基于VXWORKS的嵌入式开发设计课件

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嵌入式实时操作系统VXWORKS6.6集成环境使用指导(PPT 58张)

四、工程和工程结构
• 所有独立的工程内部都包含和其他任一工程无关的模块，在系统开始是都是单个的和没有经过组织的。所以使用者可以在 workbench下通过工程之间的依赖关系和编译命令整体组织各个工程。 • 通过workbench可以很方便的组织各工程，但是有的工程不能作为某个工程的子工程或者是同种类型的工程，这样的关联是不允许的。
一、创建一个例子工程并运行程序
1.创建一个例子工程 a.选择 File > New > Wind River Workbench Project。会出现 New Wind River Workbench Project 对话框。 b.从Target operating system 下拉选择菜单选择 Wind River VxWorks 6.x ，点击 Next。 c.从 Build type 下拉选择菜单选择 Downloadable Kernel Module 点击Click Next 。 d.在Project Name区域,输入ball 。在本指导说明中都保持 Create project in workspace 选项，点击 Finish 。一个名称为“ ball ” 的工程出现在workbench的工程窗口。
三、创建一个新工程（Projects）
• 点击工具按钮或者选择 File>New>Wind River Workbench Project 创建一个之前配置好的工程，或者是创建一个特殊类型的工程；也可以选择File > New > Example 打开一个例子工程。 1.工程创建之后的修改在相应工程的" project properties"界面进行修改。 2.工程的结构设置选中Project References > Add as Project Reference,在弹出的菜单里就可以设定个工程之间的结构关系。 3.工程与应用程序（Application Code）工程以一种或几种类型管理应用程序文件。可以将一个与 Workbench兼容的工程整个加入，也可以添加新的或者已经存在的源程序文件。选择 File > Import 打开“Import File ”。

精品课件-基于VxWorks嵌入式系统的数据通信-第4章

第4章嵌入式系统开发基础
4.1.1 嵌入式系统的定义虽然嵌入式系统已经在人们的实际生活中得到了越来越广
泛的应用，但是究竟什么是嵌入式系统，这个基本问题的确切定义仍然处于争议中。
嵌入式系统是嵌入到对象体系中的专用计算机系统， IEEE(国际电气和电子工程师协会)对嵌入式系统的定义为：嵌入式系统是用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置(原文为：Devices used to control，monitor，or assist the operation of equipment machinery or plants)。可以看出，此定义是从应用上考虑的，嵌入式系统是软件和硬件的综合体，可以涵盖机电等附属装置。
第4章嵌入式系统开发基础
2．第二个阶段以嵌入式CPU为基础、以简单操作系统为核心的嵌入式系统，其主要特点是：CPU种类繁多，通用性比较弱，系统开销小，效率高；操作系统达到了一定的兼容性和可扩展性；应用软件较为专业化，但用户界面不够友好。 3．第三个阶段以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统，其主要特点是：嵌入式操作系统能运行于各种不同类型的微处理器上，兼容性好；操作系统内核小、效率高，并且具有高度的模块化和扩展性；具备文件和目录管理、多任务、网络支持、图形窗口以及用户界面等功能；具有大量的应用程序接口，应用程序开发变得更为简单，嵌入式应用软件也更加丰富。
与通用计算机系统相比，嵌入式系统具有以下特点。
第4章嵌入式系统开发基础
1. 专用性嵌入式系统采用专用的嵌入式处理器和功能算法。嵌入式系统与通用型的计算机系统的一个重要的不同点就是嵌入式系统大多为特定用户群设计，面向用户和具体应用，因此它总是被设计为完成某一特定任务，而且一旦设计完成就不再改变。嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也和具体产品同步进行，因此嵌入式系统进入市场后，具有较长的生命周期。 2. 多样性嵌入式系统的应用多种多样，已经广泛地应用到社会的各个领域，如数据通信、信息家电、航天工业和智能终端等。嵌入式设备的类型也日趋多样化，有多种处理器和外围设备的支持，以满足各种各样的需求。

vxworks基础培训课件

Vxworks嵌入式编程基础
学习交流PPT
1
实时嵌入式系统
• 嵌入式系统：
• 由CPU控制，即自带CPU • 相对于常见的pc而言，不对用户提供开发环境，用户与系统交互的唯一接
口就是系统提供给用户的应用； • 提供功能通常带有针对性，大多为专用系统; • 手机，医疗设备，微波炉，mp3……
• 实时嵌入式系统：
• 后者顾名思义，应用模块可以以静态链接的方式编译至VxWorks镜像工程中，还可以在VxWorks运行之后，通过网络将将应用模块（.out格式）下载到目标板，并与VxWorks镜像进行链接。在单独对某个模块进行调试时，我们常常会用到这种动态链接的方法。
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8
VxSim的HelloWorld（一）
号量、消息队列、内存分配、看门狗计时器、堆栈使用情况、目标 CPU使用率、对象模块结构和符号表以及每个任务的详细信息。
• WindShell:
• 提供从宿主机到目标机之间的一个命令 shell。 • 允许用户调用内存中的应用程序模块或是 VxWorks模块中的任何例程。
• WindView:
• 非常出色的系统可视诊断和分析工具。可非常容易地观察各任务，中断程序之间的相互作用。
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9
VxSim的HelloWorld（二）
• 选择 A BSP（板级支持包）在下拉菜单中选择simpc
• 打开文件usrAppInit.c（它的函数usrAppInit是应用的入口点），添加Hello World打印语句，保存文件。
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10
VxSim的HelloWorld（三）
• 交叉编译：在某一体系结构的宿主机上为另一体系结构的目标板编译可运行的目标代码。即编译与运行不在同一地方。

精品课件-基于VxWorks嵌入式系统的数据通信-第5章

第5章嵌入式微处理器
5.1 嵌入式硬件系统基本架构嵌入式系统的硬件可分为核心微处理器、各种存储设备、电源管理模块以及外设与扩展。图5.1所示为一个典型的嵌入式硬件系统的组成。
第5章嵌入式微处理器
图5.1 嵌入式硬件系统的组成
第5章嵌入式微处理器
1. 嵌入式微处理器嵌入式微处理器是各种面向用户、面向产品、面向应用的嵌入式系统的核心部件，是控制系统运行的硬件单元。嵌入式微处理器种类非常繁多，从4位、8位、16位到32位、64位都有；内存寻址空间也从几千字节(KB)发展到吉字节(GB)以上；处理速度从几兆赫兹(MHz)到吉赫兹(GHz)以上；芯片引脚数目从几十上升到几百。嵌入式微处理器一般有以下几个特点： (1) 体积小、集成度高、价格较低。这一特点与嵌入式系统的有限空间约束和较低的成本价格需求相适应。 (2) 对实时多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核的执行时间减少到最低限度。
第5章嵌入式微处理器
基于以上的不合理性，美国加州大学伯克利分校在1979年提出了RISC的概念。RISC并非只是简单地减少指令，而是把着眼点放在了如何使计算机的结构更加简单合理地提高运算速度上。 RISC结构的特点包括：优先选取使用频率最高的简单指令，避免复杂指令；简易的译码指令格式；将指令长度固定，指令格式和寻址方式种类减少；在单周期内完成指令等。
1. 微处理器体系结构 1) 冯·诺依曼体系结构计算机系统一般由中央处理器(CPU)、存储器系统和输入/ 输出设备组成。存储器系统负责存储全部数据和指令，并可以根据所给的地址对其进行读/写操作。如图5.2(a)所示，数据和指令存在同一存储器中的计算机称为冯·诺依曼结构计算机。 CPU有若干个可以存放内部使用值的内部寄存器，其中典型的寄存器是程序计数器(PC)。CPU根据PC中的内容从存储器中取出指令，然后对指令进行译码、执行。

精品课件-基于VxWorks嵌入式系统的数据通信-第8章

第8章 VxWorks BSP基础及其开发过程
图8.4为基于VxWorks操作系统的系统运行时的结构，说明了BSP在系统中的位置。从图中可以看出，BSP向上层提供的接口有：
① 与Wind的接口。 ② 与VxWorks系统组件的接口。 ③ 与应用程序的接口(可以提供，但一般情况下不提倡使用)。 (3) 在VxWorks系统中，集成了与硬件相关(Hardwaredependent)的软件和部分硬件无关(Hardware-independent)的软件。
编写的启动代码和部分设备驱动程序的集合，是介于主板硬件和操作系统之间的一层，应该说是属于操作系统的一部分，主要目的是为了支持操作系统，使之能够更好地运行于硬件主板上。它来源于嵌入式操作系统与硬件无关的设计思想，操作系统被设计为运行在虚拟的硬件平台上。对于具体的硬件平台，与硬件相关的代码都被封装在BSP中，由BSP向上提供虚拟的硬件平台，BSP 与操作系统通过定义好的接口进行交互。
从图中可以发现BSP不是一个设备驱动程序，因为设备驱动程序能够访问硬件设备(例如网络设备驱动程序、SCSI设备驱动程序)，同时相同类型设备的驱动程序，可以不做修改从一个目标环境中移植到另一个目标环境中(例如网卡驱动程序)；而BSP 则是只能运行在指定设备的硬件环境中。
第8章 VxWorks BSP基础及其开发过程
括起来，主要有下面几个要点。 1. 目标机硬件环境的初始化 VxWorks的引导顺序具体过程将随着处理器和硬件环境的变
化而变化，目标机通用初始化的必要条件是： (1) 在存储器里的特殊地址处提供一段代码，当复位或加
电目标机时处理器将立即执行这段代码。 (2) 设置处理器为某个具体的状态。 (3) 初始化存储器并对存储器进行编址。 (4) 关闭中断。 (5) 将控制权移交给附加的引导代码。

基于VXWORKS的嵌入式开发技术

一切就绪，只差CPU 处于睡眠状态，延迟一段时间
等待某种资源
被中断，用于调试
2012-7-2
27
实时操作系统
2012-7-2
7
与非实时操作系统的区别
基于优先级抢占的调度高效、快小，可配置
2012-7-2
8
实时操作系统中的概念
多任务调度优先权时间片通信和同步资源共享事件互斥信号量邮箱
2012-7-2
9
多任务
目的：优化系统资源（CPU 时间、内存、磁盘、驱动器...）的使用多任务 OS 允许多个任务并发和独立地在系统上运行实现独占和共享系统资源根据所需的输入/输出资源，控制任务执行任务（Task）、Process、Thread
系统错误处理硬件事件管理设备驱动器最短用户任务最长注释唯一重要的优先权是任务之间的相对优先权
2012-7-2
14
通信和同步
任务互操作，以便合作完成公共活动目的
管理任务间共享的系统资源，避免系统死锁
2012-7-2
15
资源共享
资源可以是
软件或硬件局部（仅在一个任务内使用）或公用能共享的资源有最大的进入能力
2012-7-2
3
实时系统
时间约束是相对的关键因素：系统对外部激励的响应时间
软件领工程科学事物诊断信号物理进程飞行器遥测域测试处理测量仿真仿真计算时间 1s 100ms 10ms 1ms 100s 50s 10s 1s 实时医疗应飞行导弹工业地震网络财务用系统处理测试自动化分析控制仿真仿真开发分析
2012-7-2 4
计算机系统的组成

精品课件-基于VxWorks嵌入式系统的数据通信-第2章

RTS/CTS请求应答联络信号用于半双工Modem系统中发送和接收方式之间的切换。在全双工系统中作发送方式和接收方式之间的切换时，因为是全双工系统中配置了双向通道，故不需要RTS/CTS联络信号，应使其变高。
第2章串行通信技术
数据载波检出(Data Carrier Detection，DCD)：用来表示 DCE已接通通信链路，告知DTE准备接收数据。当本地的Modem收到由通信链路另一端(远地)的Modem送来的载波信号时，使DCD 信号有效，通知终端准备接收，并且由Modem将接收下来的载波信号解调成数字数据后，沿接收数据线RXD送到终端，此线也叫做接收线路信号检出。
第2章串行通信技术
2.1.2 RS-232的连接器由于RS-232并未定义连接器的物理特性，因此，出现了DB-
出
入
入
出
入
出
出
入
出
入
第2章串行通信技术
RS-232定义了25条线：4条数据线、11条控制线、3条定时线、7条备用和未定义线，其中常用的只有9根，它们是：
1) 联络控制信号线数据装置准备好(Data Set Ready，DSR)：有效时(ON)状态，表明Modem处于可以使用的状态。数据终端准备好(Data Terminal Ready，DTR)：有效时(ON) 状态，表明数据终端可以使用。这两个信号有时连到电源上，一上电就立即有效。设备状态信号有效，只表示设备本身可用，并不说明通信链路可以开始进行通信了，能否开始通信要由下面的控制信号决定。
在微机系统中有7种适用方式，表2.4给出了RS-232接口在异步通信方式下的几种标准配置。
第2章串行通信技术
表2.4 RS-232接口在异步通信方式下的几种标准配置

精品课件-基于VxWorks嵌入式系统的数据通信-第1章

第1章数据通信基础
图1.1 连接关系 (a) 全连接的结构；(b) 总线结构
第1章数据通信基础
全连接的结构所需连接线数M为
M
p
C
2 N
pN(N 1) 2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
采用总线结构时，只需连接线数Z为
Z pN p p(N 1)
(1-1) (1-2)
因此，当模块数N较多时，总线结构的连接线数量约为全连接结构的一半。对于外部总线，由于传输距离远，因此可以节省大量的连接线费用。
总而言之，总线的主要功能是通过这些公用的信号线将计算机内部各种模块之间或计算机与各种外部设备之间连接成一个整体，便于相互之间的信息交换。
第1章数据通信基础
1.1.2 通信总线的特点 1. 通信总线的特点通信总线技术在系统设计、生产、使用和维护等方面具有
下列特点。 1) 标准化采用总线可实现标准化。每种总线都规定了标准，即总线
第1章数据通信基础
4. MIL-STD-1553B总线的特点 (1) 冗余容错能力。由于其固有的双通道设计，MIL-STD1553B总线通过在两个通道间自动切换来获得冗余容错能力，提高可靠性。通道的自动切换可以用软件实现。 (2) 支持“哑”节点和“智能”节点。MIL-STD-1553B总线支持非智能的远程终端。这种远程终端提供与传感器和激励器的连接接口，十分适合智能中央处理模块和分布式从属设备的连接。 (3) 高水平的电器保障性能。由于采用了电气屏蔽和总线耦合方式，每个节点都能够安全地与网络隔离，减少了潜在的损坏计算机等设备的可能性。
第1章数据通信基础
(6) CAN总线通信接口集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余校验、优先级判别等。其通信线少，通信介质可为双绞线、同轴电缆或光缆，现场布线和安装简单，易于维护，经济性好。

精品课件-基于VxWorks嵌入式系统的数据通信-第3章

第3章机载数据总线
表3.5 源、目标标识符
位号
10
9
0
0
0
1
1
0
1
1
装置序号
填充或用作序号“4” 1 2 3
第3章机载数据总线
3) 设备标识码(ID) 有些设备带有多个子设备，设备标识码(16位)指出子设备的名称，例如信息标识符为015的风速有3种来源：ID为02表示飞行管理计算机，ID为04表示惯性系统，ID为05表示姿态和航向参考系统。 ID不在数据字格式中体现。它和信息标识符的具体含义及对应关系，在总线标准中由专门的参数表给予说明。 4) 数据段 (1) BNR数据和BCD数据。对于BNR和BCD数据，每个信息可以根据系统要求采用两种数字语言编码的一种，也可以同时采用两种数字语言编码。两种数字语言编码的信息，对每一种都必须分配各自的标号。
(5) 同步方式：传输的基本单位是字，每个字由32位组成。位同步信息是在双极归零码信号波形中携带着，字同步是以传输周期间至少4位的零电平时间间隔为基准，紧跟该字间隔后要发送的第一位的起点即为新字的起点。
第3章机载数据总线
3. 电气特性发送设备与接收设备采用双绞屏蔽线传输信息，通过一对双绞线反相传输，具有很强的抗干扰能力。传输介质固有的完整性保证几乎没有信息漏失。双绞屏蔽线要求在屏蔽线两端及所有中断处接地，屏蔽层与靠近机架插座的飞机地线连接，以保证可靠接地。对于信号的发送电路和接收电路电平均有一定的要求。发送器开路时，在发送器输出端应给出规定范围内的输出信号电平，如表3.1所示(发送器对地处于平衡状态)。在接收器输入端出现的差动电压，取决于传输线的长度、支线配置以及传输总线所带接收器负载的个数。在没有噪声的情况下，接收器输入端的正常电压范围如表3.2所示。

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（5）Project Facility
（6）WindView
（7）Simulator
四、单盘软件主要应用举例
MCU的初始化流程
将以下划分的各个功能模块依次添加到UserAppInit（）函数中以完成各单盘的上电初始化过程，在各个功能模块中按照单盘的具体情况填写相应程序段。
如果需要其他特殊功能模块可以在适当的位置自行添加。
（3）多种技术的结合体
计算机技术、半导体技术以及电子技术和各行业的具体应用紧密结合在一起的系统。
（4）软硬件紧密的相互依赖性
专用性决定了设计目标是单一的，硬件和软件的依赖性强，用利于版权的保护。
（5）系统对用户透明
用户使用只是按照预定方式使用，不需要用户编程和修改。
（6）大多具有实时性
如工业仪表、控制装置、数控系统、信息家电等。
（7）系统资源有限
速度和存储容量以及扩展接口有限。
（8）多为分布式系统
更易于保证硬实时要求、更便宜和更易于实现。
2、嵌入式软件的特点
（1）多具有实时性
指操作系统内核采用了一种算法，使tc(context swich)和ts(system call)尽可能小、尽可能是常量和可确定。所谓可确定是指tc和ts有一个上限，而不是一个统计的结果，即不会出现峰值，不会随系统任务的增多而增多。
ULONG i, count;
USHORT SubNet_ID, E_From_Tsn1, E_To_Tsn1, W_From_Tsn1, W_To_Tsn1,
E_From_Tsn2, E_To_Tsn2, W_From_Tsn2, W_To_Tsn2, E_S_B_Tsn, E_P_B_Tsn, W_S_B_Tsn, W_P_B_Tsn;
UCHAR Mode;
} SetLogicSubnetReqStruct;
void Oam_SetLogicSubnet_Req(UCHAR* pMsg)
{
DatagramHead *pDatagramHead;
UCHAR *pData;
SetLogicSubnetReqStruct *pSetLogicSubnetReq;
UCHAR SelfID, Num, E_ID, W_ID, Delay, Mode;
UCHAR Wtr;
……
Wtr = pSetLogicSubnetReq->Wtr;
……
}
ⅱ
STATUS sysCpmEnetAddrGet(int unit,UINT8 *addr)
{
char *buff = NULL;
1、需求分析
2、设计思路
（1）概要设计
（2）详细设计
（3）详细写出测试项目（包括测试类别、测试过程、测试预测结果）
3、编码
（1）各芯片代码模块化，有利于移植
（2）需要注意一些小问题（如边界条件、ห้องสมุดไป่ตู้存越界访问、空指针等）
ⅰ
typedef struct
{
……
USHORT Wtr;
UCHAR Delay;
（2）有并发处理能力
能并发处理各个事件驱动，采用多任务运行机制。
（3）具有快速启动、出错处理和自动复位能力
能从只读存储器中快速启动，具有高容错机制，在系统出现死机前自动重启。
（4）应用软件和操作系统一体化设计
硬件和软件一起设计，以解决特定的问题，不同的系统有不同的配置。
（5）交叉开发环境
二、嵌入式系统软件开发流程
一、嵌入式系统简介
1、嵌入式系统的基本特征
（1）专用的嵌入式CPU
该CPU具有高效率、低功耗、体积小和集成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部完成，有利于嵌入式系统设计趋于小型化，移动能力增强，与网络耦合紧密。
（2）专用性和算法的唯一性
设计成完成某一特定任务，和相应具体任务有机结合在一起，具有较长的生命周期。
2、满足应用对时间的响应要求
3、多任务内核（实时调度、任务间通信、互斥访问）
4、标准库文件
5、可抢占式调度、快速、系统小而且可配置
6、所有任务工作在同一个地址空间内，所有任务运行在特定优先级模式
7、VxWorks开发环境Tornado
（1）Launch
（2）WindSh
（3）CrossWind
（4）Browser
#ifdef INCLUDE_NVRAM
getCpmMacAddr(buff, MAX_ADR_SIZE);
……
}
4、测试
（1）单元测试（在单机上测试）
（2）联调（主要测试接口）
（3）系统调试（测试功能）
三、VxWorks嵌入式实时操作系统
1、BSP(Board Support Package)的概念