vxworks嵌入式操作系统
嵌入式操作系统VxWorks简介

一.嵌入式操作系统VxWorks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。
良好的持续发展能力、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4月在火星表面登陆的火星探测器上也使用到了VxWorks。
WindRiver公司网址实时操作系统和分时操作系统的区别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。
VxWorks的特点•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。
•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。
嵌入式实时操作系统VxWorks入门

嵌入式实时操作系统VxWorks入门VxWorksVxWorks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),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4月在火星表面登陆的火星探测器上也使用到了VxWorks。
VxWorks原先对中国区禁止销售,自解禁以来,在我们的军事、通信、工业控制等领域得到了非常广泛的应用。
VxWorks的实时性体现在能于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。
因此,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。
本文将对这个操作系统进行一个入门级的、全面的介绍。
为力求展示其全貌,全文共分五章:(1)搭建VxWorks嵌入式开发环境;(2)简要介绍VxWorks的基本组成,内核的基本结构;(3)概述VxWorks板级支持包(BSP)的概念及VxWorks的启动过程;(4)介绍VxWorks设备驱动的架构及编写方法;(5)指明VxWorks应用开发的思路,任务调度及任务同步、中断与任务的同步机制。
以上各章中将贯穿着许多实例,由于本文定位于入门级教程,所以文中的实例都将十分简单。
下面我们进入第一章内容的讲解。
嵌入式系统的调试调试方法一般为通过PC(宿主机)上的集成开发环境交叉编译针对特定电路板(目标机)的程序,然后将程序通过目标板的JTAG、串口或网口等途径下载到目标板上运行。
因此,为了构造一个嵌入式系统的学习环境,拥有一块包含CPU、存储器及I/O 电路(构造计算机系统)的目标电路板往往是必要的。
虽然许多集成开发环境附带模拟软件,但仅限于指令集的模拟,均无法模拟物理的目标机硬件平台,因而在其上只能进行应用程序的象征性模拟开发。
基于嵌入式操作系统VxWorks的NAT网关研制

基于嵌入式操作系统VxWorks的NAT网关研制随着互联网的迅猛发展,越来越多的家庭和企业需要建立自己的局域网,并与互联网进行连接。
然而,由于IPv4地址的有限性,无法为每个设备分配一个独立的公网IP地址。
这就需要一种网络地址转换(Network Address Translation,NAT)技术,通过将局域网内部的私有IP地址转换为公网IP地址,实现局域网与互联网之间的通信。
为了满足市场需求,我公司决定研制一种基于嵌入式操作系统VxWorks的NAT网关。
VxWorks是一种高可靠性、实时性强的操作系统,非常适合用于嵌入式系统的开发。
我们充分利用VxWorks操作系统的特点,设计并实现了一款功能强大、性能稳定的NAT网关。
首先,我们采用了VxWorks操作系统的多任务处理能力,将NAT网关的各个功能模块分别运行在不同的任务中,实现了任务的并行处理。
这样可以提高网关的处理效率,保证数据的实时传输。
其次,我们采用了VxWorks操作系统的实时性特点,为NAT网关的关键任务设置了高优先级,确保关键任务能够及时得到处理。
这样可以提高网关的响应速度,保证数据的及时传输。
此外,为了提高NAT网关的可靠性,我们使用了VxWorks 操作系统的错误检测和恢复机制。
通过监控网关的运行状态,及时检测到错误并进行相应的处理,保证网关的稳定运行。
最后,我们还为NAT网关设计了友好的管理界面,方便用户进行配置和管理。
用户可以通过界面设置转换规则、查看转换记录等,实现对NAT网关的灵活控制。
经过实际测试,基于嵌入式操作系统VxWorks的NAT网关表现优秀。
它能够稳定地实现局域网与互联网之间的通信,保护局域网内部设备的安全性,提高网络的传输效率。
总之,基于嵌入式操作系统VxWorks的NAT网关是一种功能强大、性能稳定的解决方案。
它能够有效地解决IPv4地址不足的问题,为家庭和企业搭建安全可靠的网络环境提供了保障。
我们相信,随着互联网的进一步发展,基于VxWorks的NAT网关将会得到更广泛的应用。
VxWorks操作系统基础(适合初学者阅读)2024新版

系统库(System Library)
提供一系列操作系统服务,如文件操作、网络协议栈等。
驱动程序(Device Drivers)
与硬件设备交互,实现对硬件设备的控制和管理。
内核组成及作用
内核组成及作用
01
内核的主要作用包括
02 管理系统资源,如CPU、内存、I/O设备等 。
06
VxWorks文件系统操作指南
文件系统类型及特点介绍
RAM-based File System
基于RAM的文件系统,读写速度快,但数据在 关机后丢失。
TrueFFS
Wind River特有的闪存文件系统,提供磨损均 衡和掉电保护功能。
ABCD
DOS File System (dosFs)
兼容MS-DOS的文件系统,支持FAT12、FAT16 和FAT32格式。
01
VxWorks操作系统概述
VxWorks操作系统定义
VxWorks是一款由美国风河公司( Wind River)开发的嵌入式实时操 作系统(RTOS),专为需要实时响 应和高可靠性的应用而设计。
VxWorks提供了丰富的中间件和开发 工具,支持多种处理器架构和硬件平 台,广泛应用于航空、航天、通信、 医疗、工业自动化等领域。
在ISR中处理完中断事件后, 需要及时清除中断标志,避 免重复处理。
中断优先级设置和嵌套处理
01
VxWorks支持多级中断优先级,高优先级的中断可以打断低优先 级的中断处理。
02
中断优先级可以通过配置文件或动态调整进行设置,以满 足不同应用场景的需求。
03
在处理中断时,如果发生更高优先级的中断请求, VxWorks会自动保存当前中断的上下文信息,并跳转到更 高优先级的中断处理程序中。处理完成后,再恢复之前中 断的上下文信息并继续执行。这种机制称为中断嵌套处理 。
vxworks 使用案例

vxworks 使用案例VxWorks是一款实时操作系统(RTOS),广泛应用于嵌入式系统、工业控制、航空航天、军事等领域。
以下是一些VxWorks的典型使用案例:1. 嵌入式设备:VxWorks可用于各种嵌入式设备,如智能家居、无人驾驶汽车、工业机器人等。
在这些设备中,VxWorks可以提供实时性能、低功耗和紧凑的系统资源占用。
2. 航空航天:VxWorks在航空航天领域有着广泛应用,如飞行控制系统、卫星通信系统、航空电子设备等。
在这些系统中,VxWorks需要具备高可靠性、实时性和强大的内存管理能力。
3. 军事系统:VxWorks在军事领域也有广泛应用,如导弹控制系统、雷达系统、指挥控制系统等。
在这些系统中,VxWorks需要满足严格的性能、安全性和可靠性要求。
4. 工业控制:VxWorks可用于各种工业控制系统,如生产线自动化、智能仪表、传感器等。
在这些系统中,VxWorks可以提供实时性能、稳定性和易于扩展的特性。
5. 医疗设备:VxWorks在医疗设备中有广泛应用,如超声波设备、心电监测设备、手术机器人等。
在这些设备中,VxWorks需要具备高可靠性、实时性和良好的兼容性。
6. 通信设备:VxWorks可用于通信设备,如交换机、路由器、基站的控制系统等。
在这些设备中,VxWorks需要提供高性能、低功耗和稳定的系统运行。
7. 汽车电子:VxWorks在汽车电子领域也有广泛应用,如发动机控制系统、刹车控制系统、车载信息娱乐系统等。
在这些系统中,VxWorks 需要满足功能安全、实时性和低功耗的要求。
总之,VxWorks作为一款实时操作系统,在众多领域发挥着重要作用。
其高性能、实时性、可靠性和易用性使得它成为许多嵌入式系统和实时控制应用的首选操作系统。
VxWorks操作系统简介

VxWorks操作系统简介VxWorks操作系统简介VxWorks操作系统是一种广泛应用于嵌入式系统开发的实时操作系统。
本文将详细介绍VxWorks操作系统的架构、特性、应用领域以及相关的法律名词注释。
一、VxWorks操作系统架构VxWorks操作系统采用分层架构,包括内核层、中间层以及外围应用层。
具体架构如下:⒈内核层:提供底层的操作系统服务,包括任务管理、内存管理、中断处理、设备驱动等。
内核层使用高度模块化的设计,可以根据需求选择性地加载不同的内核服务。
⒉中间层:提供更高层次的功能,如文件系统、网络协议栈、图形用户界面等。
中间层通过对内核接口的封装,提供更便捷的应用开发接口。
⒊外围应用层:包括用户应用程序和系统管理工具。
用户应用程序可以基于VxWorks操作系统的开发环境进行开发,并且通过内核和中间层提供的接口与系统进行交互。
二、VxWorks操作系统特性VxWorks操作系统有以下特点:⒈实时性:VxWorks操作系统被广泛应用于实时系统开发,具有快速响应、低延迟和可预测性等特性。
它使用了优化的调度算法和中断处理机制,确保系统对实时任务的及时响应。
⒉可靠性:VxWorks操作系统采用了可靠性设计和故障恢复机制,例如内存保护、任务隔离和异常处理等。
这些机制可最大限度地减少系统崩溃和错误的影响。
⒊可扩展性:VxWorks操作系统具有高度可扩展性,可以根据应用的需要进行灵活配置。
开发人员可以根据系统需求选择性地加载所需的内核服务和中间层模块,以达到最佳性能和资源利用。
⒋安全性:VxWorks操作系统提供了多层次的安全机制,包括权限控制、数据加密和访问控制等。
这些机制可以在网络和物理环境中保护系统不受未经授权的访问和攻击。
三、VxWorks操作系统的应用领域VxWorks操作系统在各行各业都有广泛的应用,特别适用于对实时性和可靠性要求较高的领域。
以下是一些典型的应用领域:⒈工业自动化:VxWorks操作系统被广泛用于控制系统和工业领域,如汽车制造、航空航天和机械制造等。
最新整理嵌入式实时操作系统VxWorks.ppt

VxWorks体系结构框图
板级支持包:Board Support Package
板级支持包对各种板子的硬件功能提供了统一的
软件接口,包括
硬件初始化
TCP/IP协议栈和
IVI//OOxW系 系UP文V这能oIV统统ONr/xOk件些够xSWI,sWX系Idrr将t提X系设灵a网管RS键显磁并otao标包o1pwr统C标A整s供1rk统备活e络道盘示盘口FkFS准括FsFM准ss个提支中了sIs:都的s驱驱驱驱驱驱包:驱::的盘、的盘供持,一使在动动动动动动每括与动原一缓驱T实V异作适的普个r用设: : , : , ,个以M,生u种冲动x用步为用 文 通e快W中 硬 局 内一 备S用 用 用 用 用 用B下用文F与I:高 包中 看 消 内 字 线 链 和-/库IoS一于 件 数F速断 件 域 存DO个 驱/于 于 于 于 于 于驱于件rRPO用性 括S断 门 息 存 符 缓 表 AkO个实 系 据灵包的 时 和 分T、标 动网 任xxIPs动采 任 进 中 看 内NS系S于能 :D处 狗 登 分 扫 冲 管提188CC文时 统 文活括产 钟 总 配S兼C1准 程络 务66程E用 务 程 断 门 存统风常的S理 计 录 配 描 和 理I供操V键d/件系 包 件的一生 和 线 等容I接序AC通 间序R基 间 间 处 狗 管格G设驻实、 时 、 、 、 环了作盘T标o,统 括 、、个和 计 内 等的口上A信 通:于 同 通 理 理Am备的内时器 缓一系,准文允应 : 外与R处 时 存设文,移F, 信优 步 信 机目存操、 冲个统Os仅本许用 部A备理 器 的件从植支先 机 机 制M标的作管实兼N存显根的 设,管 地系而持启级 制 制S机文系理用容在示据快 备I仅理 址统使多动的件统C、例的于,偏速 都存映得兼种或、核程文x仅移文 统在射文容8网其可心扩件6存读件一于件的卡B他抢:展系S在写系作x系启占PW8集统于磁统为6统动的iB,n网x盘文dS机多8包P络6的件制任B括驱一处S务P动部理调分度
嵌入式操作系统VxWorks和Linux对比

较之Vxworks系统因为我先前的工作主要是基于Vxworks的,所以在此对Linux系统和Vxworks系统做一个简单的比较,这个比较并非完全技术层面,而我对于Linux的了解也仅仅是“刚刚上路”,所以就是代表我的一家之言,仅供参考。
Linux和Vxworks相比,技术上有两个比较吸引人的特点,第一是内存管理,使得用户进程之间地址空间独立,从而可以避免应用程序漏洞导致系统崩溃的问题,而在基于Vxworks的系统中,内存操作相关问题,在系统致命问题中占有很高的比例。
第二是应用程序动态执行,这极大的提升系统扩展性能,减小现网运行设备的升级维护压力,电信级设备中,这应该是一项重要的性能指标。
当然,理论上Vxworks系统也能实现。
下面的表格是两者的综合比较。
linux:linux其实我没有什么资格来说,因为以前一直是在使用之中,没有研究过他的内核,不过最近打算看看内核部分。
linux不是一个实是的操作系统,首先我们要搞清楚这一点。
它的中断出发的时候是放如到一个管理结构中去,然后由仲裁机构去判断让谁先处理。
所以在处理中存在一个处理的延时。
在对反应时间有严格要求的场合,linux是不能够胜任的。
linux 的好处是代码公开,你可以去学习,研究,改进它。
这个比windows 要好的多。
对驱动的支持也比较好,显示那部分用x11就可以了。
vxworks:vxworks 是这几种操作系统中最贵的一个,好象要20万左右的吧,具体不知道也没有买过,源码不公开,主要用于商业领域和科研领域。
飞到火星去的探测器上安装的就是这个系统。
实时性好。
linux,vxworks,wince均是可以用于嵌入式领域的操作系统,其功能跟PC上的windows xp之类的作用类似,均是为了方便管理硬件和软件而使用的。
而ARM,是一家公司的名称,也是一大类型微控制器/微处理器的统称(均是以ARM公司提供的CPU核为基础开发)。
在ARM之外,还有MIPS,PowerPC等几种类型的CPU用在嵌入式领域,你可以把它们看作是PC平台的CPU,只是它们的使用领域不是桌面电脑而已,并集成了很多功能模块。
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Code Reentrancy Solutions
Dynamic Stack Variables Guarded Global and Static Variables Task Variables
Dynamic Stack Variables
Guarded Global and Static Variables
Shared Data Structure Mutual Exclusion Semaphores Message Queues Pipes Network Intertask Communication Signals
Shared Data Structures
Global variables Linear buffers Ring buffers Linked lists Pointers
Signal
Signals asynchronously alter the control flow of a task. Any task or ISR can raise a signal for a particular task. The task being signaled immediately suspends its current thread of execution and executes the task-specified signal handler routine.
Sockets
In VxWorks, the basis of intertask communication across the network is sockets. VxWorks supports the Internet protocols TCP and UDP. TCP provides reliable, guaranteed, two-way transmission of data with stream sockets. UDP provides a simple but less robust form of communication.
RPC
Remote Procedure Calls (RPC) is a facility that allows a process on a machine to call a procedure that is executed by another process on either the same machine or a remote machine.
If the task explicitly blocks or suspends, the scheduler selects the next highest-priority eligible task to execute.
When the preemption-locked task unblocks and begins running again, preemption is again disabled. The taskLock() prevent task context switching, but do not lock out interrupt handling.
Message Queues
Wind Message Queue Control
Message Queue Example
Message Queue Example
Message Queue Example
Message Queues
Pipes
Pipes provide an alternative interface to the message queue facility that goes through the VxWorks I/O se Queue
Message queues allow a variable number of messages, each of variable length, to be queued. Tasks and ISRs can send messages to a message queue, and tasks can receive message form a message queue.
Task Hook Routines
Shared Code and Reentrancy
A single copy of code executed by multiple tasks is called shared code. A subroutine is reentrant if a single copy of the routine can be called from several task contexts simultaneously without conflict. Modify global or static variables.
Preemptive locks
Less restrictive form of mutual exclusion. No other task is allowed to preemptive the current executing task, ISR are able to execute. Tasks of higher priority are unable to execute until the locking task leaves the critical region.
Providing a mutual-exclusion mechanism to prohibit tasks from simultaneously executing critical sections of code.
Task Variables
Intertask Communication
Task Control Routine
Task
taskSpawn Task Name and ID Routines Task Information Routines Task Deleting Routines Task Control Routines Task Hook Routines
Semaphores
Highly optimized and provide the fastest intertask communication mechanism in VxWorks. Three types of Wind semaphores: - Binary - Mutual exclusion - Counting
Task Scheduler Control Routines
Task
Task Lock When a task disables the scheduler by calling taskLock(), no priority-based preemption can take place while that task is running.
Binary Semaphore - Synchronization
Binary Semaphore - Synchronization
Mutual Semaphore - Recursive Resource Access
Mutual Semaphore - Recursive Resource Access
Signal
Signals asynchronously alter the control flow of a task. Any task or ISR can raise a signal for a particular task. The task being signaled immediately suspends its current thread of execution and executes the task-specified signal handler routine.
Semaphore Control Routines
Binary Semaphore
Binary Semaphore
Binary Semaphore - Mutual Exclusion
Binary Semaphore - Mutual Exclusion
Binary Semaphore - Synchronization
Task Spawn
Task Name and ID Routines
Task Information Routines
Task Information Routines
Task Deleting Routines
Task Deleting Routines
Task Control Routines
嵌入式软件VxWorks编程介绍
邹昕光 哈尔滨工业大学自动化测控所 联系电话:86413531 - 609 E-mail: xgzou@
Agenda
Task Intertask communication ISR
Task
Each task has its own context, which is the CPU environment and system resources that the task sees each time it is scheduled to run by the kernel.