARM 的嵌入式 VxWorks 实践教程
第一章 嵌入式系统概述
1.1 嵌入式系统——后 PC 时代的主宰
几年前,有位 IT 界的
资深人士坦言:“PC 时代
即将结束”,全世界都为
之震惊,在随后的几年中,
整个 IT 产业在大家的亲
眼见证下开始走入另一个
时代,有人说是“Internet
时代”,也有人说是“3C
时代”,也有人命名为“后
PC 时代”,计算机、通信
和消费类产品的技术结合
起来,以 3C 产品的形式迅
速渗透到民用消费品领
域、工业控制领域、军事
国防领域……
图
1-1
后
PC
时代嵌入式产品的蓬勃发展
现在的社会是一个高度信息化、网络化的社会,计算机和网络已经全面渗透到日常生活
的每一个角落。对于我们每个人,需要的已经不再仅仅是那种放在桌上处理文档,进行工作
管理和生产控制的计算机“机器”;各种各样的新型嵌入式系统设备在应用数量上已经远远
超过通用计算机,任何一个普通人可能拥有从大到小的各种使用嵌入式技术的电子产品,小
到 MP3 播放器、PDA、手机、数码相机等微型数字化产品,大到车载电子以及正在兴起的网络
家电、智能家电等;在工业控制领域,使用嵌入式技术的数字机床,智能工具,工业机器人
等也层出不穷;在军事国防领域等都可以见到嵌入式系统的广泛应用。也正是因为嵌入式技
术的广泛应用,导致了嵌入式系统技术成为了最热门的技术之一,吸引了大批的优秀人才。
广义上讲,可以认为凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可以称为嵌入式系统。作为
系统核心的微处理器又包括三类:微控制器(MCU)、数字信号处理器(DSP)、嵌入式微处理器
(MPU)。所以也可以简单的说:嵌入式系统就是指操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统
之中的设备的简称;也有人认为嵌入式系统就是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件
硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
可以说嵌入式系统是一个非常广泛的概念,但是我们还是可以为它归纳一些特点:
1. 专用性
系统的功能非常明确,仅仅包含一些必须的功能,这点与传统 PC 有很大的区别,在传统
的 PC 机或者小型机、大型机上,安装不同的软件就可以构成不同的系统,而嵌入式系统则要
求功能非常明确,按照这个特点,一个嵌入式系统的资源,无论是硬件还是软件、以及整个
系统的体积、功耗等,都应该是高度精简和严格控制的;嵌入式系统面向用户、面向产品、
面向应用,它必须与具体应用相结合才会具有生命力、才更具有优势。也正是由于这个原因,
一个嵌入式系统必须结合实际系统需求进行合理的裁减。
2. 嵌入性
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tianyuan614
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