《嵌入式实时操作系统VxWorks介绍》PDF课件下载.pdf
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1、嵌入式培训专家 应用最广泛的嵌入式实时操作系统 VxWorks介绍 华清远见 日程 v VxWorks操作系统介绍 v为实时性需求而设计的操作系统 多任务和任务间通信 中断处理 内存管理 IO系统 v走进 VxWorks BSP 开发 v VxWorks最新技术 像 Windows中一样使用进程和动态连接库( VxWorks RTP) 对多核的支持( VxWorks SMP) v课程培训目标VxWorks操作系统介绍 嵌入式培训专家华清远见 VxWorks的应用 v网络设备 v工业自动化 v汽车 v航空航天 v国防工业 v消费电子华清远见 VxWorks的特点 v实时性 v稳定性 v可裁减性
2、v友好的开发调试环境 v广泛的运行环境支持华清远见 实时性 v 硬实时 有一个刚性的、不可改变的时间限制 它不允许任何超出时限的错误 v 软实时 时限是一个柔性灵活的,可以容忍偶然的超时错误 只能提供统计意义上的实时 v 非实时 对时间没有什么特定的要求 非实时 软实时 硬实时 计 算 机 仿 真 用 户 界 面 网 络 视 频 Cruise 控 制 电 信 飞 行 控 制 电 子 引 擎华清远见 对开发人员的要求华清远见 WorkBench 开发环境 Shell Browser Debugger Windview Project Editor Target Server WDB Agent
3、VxSim Simulator WTX WTX WTX WTX HOST DEVELOPMENT SYSTEM WDB Agent Application VxWorks WDB TARGET SYSTEM为实时性需求而设计的操作系统 嵌入式培训专家华清远见 进程和线程华清远见 多任务内核 v进行任务管理 任务是竞争系统资源的最小运行单元。任务可以使用 或等待 CPU、 I/O设 备及 内存 空 间等系统资源, 并独立 于其 它任务, 与 它 们 一 起并发 运行( 宏观 上 如此 )。 VxWorks内核使任务能 快速共享 系统的 绝大部分 资 源, 同 时有 独立 的上 下文来控 制个 别
4、线 程的 执 行 ; vVxWorks实时内核 Wind提供了基本的多任 务环境,系统内核根据某一调度策略让它 们交替运行。 v系统调度器 使用 任务 控制块 的 数 据 结构 (简记 为 TCB)来 管理任务调度 功能 。华清远见 基于优先级的抢占式调度华清远见 任务间通信手段 v任务 间通信手段 共享数据结构 、 共享 内存 ; 信 号量; 消息队列; 管 道; 信 号 事件与 Task网络 通信华清远见 VxWorks 中断处理 v硬 件中断处 理 是 实时系统设计的最 重要、 最 关键 的 问题 。 v为了 获得尽 可 能快 的 中断响应 时 间 , VxWorks的 中断处 理程 序
5、 运行 在特 定的 上下文中 (在所有 任 务 上下文之外 )。 因此 , 中断处 理 不会涉及 任 何 任务 上下文 的交 换 。 v ISR拥有专用堆栈 , 在 系统 初始 化时 分配 , 大小 由 INT_STACK_SIZE决 定。 v通过 内核工作 队列 (Kernel Work Queue),最 大 程 度 较小中断处 理 延 时。华清远见 中断和任务的优先级 v中断抢占 最 高优先级 的任务华清远见 intLock and taskLock v谨慎使用 v taskLock增加任务的抢占延时 v intLock增加中断延时 v intLock在锁中断的同时会锁任务切换 v尽量避免
6、使用 intLock lockLevel = intLock(); for(i=0;i10000000;i+) gDataCount+; taskDelay(10); intUnlock(lockLevel);华清远见 VxWorks的内存空间布局华清远见 内存分配管理 v memPartLib 和 memLib v malloc()和 free(); v其他 的内 存分配相关函数: void * calloc (nElems, size) Allocate zeroed memoryfor an array.; void * realloc (ptr, newSize) Resize an
7、allocated block. The block may be moved; int memFindMax( ) Returns the size of the largest free block in system memory;华清远见 虚拟内存管理 v采用页表 的 方式 管理内 存( vmBaseLib) v主要功能包括: 启 动时设 置 内核 模式 内存 空 间的上 下文 映射物 理 地址到虚拟地址 设 置 内存的 Cache属 性 设 置 内存的 保护属 性 内存 映射 的 Enable/Disable TLB的 Lock/Unlock 页大 小的 优化 v RTP的支持 进程
8、内存 空 间上 下文 的管理华清远见 VxWorks IO系统 v专门 为实时系统设计, 简单、 灵活 、高 效 v提供了 对 标 准 C库 中 basic和 buffered I/O的支 持 v VxWorks IO系统 在 把 控制 传递给 设备 驱 动 之 前 , 只做 最 简单 的基本 处 理,基本 上 只 是 把 用 户 IO请 求 路 由 到正确 的设备 驱 动程 序 入口 。 v驱 动实 现 相 当灵活 , 甚至 可 以完全绕 开 IO系 统 v驱 动程 序 可 以被 动 态 的 安装 和 卸载 v驱 动程 序 执 行 在 执 行 该 IO操作的任务的 上下 文中 ,可 以被 抢
9、占 。华清远见 VxWorks I/O 系统走进 VxWorks BSP 开发 嵌入式培训专家华清远见 BSP概念 v屏蔽 硬 件单 板差异 , 给 VxWorks提供 访 问 硬 件 的 接口 。 v BSP是 一系 列文件(函数) 的 集合 , 有 些 用来在 操作系统内核 启 动 前执 行硬 件初始 化 ,有 些被 操作系统调 用 v和 Bootrom概念 的 区别 Bootrom相当于 PC的 BIOS, Linux下 的 Bootloader. 从生 存 周期 上 看 , Bootrom完成引导后 不 再 存 在 , BSP 则 一 直生 存。 在 VxWorks下 , Bootro
10、m是 BSP的一个 应 用华清远见 BSP和 VxWorks华清远见 BSP功能 v上 电 或复位后 的 初始 化 CPU初始化 内存 控 制 器初始化 ,等等 v一 般 硬 件 的 初始 化 和配 置 串口 、 网口 、 硬盘 等等 通 过调 用 Device driver的接 口函数完成 , 也需 要 BSP执 行 参数 配 置 v BSP特 定硬 件 的支持 中断 控 制 器 时 钟 和定时 器 v提供操作系统的 配 置参 数 内存 参数 总 线 配 置 ( PCI/VME)华清远见 三种 VxWorks映像 vLoadable 通 过 Bootrom进行 引导 . vROM-based
11、 等 于 Bootrom和 VxWorks的 组合 . 分 为压缩 和 非压缩两种 vROM-Resident 相 比 ROM-based,只是 把 数据 段 load进 RAM 中 .华清远见 VxWorks_romCompress启动过程华清远见 BSP开发流程 v建立 开发环境, 得 到参考 BSP。 v准 备内核 启 动 之 前 的 初始 化 代码 。 v启 动 VxWorks内核,提供系统时 钟 和 中断 向量 的 安装 。 v启 用 WDB, 使用 WorkBench进行调试。 v完成具体 的硬 件 支持。VxWorks最新技术 像像 Windows Windows中一样使用进程和
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