嵌入式實時操作系統(tǒng)VxWorks入門（1）

嵌入式實時操作系統(tǒng)VxWorks入門――開發(fā)環(huán)境構建

　　VxWorks操作系統(tǒng)是美國WindRiver公司于1983年設計開發(fā)的一種嵌入式實時操作系統(tǒng)(RTOS)，它以其良好的可靠性和卓越的實時性被廣泛地應用在通信、軍事、航空、航天等高精尖技術及實時性要求極高的領域中，如衛(wèi)星通訊、軍事演習、彈道制導、飛機導航等。在美國的 F-16、FA-18 戰(zhàn)斗機、B-2隱形轟炸機和愛國者導彈上，甚至連1997年4月在火星表面登陸的火星探測器上也使用到了VxWorks。VxWorks原先對中國區(qū)禁止銷售，自解禁以來，在我們的軍事、通信、工業(yè)控制等領域得到了非常廣泛的應用。

　　VxWorks的實時性體現(xiàn)在能于限定的時間內執(zhí)行完所規(guī)定的功能，并能在限定的時間內對外部的異步事件作出響應。因此，實時性系統(tǒng)主要應用于過程控制、數(shù)據(jù)采集、通信、多媒體信息處理等對時間敏感的場合。本文將對這個操作系統(tǒng)進行一個入門級的、全面的介紹。為力求展示其全貌，全文共分五章：

　　(1)搭建VxWorks嵌入式開發(fā)環(huán)境;

　　(2)簡要介紹VxWorks的基本組成，內核的基本結構;

　　(3)概述VxWorks板級支持包(BSP)的概念及VxWorks的啟動過程;

　　(4)介紹VxWorks設備驅動的架構及編寫方法;

　　(5)指明VxWorks應用開發(fā)的思路，任務調度及任務同步、中斷與任務的同步機制。

　　以上各章中將貫穿著許多實例，由于本文定位于入門級教程，所以文中的實例都將十分簡單。下面我們進入第一章內容的講解。

　　如圖1，嵌入式系統(tǒng)的調試方法一般為通過PC(宿主機)上的集成開發(fā)環(huán)境交叉編譯針對特定電路板(目標機)的程序，然后將程序通過目標板的JTAG、串口或網(wǎng)口等途徑下載到目標板上運行。因此，為了構造一個嵌入式系統(tǒng)的學習環(huán)境，擁有一塊包含CPU、存儲器及I/O電路(構造計算機系統(tǒng))的目標電路板往往是必要的。雖然許多集成開發(fā)環(huán)境附帶模擬軟件，但僅限于指令集的模擬，均無法模擬物理的目標機硬件平臺，因而在其上只能進行應用程序的象征性模擬開發(fā)。但是，并非所有人都能擁有一塊物理的電路板。在這種情況下，我們如何構造一個模擬的開發(fā)環(huán)境，其學習效果就如同擁有完全真實的電路板一樣呢?本文試圖解答此問題，主體內容包括四個方面：

　　(1) 利用VMware等軟件模擬真實的目標機;

　　(2) 構建VMware虛擬PC上VxWorks BSP，建立Bootrom和OS映像;

　　(3) 修改Tornado相關設置，連接宿主機與目標機，建立調試通道;

　　(4) 寫一個簡單的應用程序并下載到目標系統(tǒng)運行。

　　圖1 嵌入式系統(tǒng)的調試

　　本章工作的最終目標為：

　　(1)VxWorks在VMware啟動成功并順利運行，如圖2;

圖2 在VMware中運行的VxWorks

(2)可在Tornado上針對目標板編譯程序并進行調試，如圖3。

圖3 與目標機建立調試通道的Tornado

　　1. 模擬目標機

　　PC也具有目標機的所有特點，實際上，我們可以把PC作為嵌入式系統(tǒng)的目標機，從而構造如圖4所示的開發(fā)模型：

　　圖4 PC作為目標機

　　很遺憾，這種方法實際上非常麻煩，同時開動兩臺PC進行調試將使你和你的室友飽受折磨，既然他如此地熱切于游戲和上網(wǎng)。因此，我們可以借助VMware來在本機上虛擬出另一PC。

　　VMware的確是天才的作品!在同一PC上，利用VMware幾乎可以安裝所有的操作系統(tǒng)，而且操作系統(tǒng)之間的切換不需要重新啟動電腦。VM的意義是Virtual Machine，即虛擬出一個邏輯的電腦，它可以提供基于Intel CPU的虛擬PC系統(tǒng)環(huán)境，包括CPU、內存、BIOS、硬盤和其他外圍硬件設備。

　　下面我們講解用VMware來建立一臺虛擬PC的步驟：

　　(1)下載并安裝VMware;

　　(2)使用VMware向導建立一個針對VxWorks的虛擬機;

　　此步驟中注意在操作系統(tǒng)中選擇“other”，如圖5：

　　由于目標機最終通過軟盤啟動，因此要求你的電腦具有軟驅。很遺憾，當年日常使用的軟盤如今成了古董，很少再有電腦配備軟驅。因此，我們再來制造一個假冒偽劣產(chǎn)品，虛擬一個軟驅。又一個天才的工具軟件RamDiskNT為我們提供了這一便利，圖6演示了用RamDiskNT虛擬一個1.44M軟盤的方法。

　　僅僅虛擬一個軟驅是不夠的，把這個軟驅添加到我們建立的虛擬機中才算修成正果，圖7演示了添加軟驅后的虛擬機硬件設置。

圖7 包含軟驅的虛擬機