VxWorks下的任務監(jiān)控方法及應用

1 VxWorks交叉開發(fā)模式
在VxWorks下應用軟件開發(fā)時采用交叉開發(fā)模式，宿主機通常是普通的PC機，目標機就是應用程序真實的運行的硬件平臺；集成開發(fā)環(huán)境Tornado位于宿主機，用戶通過Tornado開發(fā)環(huán)境完成代碼編寫、編譯、鏈接，宿主機與目標機通過分別位于其上的Target Server和Target Agent實現(xiàn)信息交互，物理連接往往是串口或者網絡，在開發(fā)調試過程中，用戶將編譯鏈接后的目標代碼通過Target Server加載到目標機上運行，可以通過Tornado下的Shell、Debugger、Browser以及Windview等工具監(jiān)控目標機上應用程序任務的運行情況，應用程序使用printf語句打印的調試信息回送到宿主機，借助打印信息和Tornado提供的各種調試工具，開發(fā)者可以監(jiān)控任務的運行情況，當某個任務出錯時，可以通過各種輸出信息分析問題原因。
但是一旦完成開發(fā)投入實際試驗使用， 由于實際使用環(huán)境和當初的開發(fā)調試環(huán)境有較大的區(qū)別，難免會出現(xiàn)各種異常情況，比較常見的異常就是任務掛起，在這種情況下開發(fā)者往往無法像在地面調試時那樣可以外接調試電纜捕獲異常信息， 以確定發(fā)生異常的任務，也無法捕獲開發(fā)者在開發(fā)過程中的輔助打印信息，這種情況在戰(zhàn)斗機機載軟件尤為常見?；?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/VxWorks">VxWorks的應用軟件大多采用多任務方式，無法像以前沒有操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)那樣，通過硬件看門狗電路，在軟件運行出錯時自動重啟恢復軟件運行，一個任務出錯往往并不會引起操作系統(tǒng)重啟，用戶通過上層很難判斷應用軟件運行是否正常。因此需要建立軟件看門狗機制，監(jiān)控任務運行情況，在出現(xiàn)異常時記錄必要的異常信息，自動重啟設備。同時，需像開發(fā)階段那樣記錄輸出信息，以輔助分析異常原因。

2 系統(tǒng)輸出信息捕獲
在VxWorks下系統(tǒng)輸出信息包括：標準輸出(STD_OUT，文件描述為1)和標準錯誤輸出(STD_ERR，文件描述為2)。使用printf、IogMsg語句等輸出的信息，以及用戶和操作系統(tǒng)其他的打印輸出信息均通過STD_OUT輸出，而STD_ERR則是在系統(tǒng)出錯時使用，例如：
data access
Exception current instruction address：0x00072054
Machine Status Register：0x0000b030
Data Access Register：0xeeeeeef2
Condition Register：0x22000040
Data storage interrupt Register：0x0000b030
Task：0x1c9e50 RadarProc
上面的打印信息是任務“RadarProc”出錯時操作系統(tǒng)輸出的錯誤信息，通過STD_ERR文件描述符輸出的。
STD_OUT和STD_ERR可以分別輸出，但是通常情況下它們均定向到控制臺(consoleFd)，即在交叉開發(fā)模式下通過目標機Target Agent和宿主機的Target Server輸出到串口或者網絡。在VxWorks下操作系統(tǒng)提供ioGIobalStdSet接口函數(shù)支持輸出重定向，函數(shù)原型：
void ioGIobaIStdSet(int stdFd,int newFd)
其中stdFd為STD_OUT(1)或者STD_ERR(2)，newFd為重定向的文件描述符。利用這個函數(shù)就可以實現(xiàn)系統(tǒng)輸出信息的捕獲，具體方法如下：
FILE* printf_stream = fopen(/ide0/log.txt,a+ )：
ioGlobalStdSet(STD_OUT,fileno(printf_stream))；
ioGlobalStdSet(STD_ERR,fileno(printf_stream))；
在上面的代碼中，在設備/ide0(電子盤)上打開名為log.txt的文件，打開方式為追加式，將STD_OUT和STD_ERR重定向到printf_stream 指向的文件。需要注意的是，不能像平常那樣關閉printf_stream 文件指針，這樣就可以將系統(tǒng)的所有輸出信息保存在文件log.txt中。

3 任務監(jiān)控
3.1任務狀態(tài)
VxWorks下任務有四種基本狀態(tài)：READY、PEND、DELAY、SUSPEND，在用戶不使用Shell命令人為改變任務狀態(tài)前提下，如果狀態(tài)中出現(xiàn)SUSPEND，就說明該任務已經出錯。

3.2任務監(jiān)控設計
任務監(jiān)控需要周期性的監(jiān)測操作系統(tǒng)中所有運行的任務狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)某任務出錯時記錄任務的相關基本信息，并自動重啟。任務監(jiān)控必須兩個操作系統(tǒng)接口函數(shù)：
int taskIdListGet(int idList[],int maxTasks)
STATUS taskStatusString(int tid,char* pString)
taskIdListGet函數(shù)可以獲得當前操作系統(tǒng)中運行的所有任務，idList存放獲取的任務id的數(shù)組，maxTasks為數(shù)組大小。taskStatusString獲取任務狀態(tài)名稱，tid是任務id，pString為任務狀態(tài)名稱。
在發(fā)現(xiàn)時任務出錯時通過回調函數(shù)告訴用戶出錯任務情況，出錯任務數(shù)據結構：
struct TroubleTaskStruct
{
int taskID；//出錯任務id
char taskName[256]；//任務名稱
char taskState[32]；//任務狀態(tài)
};
回調函數(shù)原型：
typedef void (*TroubleTaskFuncPtr)(const TroubleTaskStruct troubleTaskVector，int troubleTaskNum);

4 結束語
嵌入式系統(tǒng)應用軟件完成開發(fā)調試后，在隨后的試驗階段很難象調試階段那樣得到任務狀態(tài)等輸出信息，一旦出現(xiàn)任務異常，因為缺乏發(fā)生異常時的相關信息，很難判斷和分析問題，給解決問題帶來很大難度，使用任務監(jiān)控和系統(tǒng)信息捕獲技術可以有效地解決此類問題。