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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),是嵌入式开发环境的关键组成部分。良好的持续能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境,在嵌入式实时操作系统领域占据一席之地。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。
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目录
1 嵌入式操作系统简介
2 VxWorks 操作系统简介
2.1 VxWorks 的特点
2.2 VxWorks 操作系统的基本构成模块
3 VxWorks 操作系统内核
4 任务管理
4.1 任务结构
4.2 任务状态和状态迁移
4.3 任务调度策略
4.4 抢占禁止
4.5 异常处理
4.6 任务管理
5 通信、同步和互斥机制
5.1 共享存储区
5.2 互斥
5.3 信号量
5.4 消息队列
5.5 管道
5.6 系统实现
6 内存管理机制
7 网络通信
7.1 套接口(Sockets)
8 中断服务程序
8.1 异常处理( exception handling)
8.2 中断处理( interrupt handling)
8.3 中断处理在 BSP 中的实现
8.4 中断处理函数
9 时间管理器
9.1 VxWorks 的时钟和定时器
9.2 定时器的使用
10 VxWorks任务编程中常见异常分析
10.1 %代码重入与共享
10.2% 符号表的使用
10.3% 特殊的任务保护
10.4 任务调度中 CPU 的占用
10.5 堆栈越界
10.6 CPU 异常
11 开发环境与应用
12 总结
1 嵌入式操作系统简介
嵌入式操作系统 EOS(Embedded OperatingSystem)是一种用途广泛
的系统软件,过去它主要应用于工业控制和国防系统领域。EOS 负责嵌人系统
的全部软、硬件资源的分配、调度工作,控制协调并发活动;它必须体现其所
在系统的特征,能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。目前,已推
出一些应用比较成功的 EOS 产品系列。随着 Internet 技术的发展、信息家电
的普及应用及 EOS 的微型化和专业化,EOS 开始从单一的弱功能向高专业化
的强功能方向发展。嵌人式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、
软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。EOS 是相对于一般
操作系统而言的,它除具备了一般操作系统最基本的功能,如任务调度、同步
机制、中断处理、文件功能等外,还有以下特点:
(1)可装卸性。 开放性、可伸缩性的体系结构。
(2)强实时性。 EOS 实时性一般较强,可用于各种设备控制当中。
(3)统一的接口。 提供各种设备驱动接日。
(4)操作方便、简单、提供友好的图形 GUI,图形界面,追求易学易用。
(5)提供强大的网络功能,支持 TCP 门 P 协议及其它协议,提供 TCP/
UDP/IP/PPP 协议支持及统一的 MAC 访问层接口,为各种移动计算设备预
留接口。
(6)强稳定性,弱交互性。嵌入式系统一旦开始运行就不需要用户过多的干
预,这就要负责系统管理的 EOS 臭有较强的稳定性。嵌入式操作系统的用户接
日一般不提供操作命令,它通过系统调用命令向用户程序提供服务。
(7)固化代码。在嵌入系统中,嵌入式操作系统和应用软件被固化在嵌入式
系统计算机的 ROM 中。辅助存储器在嵌入式系统中很少使用,因此,嵌入式
操作系统的文件管理功能应该能够很容易地拆卸,而用各种内存文件系统。
(8)更好的硬件适应性,也就是良好的移植性。
从操作系统能否满足实时性要求来区分,可把操作系统分成分时操作系统和
实时操作系统。
分时操作系统按照相等的时间片调度进程轮流运行,分时操作系统由调度
程序自动计算进程的优先级,而不是由用户控制进程的优先级。这样的系统无
法实时响应外部异步事件。
实时操作系统能够在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。 分时系统主要应用于科学计算和一般实时性要
求不高的场合。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。
常 见 的 嵌 入 式 系 统
有 :Linux 、 uClinux 、 WinCE 、 PalmOS 、 Symbian 、 eCos 、 uCOS-
II、VxWorks、pSOS、Nucleus、ThreadX 、Rtems 、QNX、INTEGRITY
、OSE、C Executive。
2 VxWorks 操作系统简介
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),是嵌入式开发环境的关键组成部分。良好的持续
能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境,在嵌入式实时操作系统领域占
据一席之地。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 年在火星表面登陆的火星探测器上也使用到了
VxWorks。
实时多任务操作系统是能在确定的时间内执行其功能,并对外部的异步事
件作出响应的计算机系统。多任务环境允许一个实时应用作为一系列独立任务
来运行,各任务有各自的线程和系统资源。VxWorks 系统提供多处理器间和任
务间高效的信号灯、消息队列、管道、网络透明的套接字。实时系统的另一关
键特性是硬件中断处理。为了获得最快速可靠的中断响应,VxWorks 系统的中
断服务程序 ISR 有自己的上下文。
VxWorks 实时操作系统由 400 多个相对独立的、短小精炼的目标模块组
成,用户可根据需要选择适当模块来裁剪和配置系统,这有效地保证了系统的
安全性和可靠性。系统的链接器可按应用的需要自动链接一些目标模块。这样,
通过目标模块之间的按需组合,可得到许多满足功能需求的应用。
2.1 VxWorks 的特点
(1)可靠性
%%%%操作系统的用户希望在一个工作稳定,可以信赖的环境中工作,所以操作系
统的可靠性是用户首先要考虑的问题。而稳定、可靠一直是 VxWorks 的一个
突出优点。自从对中国的销售解禁以来,VxWorks 以其良好的可靠性在中国赢
得了越来越多的用户。
(2)实时性
%%%%实时性是指能够在限定时间内执行完规定的功能并对外部的异步事件作出响
应的能力。实时性的强弱是以完成规定功能和作出响应时间的长短来衡量的。
%%%%VxWorks 的实时性做得非常好,其系统本身的开销很小,进程调度、进程
间 通 信 、 中 断 处 理 等 系 统 公 用 程 序 精 练 而 有 效 , 它 们 造 成 的 延 迟 很 短
VxWorks 提供的多任务机制中对任务的控制采用了优先级抢占(Preemptive
Priority Scheduling)和*转调度(Round-Robin Scheduling)机制,也充
分保证了可靠的实时性,使同样的硬件配置能满足更强的实时性要求,为应用
的开发留下更大的余地。
(3)可裁减性
%%%%用户在使用操作系统时,并不是操作系统中的每一个部件都要用到。例如图
形显示、文件系统以及一些设备驱动在某些嵌入系统中往往并不使用。
VxWorks 由一个体积很小的内核及一些可以根据需要进行定制的系统模
块组成。VxWorks 内核最小为 8kB,即便加上其它必要模块,所占用的空间
也很小,且不失其实时、多任务的系统特征。由于它的高度灵活性,用户可以
很容易地对这一操作系统进行定制或作适当开发,来满足自己的实际应用需要。
2.2 VxWorks 操作系统的基本构成模块
高效的实时内核 Wind
VxWOrks实时内核(Wind)主要包括基于优先级的任务调度、任务同步和
通信、中断处理、定时器和内存管理。
兼容实时系统标准POSIX
VxWOrks提供接口来支持实时系统标准P.1003.1b.
I/O系统
VxWOrks提供快速灵活的与ANSI-C相兼容的I/O系统,包括UNIX的缓冲
I/O和实时系统标准POSIX的异步I/O。VxWOrks包括以下驱动:
网络 --- 网络设备(以太网、共享内存)
管道 --- 任务间通信
RAM --- 驻留内存文件
SCSI --- SCSI硬盘,磁碟,磁带
键盘 --- PC x86键盘(BSP仅支持x86)
显示器 --- PC x86显示器(BSP仅支持x86)
磁碟 --- IDE和软盘(BSP仅支持x86)
并口 --- PC格式的目标硬件
本机文件系统
I/O系统
VxWorks的文件系统与MS-DOS、RT-11、RAM、SCSI等相兼容。
网络特性
VxWorks 网 络 能 与 许 多 运 行 其 它 协 议 的 网 络 进 行 通 信 , 如 TCP/
IP、4.3BSD、NFS、UDP、SNMP、FTP等。VxWorks可通过网络允许任务
存取文件到其它系统中,并对任务进行远程调用。
虚拟内存(可选单元VxVMI)
VxVMI主要用于对指定内存区的保护,如内存块只读等,加强了系统的健壮性。
共享内存(可选单元VxMP)
VxMP主要用于多处理器上运行的任务之间的共享信号量、消息队列、内存块
的管理。
驻留目标工具
Tornado集成环境中,开发工具工作于主机侧。驻留目标外壳、模块加载和卸
载、符号表都可进行配置。
Wind基类
VxWorks系统提供对C++的支持,并构造了系统基类函数。
工具库
VxWorks系统向用户提供丰富的系统调用,包括中断处理、定时器、消息注册、
内存分配、字符串转换、线性和环形缓冲区管理,以及标准ANSI-C程序库。
性能优化
VxWorks系统通过运行定时器来记录任务对CPU的利用率,从而进行有效地调
整,合理安排任务的运行,给定适宜的任务属性。
目标代理
目标代理可使用户远程调试应用程序。
板级支持包
板级支持包提供硬件的初始化、中断建立、定时器、内存映象等。
VxWorks仿真器(VxSim)
可选产品VxWorks仿真器,能模拟VxWorks目标机的运行,用于应用系统的
分析。
3 VxWorks 操作系统内核
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- m2011721812013-04-09有这些可以下载的真好
yaya_2008
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